公路建设互联网智能监管系统分析论文
公路工程建设周期长、施工环境复杂、交叉作业多、安全隐患大,如果忽视采取有效的管理措施,可能导致安全事故发生,带来较大的财产损失甚至是严重的人员伤亡。为预防安全事故发生,采取有效的安全监管措施是十分必要的。尽管很多单位注重自查自纠,加大安全监管力度,但所取得的效果不如人意,预警处理工作不到位,还可能浪费大量的人力和物力。因此,在有限的人力和资金安排下,对施工现场进行及时、有效的安全监管,实现对安全事故的有效预防是施工单位的重要目标。物联网技术能实时跟踪、监控和管理,将其应用到公路工程建设安全管理工作中,可以克服传统安全管理方式的缺陷,能及时预警、发现和消除安全隐患,保障公路工程施工安全。
1、物联网的概念及组成
物联网是随着信息技术的发展而出现的技术类型,它通过RFID、GPS、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备,根据约定的协议将物品和互联网连接起来,进行信息交换和通信,进而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。随着技术的发展与进步,物联网的应用也越来越广泛。就其技术体系构成来看,物联网包括感知层、网络层、应用层、公共技术层。每一层都有自己的特点和作用,统一于整个系统之中,促进系统作用的有效发挥。
⑴感知层。
包括传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码、实时定位技术等,主要作用是感知和采集发生的事件和数据,包括身份标识、位置信息、音频数据、视频数据等。
⑵网络层。
它的主要作用是进行信息沟通,通过互联网、3G网络、4G网络等途径,将感知层的信息准确、快速、安全传递到需要的地方,促进远距离、大范围通信得以顺利实现。
⑶应用层。
实现人与物品的交互,汇总网络层和应用层的信息,进行统一分析和决策。并支持信息互通、协调和共享,促进信息综合利用度提高,满足人们对信息获取和分析的需要。
⑷公共技术层。
它与感知层、网络层、应用层都有紧密的联系,不属于某个特定层面,主要包括安全技术、标识与解析、网络管理、服务质量等[1],为系统顺利工作提供技术支持,促进系统更好发挥作用。
2、智能监管系统整体架构
就系统整体架构来说,智能监管系统包括《公路工程建设安全管理指南》、基于物联网的施工安全预警系统、基于ASP。NET的施工安全管理系统。在实际应用中,通过RFID技术,施工安全预警系统自动采集、跟踪特定区域的机械、人员、护具等信息,并处理所采集到的原始数据。当发现存在安全隐患时,前端报警系统发出报警,并在后台服务器记录相关数据,作为施工安全评估的依据,也为采取措施预防安全事故提供参考。施工安全管理系统利用ASP。NET技术实现,通过PC、PDA等终端对施工现场进行周期性安全检查[2]。获取这些数据之后,利用加权平均算法统计各分项工程得分,确定各分部工程动态安全情况,为采取措施加强安全管理,预防安全事故发生提供依据。
3、智能监管系统的实现
3。1基于物联网的施工安全预警系统
⑴感知安全状况。
公路工程线路长,沿线地形地质、水文条件、现场施工环境复杂,气候恶劣,并且可能会遇到很多障碍物。因而对电子标签的要求较高,尤其是对它的读写距离、抗干扰能力等有较高的要求。无源电子标签易受干扰,最大读写距离为10m,不能很好地适用于公路现场施工需要。为应对无源电子标签的缺陷,常用有源电子标签感知安全状况。有源电子标签最大读取距离可达100m,具有较强的抗干扰能力,使用自身射频能量将数据发送给读写器,对公路工程复杂的施工环境具有较强适应性。系统为每个电子标签写入一个电子产品代码,将电子标签与施工用具、装备相结合。读写器天线获取感应电流,电子标签进入读写器信号范围,获得能量被激活,并向阅读器发送自身编码信息,通过ZigBee传感器网络汇总数据,发送至前端报警单元,为报警单元输送相关信息,判定工程施工安全状况。
⑵传输与解析信息。
信息传输也是系统工作的重要环节,只有确保信息顺利传输,才能更好的满足实际工作需要。该智能系统信息传输用PML标记语言,PML为广泛的层次结构,为描述物体提供通用方法。例如,将安全绳描述为护具,是个人防护品的一类。系统运行过程中,物品信息保存在PML文件里,存放于PML服务器。传输信息过程中,如果需要解析信息,可以利用对象名解析服务器,查询PML服务器,从而达到解析信息的目的,满足信息传输需要。
⑶分析及处理信息。
系统获取信息之后,还需要进行分析和处理,从而更为全面地把握公路工程施工安全状况。前端报警单元用云计算机技术,对安全状况进行分布式计算。读取标签信息后,查询和解码相关信息并进行分析,得出标签表示的物品。再根据物品类型、相隔距离等因素,用LEC法进行风险评估,风险R=L×E×C,R代表风险大小,L为事故发生的可能性(根据表1取值),E为人员暴露于危险环境中的频繁程度(根据表2取值),C为事故后果的严重程度(根据表3取值)[3]。根据上述取值,系统经过计算得出结果,评定危险等级,自动做出处理(如表4所示)。
3。2基于ASP。NET的施工安全管理系统实现
⑴系统组成。
该系统包括现场施工安全管理、安全检查、指令签发、系统管理四个子系统,每个子系统又包含若干模块。现场施工安全管理模块包括记录查询、数据统计、数据管理、安全管理子模块;安全检查模块包括施工单位自检、监理单位抽检、建设单位巡检、质监站检查四个子模块;指令签发模块包括安全监理指令处理和停工、复工指令处理两个子模块;系统管理模块包括用户管理、角色权利、权限管理、工程设置四个子模块。不同子模块发挥不同作用,促进整个施工安全管理系统有效运行。
⑵系统实现。
施工安全管理系统建立在评分体系基础之上,评分体系从分部、分项、单位工程三个方面对安全状况评分,再用加权平均算法统计结果。计算公式为:检查合格率=[∑检查结果为(是)的权值/∑检查项目总权值]×100%。系统可以完成施工单位自检、监理抽检、业主巡检功能,在实际检查工作中,他们可利用3G无线视频进行远程检查,也可采用PDA手持设备进行现场检查[4]。监管人员通过检查掌握现场施工具体情况,评定施工现场安全等级,并统计检查结果,全面、实时地反应现场施工基本情况。为采取措施排除安全隐患,确保现场施工安全提供依据。
4、结语
将该智能监管系统应用到公路工程建设安全管理工作中,不仅满足安全管理需要,还能跟踪和预警现场施工人员安全防护设施。能够尽早发现和处理存在的安全隐患,将安全事故消灭在萌芽状态,尽量降低各类风险可能带来的损失,也可以实现对公路施工安全事故的有效控制。并确保工程施工安全、顺利、稳定进行,降低不必要的损失,有利于提高工程建设效益。同时,该系统对推动公路工程建设安全管理的现代化、信息化、智能化进程也具有积极作用。因此,类似公路工程建设安全管理工作中,值得推广和应用该智能监管系统。
作者:张玉兰 单位:唐山交通建设工程监理咨询有限责任公司
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