楊 顯，王志偉

(中冶賽迪重慶信息技術(shù)有限公司，重慶 401122)

0 引言

智慧工地作為全新的工程現(xiàn)場整體管理方案，是互聯(lián)網(wǎng)+與傳統(tǒng)建筑行業(yè)的緊密結(jié)合，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，圍繞人、機(jī)、料、法、環(huán)等關(guān)鍵因素，從根本上將傳統(tǒng)建筑工地施工現(xiàn)場各參建方現(xiàn)場管理的交互流程、工作方式和管理模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，為建筑企業(yè)、施工單位、政府監(jiān)管等機(jī)構(gòu)提供施工現(xiàn)場信息化管理解決方案[1]，達(dá)到全天候管理監(jiān)控、全流程安全監(jiān)督、全方位智能分析目標(biāo)。傳統(tǒng)施工現(xiàn)場問題包括：大量建筑工人如何統(tǒng)一有效管理，如何了解施工現(xiàn)場進(jìn)出和施工作業(yè)人員詳細(xì)情況，如何對項(xiàng)目關(guān)鍵崗位人員信息進(jìn)行管控，高危操作人員如何進(jìn)行身份核實(shí)，如何規(guī)范業(yè)務(wù)操作等。

與此同時(shí)，國內(nèi)建筑行業(yè)在勞務(wù)管理領(lǐng)域信息化技術(shù)更新滯后、施工團(tuán)隊(duì)人員流動快、建筑工人半工半農(nóng)的性質(zhì)，使相關(guān)企業(yè)以粗放、傳統(tǒng)式為主的管理方式對勞務(wù)人員進(jìn)行管控，導(dǎo)致勞務(wù)人員考勤流水、薪酬發(fā)放數(shù)據(jù)存在遺漏、不準(zhǔn)確，無法及時(shí)更新，勞務(wù)人員專業(yè)教育、資格認(rèn)證、技術(shù)提升、社會福利、權(quán)益保護(hù)等未形成有效的管理體系[2-4]。2019年2月，由國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)一印發(fā)《建筑工人實(shí)名制管理辦法(試行)》，明確提出要監(jiān)督建筑企業(yè)在施工現(xiàn)場全面執(zhí)行實(shí)名制管理各項(xiàng)工作要求，原則上要求對施工現(xiàn)場實(shí)行封閉式管理，安裝進(jìn)出場門禁設(shè)備，采用人臉、指紋、虹膜等生物技術(shù)進(jìn)行識別保障電子考勤打卡，作為核驗(yàn)人員到崗履職情況、工資代發(fā)、處理勞資糾紛、參加工傷保險(xiǎn)、查找違法違規(guī)行為線索等事項(xiàng)的依據(jù)[5-6]。2020年3月，重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會正式發(fā)布智慧工地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，進(jìn)一步明確了勞務(wù)人員實(shí)名制管理“智能化應(yīng)用”建設(shè)的主要內(nèi)容：重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會負(fù)責(zé)對智慧工地信息管理平臺進(jìn)行維護(hù)，通過APP和平臺采集、上傳的人員實(shí)名制信息數(shù)據(jù)和項(xiàng)目管理人員的進(jìn)出場坐標(biāo)定位及考勤數(shù)據(jù)接收并處理項(xiàng)目[7]。

本文以“輕筑”項(xiàng)目為實(shí)例，探索新型建造模式下以勞務(wù)實(shí)名制為前提、基于地理定位進(jìn)行人臉識別考勤打卡的解決方案：管理人員通過采集、上傳實(shí)名制真實(shí)身份信息，實(shí)時(shí)更新花名冊，用工過程中通過人臉識別，真實(shí)、完整地記錄建筑工人進(jìn)出場考勤情況。在嚴(yán)格貫徹執(zhí)行上級部門要求的同時(shí)，為農(nóng)民工的合法權(quán)益提供了有力保障，也為政府部門對建筑企業(yè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化考評和誠信評價(jià)提供了參考依據(jù)。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

智慧工地平臺按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)采用制定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行服務(wù)封裝，集成于數(shù)據(jù)總線[7-8]。平臺總體架構(gòu)如圖1所示，由下至上包括感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)存儲層、業(yè)務(wù)層、接入層和應(yīng)用層。

圖1 智慧工地平臺總體架構(gòu)

1)感知層處于結(jié)構(gòu)最底層，包括感應(yīng)器件和由感應(yīng)器組成的網(wǎng)絡(luò)，具體由不同類型傳感器、攝像頭、二維碼/RFID標(biāo)簽、移動終端、地理定位設(shè)備等構(gòu)成，主要目的是完成物體的辨認(rèn)及其信息采集，如同人體五官。

2)傳輸層用于接收感知層獲取的信息，采用不同的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息匯集和向上傳遞至云端主機(jī)以便存儲，如同人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

3)數(shù)據(jù)儲存層負(fù)責(zé)存儲感知層收集的數(shù)據(jù)、用戶信息、業(yè)務(wù)邏輯處理信息等，不同數(shù)據(jù)來源和業(yè)務(wù)需要采用不同存儲方式，包括MySQL，MongoDB，ES，Redis，Hbase等。

4)業(yè)務(wù)層位于接入層和數(shù)據(jù)存儲層中間，完成兩者間的邏輯處理。例如，配置好功能模塊后，不同角色的用戶具備不同權(quán)限訪問和應(yīng)用操作；分析感知層利用攝像頭收集的視頻，捕捉工人是否佩戴安全帽進(jìn)而在安全事件中心進(jìn)行預(yù)警通知等。

5)接入層提供公共訪問接口供應(yīng)用層調(diào)用，對數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)增、刪、改、查等操作。

6)應(yīng)用層根據(jù)不同用戶類型和業(yè)務(wù)需要提供不同的應(yīng)用和解決方案，達(dá)到人對工地的監(jiān)控和管理，提升工作效率，真正實(shí)現(xiàn)工地的“智慧”。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在勞務(wù)管理上，智慧工地平臺重點(diǎn)抓好人員實(shí)名制和考勤打卡工作，為勞務(wù)糾紛和安全事故提供有效備案記錄。管理人員利用移動終端對勞務(wù)人員信息登記成功入庫花名冊，勞務(wù)人員使用移動終端或現(xiàn)場考勤設(shè)備進(jìn)行考勤打卡。移動考勤交互時(shí)序如圖2所示。

圖2 移動考勤交互時(shí)序

1)步驟1 管理人員注冊APP并成功登錄，錄入勞務(wù)人員身份信息，實(shí)名認(rèn)證校驗(yàn)成功后勞務(wù)人員入庫花名冊；管理人員對考勤所在區(qū)域范圍展開設(shè)置。

2)步驟2 勞務(wù)人員注冊APP并成功登錄，根據(jù)管理人員錄入的該勞務(wù)人員身份信息進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證的自動匹配后，自己通過移動終端基于當(dāng)前地理位置進(jìn)行考勤打卡操作；考勤打卡完成后可查詢本人考勤流水；管理人員可瀏覽當(dāng)前所在項(xiàng)目下全體勞務(wù)人員考勤記錄。

3)步驟3 勞務(wù)人員未注冊APP時(shí)直接通過工地現(xiàn)場考勤設(shè)備進(jìn)行考勤打卡；管理人員可瀏覽當(dāng)前所在項(xiàng)目下全體勞務(wù)人員考勤記錄。

2.1 實(shí)名認(rèn)證

實(shí)名認(rèn)證主要是由管理人員錄入勞務(wù)人員身份證正/反面圖片和人臉近照。光學(xué)字符識別(OCR)對身份證正/反面圖片正確識別出勞務(wù)人員信息(如姓名、性別、證件號碼、證件有效期、發(fā)證機(jī)關(guān)等)后，進(jìn)一步完善人員信息和附加信息(如人員性質(zhì)、聯(lián)系電話、工種、組織機(jī)構(gòu)、文化程度、保險(xiǎn)狀態(tài)、緊急聯(lián)系人等)即可入庫花名冊，實(shí)名認(rèn)證完成。錄入人臉近照用于考勤打卡時(shí)與人臉進(jìn)行比對。

2.2 考勤區(qū)域設(shè)置

執(zhí)行考勤打卡前，管理人員對工程項(xiàng)目所在位置進(jìn)行考勤范圍區(qū)域設(shè)置，包括考勤區(qū)域名稱、類型。根據(jù)工程實(shí)際，有的項(xiàng)目區(qū)域呈現(xiàn)出不規(guī)則情況，部分甲方要求精準(zhǔn)考勤打卡，因此，設(shè)計(jì)時(shí)可選擇圓形或多邊形區(qū)域。考勤區(qū)域設(shè)置流程如圖3所示?？紤]到半徑設(shè)置范圍限制太短或太長不符合工程項(xiàng)目實(shí)際情況；多邊形點(diǎn)位數(shù)太多會增加移動終端繪制、渲染界面的復(fù)雜性和效率；考勤區(qū)域數(shù)設(shè)置太多會增加判斷勞務(wù)人員是否在考勤區(qū)的計(jì)算量和等待時(shí)間。因此，圓形區(qū)域考勤半徑控制在50～1 000m；多邊形考勤區(qū)域的繪制點(diǎn)位數(shù)，即多邊形頂點(diǎn)限制在10個以內(nèi)。每個工程項(xiàng)目的考勤區(qū)域限制在5個以內(nèi)。

圖3 考勤區(qū)域設(shè)置流程

2.3 考勤打卡與人臉識別

勞務(wù)人員使用移動終端在考勤區(qū)域內(nèi)進(jìn)行打卡，以iOS端為例，主要包括8個步驟，流程如圖4所示。

圖4 考勤打卡和人臉識別流程

1)步驟1 進(jìn)入移動考勤主頁，對勞務(wù)人員當(dāng)前位置進(jìn)行地理定位并打標(biāo)；加載當(dāng)前工程項(xiàng)目的考勤區(qū)域并在地圖中標(biāo)注區(qū)域范圍。

2)步驟2 判斷勞務(wù)人員當(dāng)前地理位置是否在規(guī)定的考勤區(qū)域中某一區(qū)域：用戶處在考勤區(qū)域范圍內(nèi)選擇進(jìn)場或出場考勤后進(jìn)入人臉識別步驟，否則進(jìn)入步驟8。

3)步驟3 打開移動終端攝像頭，得到攝像頭使用授權(quán)后初始化攝像頭(包括捕捉輸入輸出音視頻流、設(shè)置音視頻輸入設(shè)備、管理輸出的結(jié)果、攝像頭位置、顏色格式等)及其蒙版遮罩，建立起輸入與輸出的連接，否則進(jìn)入步驟8。

4)步驟4 初始化人臉識別第三方SDK及其代理；實(shí)時(shí)監(jiān)聽攝像頭的視頻流。

5)步驟5 從攝像頭的視頻流逐幀提取，提取到幀數(shù)圖片后立即停止；提取成功進(jìn)行人臉檢測，人臉太遠(yuǎn)或太靠邊均會失敗進(jìn)入步驟5；人臉檢測成功后對圖片數(shù)組開展base64編碼，上傳至服務(wù)端后再檢測活體。

6)步驟6 活體檢測成功后進(jìn)行人臉比對，當(dāng)實(shí)名認(rèn)證錄入的人臉近照和上傳的人臉圖片比對超過一定閾值則比對成功，否則進(jìn)入步驟5。

7)步驟7 執(zhí)行考勤打卡，上傳打卡信息(打卡類型、人臉圖片、考勤區(qū)域信息等)成功后執(zhí)行語音播報(bào)給勞務(wù)人員，否則執(zhí)行步驟5。

8)步驟8 考勤打卡結(jié)束。此階段作為考勤打卡的核心，需要考慮到人臉檢測、活體識別、人臉比對的準(zhǔn)確率，閾值設(shè)置太高可能導(dǎo)致識別率低，考勤打卡重復(fù)失敗，用戶體驗(yàn)差，導(dǎo)致用戶使用逐步失去耐心。

3 應(yīng)用推廣及使用

實(shí)名認(rèn)證和考勤打卡是工程項(xiàng)目中高頻使用場景，為便于用戶交互操作，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，相關(guān)功能模塊采用原生頁面開發(fā)，同時(shí)根據(jù)各系統(tǒng)版本的差異做好適配工作，在后續(xù)的用戶反饋版本迭代中不斷迭代和優(yōu)化。實(shí)名制下基于地理定位的人臉識別移動考勤功能順利上線并推廣使用，可從各主流應(yīng)用商店下載。

截至2021年11月底，“輕筑”平臺產(chǎn)品完成新增接入項(xiàng)目1 308個，新增接入地方政府平臺8個，覆蓋大型企業(yè)包括中建五局、五礦地產(chǎn)、中冶交通、中冶路橋等。產(chǎn)品主要以SaaS方式提供服務(wù)，提供標(biāo)準(zhǔn)化解決方案和現(xiàn)場實(shí)施方案，提升了用戶生產(chǎn)效率和產(chǎn)品服務(wù)能力。主要情況如下：完成簡化人臉識別、顯示屏等現(xiàn)場智能硬件設(shè)備的配置方式，減少現(xiàn)場安裝工作量，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程部署和維護(hù)，現(xiàn)場零調(diào)試，提升了團(tuán)隊(duì)和生態(tài)伙伴的項(xiàng)目交付能力，提高了交付過程滿意度；產(chǎn)品提供的人員實(shí)名制管理，能幫助政府、企業(yè)、項(xiàng)目部進(jìn)行實(shí)名制的登記和智能考勤，并管理好建筑工人的工資代發(fā)，將國家政策落地。

與此同時(shí)，人臉活體識別的正確率有待進(jìn)一步改進(jìn)和提升，相關(guān)用戶使用習(xí)慣和交互流程有待進(jìn)一步收集和了解，功能應(yīng)用和交互需要市場更多的使用、檢測、反饋和優(yōu)化改進(jìn)。

4 結(jié)語

為規(guī)范建筑領(lǐng)域秩序，加強(qiáng)勞務(wù)人員管控，保護(hù)勞務(wù)人員和建筑單位的正當(dāng)利益，本文以采集勞務(wù)人員身份信息開展實(shí)名認(rèn)證為前提，對勞務(wù)人員所在工程項(xiàng)目中的實(shí)際地理位置進(jìn)行定位，利用人臉識別對進(jìn)/出場考勤打卡，完整記錄了勞務(wù)人員身份信息和進(jìn)出場考勤數(shù)據(jù)，為勞務(wù)人員到崗履職情況、工資發(fā)放、勞資糾紛、建筑企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化考核等事項(xiàng)提供了必要、可靠的依據(jù)。也展示了智慧工地運(yùn)用新型信息化技術(shù)服務(wù)替代傳統(tǒng)工程項(xiàng)目管理模式，促進(jìn)了工程建筑勞務(wù)的信息化和誠信體系建設(shè)。

未來工作我們計(jì)劃從提升人臉識別、活體識別的效率上展開，收集用戶反饋意見進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。同時(shí)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況個性化提供質(zhì)量巡檢和安全巡檢等服務(wù)，進(jìn)一步加大工程項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場的管控力度。