國網(wǎng)江蘇省電力有限公司無錫供電分公司 繆 葉

引言

互聯(lián)網(wǎng)＋戰(zhàn)略的提出，給各行各業(yè)的發(fā)展帶來了新的契機(jī)，各類新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使生產(chǎn)生活發(fā)生了深刻變革。傳統(tǒng)建筑行業(yè)在逐步完成工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)業(yè)升級后，利用BIM、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)協(xié)同推進(jìn)建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的整合與發(fā)展。2010年IBM 提出了智慧城市的概念，隨著對智慧城市要求的不斷深入和細(xì)化，又衍生出了智慧工地的概念。目前，智慧工地在建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用已成為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、持續(xù)發(fā)展的重要手段。

隨著時代的不斷進(jìn)步，電力輸變電工程建設(shè)越來越體現(xiàn)出點(diǎn)多面廣、規(guī)模大、全壽命周期緊，安全質(zhì)量要求嚴(yán)、管理人員短缺的特點(diǎn)，利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)資源以及智慧化管理理念，研發(fā)新的智慧系統(tǒng)來更好地為電力建設(shè)行業(yè)服務(wù)，打造共享共用科學(xué)管控的電力建設(shè)智慧工地，是解決電力建設(shè)感知深度廣度不足、業(yè)務(wù)實時性不足、數(shù)據(jù)價值挖掘能力不足、標(biāo)準(zhǔn)化智能化不足等問題的有效手段。利用信息化技術(shù)破解電網(wǎng)建設(shè)管理難題，將成為電力建設(shè)項目管理的趨勢。

現(xiàn)代電力基建工程實際建設(shè)過程中，通過構(gòu)建基建智慧工地與智慧物聯(lián)系統(tǒng)平臺已逐漸成為一種常態(tài)。智慧工地通過將人工智慧、傳感技術(shù)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)植入機(jī)械、人員穿戴設(shè)施、場地進(jìn)出關(guān)口等地方，利用通信技術(shù)構(gòu)建平臺，實現(xiàn)工程管理體系中人與工程施工現(xiàn)場的整合。在電力基建工程施工中，通過引入多網(wǎng)融合的智慧工地理念，能促使電力基建工程建設(shè)管理的在線化、透明化以及智慧化發(fā)展。

1 多網(wǎng)融合的電力建設(shè)智慧工地概述

電力輸變電工程在有限的場地集中進(jìn)行人、材、機(jī)管理，現(xiàn)場勞動力密集、流動頻繁，材料種類多、設(shè)備操作要求高。電力建設(shè)行業(yè)數(shù)據(jù)種類數(shù)量豐富但收集分析匱乏，必須要與時俱進(jìn)，牢牢抓住新技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇，利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)資源以及研發(fā)新的智慧系統(tǒng)來更好地為行業(yè)服務(wù)，實現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)高效的工程建設(shè)目標(biāo)。

在電力基建過程施工中，影響員工素質(zhì)的因素不僅限于施工單位，施工單位往往也有一定的責(zé)任。因此，在施工過程中要充分發(fā)揮管理人員的工作職責(zé)，嚴(yán)格按照相關(guān)管理規(guī)定進(jìn)行監(jiān)控，必要時進(jìn)行相應(yīng)的處罰和表彰。管理人員在工程管理中要充分認(rèn)識自己的職責(zé)和使命，既要保證施工質(zhì)量，又要對施工過程中的安全問題進(jìn)行監(jiān)督管理，減少各種質(zhì)量問題和安全事故的發(fā)生。在實際工作中，管理人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場，與現(xiàn)場施工技術(shù)人員進(jìn)行必要的溝通活動，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，分析哪些施工漏洞會影響施工質(zhì)量，確保相關(guān)管理人員的工作能盡職盡責(zé)。

智慧工地結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、與現(xiàn)場結(jié)合性好、適用性強(qiáng)，電力建設(shè)企業(yè)可結(jié)合自身現(xiàn)狀開發(fā)出適合發(fā)展需求的智慧系統(tǒng)[1]。智慧工地以互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，通過遠(yuǎn)程高速數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)行各類數(shù)據(jù)匯總、分析，能對工程全壽命周期進(jìn)行有效監(jiān)管。在項目前期能根據(jù)同類林勘、環(huán)水保、壓礦等歷史資料，選擇合理的工程路徑，給工程核準(zhǔn)提供有效幫助；能結(jié)合以往工程經(jīng)驗，選擇合理路徑，給初設(shè)設(shè)計提供重要參考，優(yōu)化投資管控；能利用歷史數(shù)據(jù)給項目招投標(biāo)提供合理建議。

在工程建設(shè)中能進(jìn)行遠(yuǎn)程報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程通知，實現(xiàn)開放、透明的實時動態(tài)監(jiān)控，提高質(zhì)量事中管控能力，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問題，將隱患扼殺在萌芽中。利用智慧工地進(jìn)行客觀數(shù)據(jù)的采集與分析，能有效評估施工承載力，優(yōu)化進(jìn)度管理、成本管理。在總結(jié)評價階段，利用儲存的數(shù)據(jù)建立模型，可為以后類似工程建設(shè)提供重要參考。

電力建設(shè)智慧工地能進(jìn)行包括項目前期、工程前期、工程建設(shè)、總結(jié)評價等在內(nèi)的全壽命周期管控，打通建設(shè)全過程計劃、技術(shù)、技經(jīng)、安全、質(zhì)量、隊伍等專業(yè)職能管理壁壘，實現(xiàn)電力建設(shè)過程信息全面感知，各專業(yè)數(shù)據(jù)深度共享處理，有助于解決電力建設(shè)點(diǎn)多面廣與監(jiān)管工作深化細(xì)化要求之間的矛盾。

2 多網(wǎng)融合智慧工地總體架構(gòu)和規(guī)劃

當(dāng)前，智慧工地建設(shè)思路主要是通過基于“大、云、物、移、智”開展新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，實現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等施工現(xiàn)場六要素的感知采集，以支撐智慧工地及基建信息化的業(yè)務(wù)開展。如何實現(xiàn)施工現(xiàn)場感知層數(shù)據(jù)、視頻流數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)三類數(shù)據(jù)的傳輸，并實現(xiàn)設(shè)備安裝布設(shè)無線化、部署簡易化是重點(diǎn)思考和解決的方向，提出建設(shè)以5G(generation)專網(wǎng)為主，無線接入點(diǎn)(accesspoint，AP)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)距離(longrange，LoRa)通信網(wǎng)絡(luò)為輔的多網(wǎng)融合方案，開展智慧工地網(wǎng)絡(luò)層的建設(shè)，以支撐智慧工地物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的開展，提供高質(zhì)量、高體驗的網(wǎng)絡(luò)層支撐。

電力建設(shè)智慧工地通過綜合利用信息化、物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，建立感知融合、互聯(lián)共享、深度挖掘、高效處理的管控生態(tài)圈，總體架構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。

2.1 感知層

負(fù)責(zé)感知外界信息、響應(yīng)上層指令，是四層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。通過利用包括傳感器、信號采集設(shè)備等在內(nèi)的各種手段，采集物體和人員的狀態(tài)，通過各類終端完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化接入。感知層智慧設(shè)備功能的深化與加強(qiáng)，有力支撐互聯(lián)協(xié)同、智慧感知、科學(xué)管理的電力建設(shè)工程現(xiàn)場管理生態(tài)圈建設(shè)，實現(xiàn)電網(wǎng)工地可視、精細(xì)、智慧管理，有效提升工程現(xiàn)場管理水平。根據(jù)工程實際需求，對現(xiàn)有工具設(shè)備進(jìn)行智慧化改造，優(yōu)化感知層的基礎(chǔ)設(shè)備，可滿足各類管理需要，是智慧工地感知層的重要發(fā)展方向，在計劃、技術(shù)、技經(jīng)、安全、質(zhì)量、隊伍等專業(yè)典型應(yīng)用場景中大有可為。

進(jìn)入電力建設(shè)工程現(xiàn)場的人員必須佩戴安全帽，而目前使用的安全帽絕大多數(shù)僅具備基本防護(hù)功能，通過對常規(guī)安全帽進(jìn)行智慧化改造，使其具備定位、報警、照明、視頻監(jiān)控等功能，能對人員進(jìn)行科學(xué)智慧管控，特別是針對點(diǎn)多面廣的工作任務(wù)，在緊急情況下能及時發(fā)現(xiàn)作業(yè)人員不正常狀態(tài)，為緊急救援爭取寶貴時間。智慧安全帽具備定位功能，能檢測人員分布，為現(xiàn)場安全管理、人員費(fèi)用結(jié)算提供有力支撐；具備夜視照明功能，可解決高空夜間施工作業(yè)視線不清楚的問題；具備視頻連線與識別功能，能用于進(jìn)行關(guān)鍵工序的質(zhì)量管控；具備報警功能，可在人員心率不正常時實現(xiàn)遠(yuǎn)端自動報警。

通過對常規(guī)安全帶進(jìn)行智慧化改造，使其具備姿態(tài)識別、報警、對講功能，能方便指揮人員與作業(yè)人員及時溝通，通過對人員站立姿態(tài)識別，及時反饋判斷人員作業(yè)狀態(tài)，做好安全管理事前預(yù)防、事中控制[2]。智慧安全帶姿態(tài)識別功能，針對有限空間、高空作業(yè)，自動識別人員姿態(tài)，突發(fā)情況下人員暈倒等非正常作業(yè)姿態(tài)，可自動識別報警；具備報警功能，針對未按要求佩戴人員能自動報警；具備通話功能，集成對講系統(tǒng)，方便指揮人員隨時與作業(yè)人員溝通。

電力建設(shè)工程現(xiàn)場需進(jìn)行人材機(jī)的精益化管理，而基于EPC 和二維碼技術(shù)的智慧溯源識別器，能對分散的人材機(jī)實現(xiàn)線上建檔、線下實時分析管控：人員。勞務(wù)人員實名制，現(xiàn)場采集錄入二維碼，方便查閱人員體檢、培訓(xùn)、特殊工種持證，幫助建立公司勞務(wù)人員黑名單制度，可加入評價機(jī)制，合理分析施工隊伍作業(yè)能力，為招投標(biāo)提供技術(shù)支撐；材料。物資進(jìn)場采集錄入二維碼，實時把握物資進(jìn)場使用情況，同時與廠家資質(zhì)、質(zhì)量檢測聯(lián)動，便于質(zhì)量管理人員從源頭開展質(zhì)量管理工作；機(jī)具設(shè)備。采集錄入二維碼，方便查閱機(jī)具是否合格，是否按時保養(yǎng)。實時監(jiān)測合理分析，優(yōu)化機(jī)具配置，減少機(jī)具閑置，合理節(jié)約成本。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等設(shè)施，接受來自感知層的信息并傳輸至平臺層，是四層結(jié)構(gòu)的紐帶。感知層智慧設(shè)備采集到的實時化信息，綜合利用網(wǎng)絡(luò)層的GPS/北斗衛(wèi)星通信、4G/5G 通信等多種傳輸方式，實現(xiàn)對于各類數(shù)據(jù)、信息、圖像、視頻的實時化采集、傳輸。對于無網(wǎng)絡(luò)信號的區(qū)域，利用藍(lán)牙、ZIGBEE 等短距離通訊方式，實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)貫通，是網(wǎng)絡(luò)層解決現(xiàn)場通訊難題的方向之一[3]。

2.3 平臺層

依托于統(tǒng)一物聯(lián)管理及數(shù)據(jù)中心，能深度挖掘海量數(shù)據(jù)價值，提升數(shù)據(jù)協(xié)同處理能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)打通、標(biāo)準(zhǔn)打通，是四層結(jié)構(gòu)的支撐。智慧工地平臺層的建設(shè)重點(diǎn)是實現(xiàn)超大規(guī)模終端統(tǒng)一物聯(lián)管理，匯總感知層收集到的海量信息，提升數(shù)據(jù)高效處理和云霧協(xié)同能力，建設(shè)統(tǒng)一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，為應(yīng)用層發(fā)展提供強(qiáng)大動力。其自身應(yīng)具備有效的認(rèn)證、授權(quán)和審計機(jī)制，在權(quán)限分級和數(shù)據(jù)分類的基礎(chǔ)上，能對關(guān)鍵操作、敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)。如何有效應(yīng)對外部攻擊、避免數(shù)據(jù)濫用、提高風(fēng)險檢測和防御能力，應(yīng)是平臺層的發(fā)展方向之一。

2.4 應(yīng)用層

接收平臺層傳來的信息并對信息進(jìn)行處理和決策，再通過平臺層和網(wǎng)絡(luò)層向下發(fā)送命令，是四層結(jié)構(gòu)的終端。智慧工地的應(yīng)用層面對不同層級的對象，細(xì)分為很多權(quán)限及功能，覆蓋決策管理應(yīng)用、專業(yè)管理應(yīng)用、建設(shè)管理應(yīng)用、現(xiàn)場作業(yè)應(yīng)用、模型管理應(yīng)用等不同功能場景。在平臺層的基礎(chǔ)上開發(fā)新建應(yīng)用APP 及應(yīng)用軟件，實現(xiàn)對高風(fēng)險施工作業(yè)人員的人員狀態(tài)自動感知監(jiān)測，對隨身安全工器具使用狀態(tài)監(jiān)測，以及作業(yè)人員所處微環(huán)境監(jiān)測，對存在風(fēng)險隱患的人員及行為進(jìn)行預(yù)警，確保安全施工。

可實現(xiàn)：施工風(fēng)險作業(yè)點(diǎn)的人員狀態(tài)自動感知監(jiān)測（生命體征監(jiān)測、防跌落預(yù)警、一鍵報警）；隨身安全工器具使用狀態(tài)監(jiān)測（安全帶、安全帽佩戴監(jiān)測）；作業(yè)人員所處微環(huán)境監(jiān)測（基坑監(jiān)測、微氣象監(jiān)測）；對存在風(fēng)險隱患的狀態(tài)及行為進(jìn)行預(yù)警。通過人員安全狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的部署，利用現(xiàn)場智能感知終端，可實時監(jiān)控建設(shè)現(xiàn)場作業(yè)人員的生命體征、作業(yè)行為、安全工器具使用狀態(tài)等數(shù)據(jù)，安全監(jiān)控平臺將現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘統(tǒng)計處理，自動識別現(xiàn)場異常和危險情況，以便及時處理避免安全事故，從根源上避免安全隱患。通過人臉識別設(shè)備、人員閘機(jī)等感知設(shè)備，自動獲取現(xiàn)場人員身份信息及進(jìn)出場情況，實現(xiàn)對建設(shè)隊伍基礎(chǔ)信息真實性、準(zhǔn)確性的核驗，加強(qiáng)隊伍專業(yè)能力建設(shè)。

通過應(yīng)用APP 及應(yīng)用軟件、智慧化測量裝置能及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場質(zhì)量問題。通過激光測距儀、游標(biāo)卡尺、混凝土強(qiáng)度檢測儀器、扭矩檢測、X光探傷、溫度濕度檢測儀器等智能終端接入，自動獲取實測實量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)量測數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)的對比分析；針對質(zhì)量存在的問題，可即時上傳現(xiàn)場情況、提出整改意見、回復(fù)整改結(jié)果等，實現(xiàn)現(xiàn)場質(zhì)量問題及時處理。測量人員可在設(shè)備安裝關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置視頻抽查記錄，檢查設(shè)備安裝質(zhì)量。

此外，在技經(jīng)管理中可根據(jù)工程實際進(jìn)度收集分析，能有效完成預(yù)算管理、結(jié)算管理、指標(biāo)分析等工作。隨著電力建設(shè)行業(yè)智能化、數(shù)字化水平不斷提升，應(yīng)用層功能層出不窮管理各有側(cè)重，聚合各類功能避免冗余、提升跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享、增強(qiáng)數(shù)據(jù)對比分析、充分挖掘數(shù)據(jù)價值，將是應(yīng)用層發(fā)展的方向之一。

3 結(jié)語

基于多網(wǎng)融合理念智慧工地對電力建設(shè)信息化管理在全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新等方面的提升具有重要意義。電力建設(shè)現(xiàn)場設(shè)備終端種類復(fù)雜、通信協(xié)議多，新舊數(shù)據(jù)遷移規(guī)模大難度高，感知層設(shè)備難以進(jìn)行區(qū)域化整合和邊緣計算處理，而相關(guān)數(shù)據(jù)全部匯總到平臺層后又會增大平臺層數(shù)據(jù)處理規(guī)模和難度。電力建設(shè)智慧工地可設(shè)置模塊化服務(wù)單元，分門別類服務(wù)于工程項目、管理單位、集團(tuán)公司，模塊化電力建設(shè)智慧工地服務(wù)單元應(yīng)用模式靈活多樣，具備強(qiáng)大的生命力。