公路建設互聯(lián)網(wǎng)智能監管系統分析論文
公路工程建設周期長(cháng)、施工環(huán)境復雜、交叉作業(yè)多、安全隱患大，如果忽視采取有效的管理措施，可能導致安全事故發(fā)生，帶來(lái)較大的財產(chǎn)損失甚至是嚴重的人員傷亡。為預防安全事故發(fā)生，采取有效的安全監管措施是十分必要的。盡管很多單位注重自查自糾，加大安全監管力度，但所取得的效果不如人意，預警處理工作不到位，還可能浪費大量的人力和物力。因此，在有限的人力和資金安排下，對施工現場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)、有效的安全監管，實(shí)現對安全事故的有效預防是施工單位的重要目標。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能實(shí)時(shí)跟蹤、監控和管理，將其應用到公路工程建設安全管理工作中，可以克服傳統安全管理方式的缺陷，能及時(shí)預警、發(fā)現和消除安全隱患，保障公路工程施工安全。
1、物聯(lián)網(wǎng)的概念及組成
物聯(lián)網(wǎng)是隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展而出現的技術(shù)類(lèi)型，它通過(guò)RFID、GPS、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，根據約定的協(xié)議將物品和互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，進(jìn)而實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)的應用也越來(lái)越廣泛。就其技術(shù)體系構成來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)包括感知層、網(wǎng)絡(luò )層、應用層、公共技術(shù)層。每一層都有自己的特點(diǎn)和作用，統一于整個(gè)系統之中，促進(jìn)系統作用的有效發(fā)揮。
⑴感知層。
包括傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼、實(shí)時(shí)定位技術(shù)等，主要作用是感知和采集發(fā)生的事件和數據，包括身份標識、位置信息、音頻數據、視頻數據等。
⑵網(wǎng)絡(luò )層。
它的主要作用是進(jìn)行信息溝通，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)絡(luò )、4G網(wǎng)絡(luò )等途徑，將感知層的信息準確、快速、安全傳遞到需要的地方，促進(jìn)遠距離、大范圍通信得以順利實(shí)現。
⑶應用層。
實(shí)現人與物品的交互，匯總網(wǎng)絡(luò )層和應用層的信息，進(jìn)行統一分析和決策。并支持信息互通、協(xié)調和共享，促進(jìn)信息綜合利用度提高，滿(mǎn)足人們對信息獲取和分析的需要。
⑷公共技術(shù)層。
它與感知層、網(wǎng)絡(luò )層、應用層都有緊密的聯(lián)系，不屬于某個(gè)特定層面，主要包括安全技術(shù)、標識與解析、網(wǎng)絡(luò )管理、服務(wù)質(zhì)量等[1]，為系統順利工作提供技術(shù)支持，促進(jìn)系統更好發(fā)揮作用。
2、智能監管系統整體架構
就系統整體架構來(lái)說(shuō)，智能監管系統包括《公路工程建設安全管理指南》、基于物聯(lián)網(wǎng)的施工安全預警系統、基于A(yíng)SP。NET的施工安全管理系統。在實(shí)際應用中，通過(guò)RFID技術(shù)，施工安全預警系統自動(dòng)采集、跟蹤特定區域的機械、人員、護具等信息，并處理所采集到的原始數據。當發(fā)現存在安全隱患時(shí)，前端報警系統發(fā)出報警，并在后臺服務(wù)器記錄相關(guān)數據，作為施工安全評估的依據，也為采取措施預防安全事故提供參考。施工安全管理系統利用ASP。NET技術(shù)實(shí)現，通過(guò)PC、PDA等終端對施工現場(chǎng)進(jìn)行周期性安全檢查[2]。獲取這些數據之后，利用加權平均算法統計各分項工程得分，確定各分部工程動(dòng)態(tài)安全情況，為采取措施加強安全管理，預防安全事故發(fā)生提供依據。
3、智能監管系統的實(shí)現
3。1基于物聯(lián)網(wǎng)的施工安全預警系統
⑴感知安全狀況。
公路工程線(xiàn)路長(cháng)，沿線(xiàn)地形地質(zhì)、水文條件、現場(chǎng)施工環(huán)境復雜，氣候惡劣，并且可能會(huì )遇到很多障礙物。因而對電子標簽的要求較高，尤其是對它的讀寫(xiě)距離、抗干擾能力等有較高的要求。無(wú)源電子標簽易受干擾，最大讀寫(xiě)距離為10m，不能很好地適用于公路現場(chǎng)施工需要。為應對無(wú)源電子標簽的缺陷，常用有源電子標簽感知安全狀況。有源電子標簽最大讀取距離可達100m，具有較強的抗干擾能力，使用自身射頻能量將數據發(fā)送給讀寫(xiě)器，對公路工程復雜的施工環(huán)境具有較強適應性。系統為每個(gè)電子標簽寫(xiě)入一個(gè)電子產(chǎn)品代碼，將電子標簽與施工用具、裝備相結合。讀寫(xiě)器天線(xiàn)獲取感應電流，電子標簽進(jìn)入讀寫(xiě)器信號范圍，獲得能量被激活，并向閱讀器發(fā)送自身編碼信息，通過(guò)ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò )匯總數據，發(fā)送至前端報警單元，為報警單元輸送相關(guān)信息，判定工程施工安全狀況。
⑵傳輸與解析信息。
信息傳輸也是系統工作的重要環(huán)節，只有確保信息順利傳輸，才能更好的滿(mǎn)足實(shí)際工作需要。該智能系統信息傳輸用PML標記語(yǔ)言，PML為廣泛的層次結構，為描述物體提供通用方法。例如，將安全繩描述為護具，是個(gè)人防護品的一類(lèi)。系統運行過(guò)程中，物品信息保存在PML文件里，存放于PML服務(wù)器。傳輸信息過(guò)程中，如果需要解析信息，可以利用對象名解析服務(wù)器，查詢(xún)PML服務(wù)器，從而達到解析信息的目的，滿(mǎn)足信息傳輸需要。
⑶分析及處理信息。
系統獲取信息之后，還需要進(jìn)行分析和處理，從而更為全面地把握公路工程施工安全狀況。前端報警單元用云計算機技術(shù)，對安全狀況進(jìn)行分布式計算。讀取標簽信息后，查詢(xún)和解碼相關(guān)信息并進(jìn)行分析，得出標簽表示的物品。再根據物品類(lèi)型、相隔距離等因素，用LEC法進(jìn)行風(fēng)險評估，風(fēng)險R=L×E×C，R代表風(fēng)險大小，L為事故發(fā)生的可能性（根據表1取值），E為人員暴露于危險環(huán)境中的頻繁程度（根據表2取值），C為事故后果的嚴重程度（根據表3取值）[3]。根據上述取值，系統經(jīng)過(guò)計算得出結果，評定危險等級，自動(dòng)做出處理（如表4所示）。
3。2基于A(yíng)SP。NET的施工安全管理系統實(shí)現
⑴系統組成。
該系統包括現場(chǎng)施工安全管理、安全檢查、指令簽發(fā)、系統管理四個(gè)子系統，每個(gè)子系統又包含若干模塊�，F場(chǎng)施工安全管理模塊包括記錄查詢(xún)、數據統計、數據管理、安全管理子模塊；安全檢查模塊包括施工單位自檢、監理單位抽檢、建設單位巡檢、質(zhì)監站檢查四個(gè)子模塊；指令簽發(fā)模塊包括安全監理指令處理和停工、復工指令處理兩個(gè)子模塊；系統管理模塊包括用戶(hù)管理、角色權利、權限管理、工程設置四個(gè)子模塊。不同子模塊發(fā)揮不同作用，促進(jìn)整個(gè)施工安全管理系統有效運行。
⑵系統實(shí)現。
施工安全管理系統建立在評分體系基礎之上，評分體系從分部、分項、單位工程三個(gè)方面對安全狀況評分，再用加權平均算法統計結果。計算公式為：檢查合格率=[∑檢查結果為（是）的權值/∑檢查項目總權值]×100%。系統可以完成施工單位自檢、監理抽檢、業(yè)主巡檢功能，在實(shí)際檢查工作中，他們可利用3G無(wú)線(xiàn)視頻進(jìn)行遠程檢查，也可采用PDA手持設備進(jìn)行現場(chǎng)檢查[4]。監管人員通過(guò)檢查掌握現場(chǎng)施工具體情況，評定施工現場(chǎng)安全等級，并統計檢查結果，全面、實(shí)時(shí)地反應現場(chǎng)施工基本情況。為采取措施排除安全隱患，確�，F場(chǎng)施工安全提供依據。
4、結語(yǔ)
將該智能監管系統應用到公路工程建設安全管理工作中，不僅滿(mǎn)足安全管理需要，還能跟蹤和預警現場(chǎng)施工人員安全防護設施。能夠盡早發(fā)現和處理存在的安全隱患，將安全事故消滅在萌芽狀態(tài)，盡量降低各類(lèi)風(fēng)險可能帶來(lái)的損失，也可以實(shí)現對公路施工安全事故的有效控制。并確保工程施工安全、順利、穩定進(jìn)行，降低不必要的損失，有利于提高工程建設效益。同時(shí)，該系統對推動(dòng)公路工程建設安全管理的現代化、信息化、智能化進(jìn)程也具有積極作用。因此，類(lèi)似公路工程建設安全管理工作中，值得推廣和應用該智能監管系統。
作者：張玉蘭 單位：唐山交通建設工程監理咨詢(xún)有限責任公司
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