摘要：为降低核电工程施工现场安全管理与管理人员的依耐性，探索核电工程现场的智能化发展方向，提升核电现场安全管理水平，本文主要从基础平台、三维实景模型、视频摄像头的融合应用，安全帽检测等方面研究，依托视频人工智能（AI）识别技术、大数据为核心，开展智能化的物联网技术的应用研究，依托平台优势，横向融合，逐步形成一体化，能全面提升现场安全管理水平、项目人力精细化管控的核电工地智能化管理系统，探索核电工程建设现场智慧管理工作的发展方向，本研究是为了建立智慧工地的核心系统，为多项目管理工地智慧管理奠定基石。
关键词：物联网；核电工程；智慧工地
0引言
智慧工地的核心是利用“地理信息（GIS）+互联网+物联网”的技术，实现在企业总部能够更好了解各核电施工现场建设情况，同时满足项目部对核电施工现场的监控管理而建立的一套大数据管理系统，如现场施工人员位置信息及统计数据的总体监控、施工车辆的跟踪管理、施工安全监控、重要事件录像、事故情况调查等，更高效的管理工地现场人员轨迹、人员工作区域、物的运输途径、物的存放属性、关联事件在活动过程中的不安全因素。本文以信息技术为核心，整合出一套核电工程工地安全智能管理系统，以提升现场安全管理水平的同时降低安全事故发生概率，融入施工人员、物项、电子围栏功能强化系统管理措施。以推行核心大平台多项目现场统一管理的理念落地，强化8h外安全人员未在场的现场安全管理能力，改善视频数据的利用问题。
1智慧工地的意义与建设目标
核电工程现场的安全管理是重中之重，如何加强核电施工现场安全管理、降低事故发生率、强化违规操作和不文明施工监管、提高工程质量，是各核电施工企业、政府部门、广大学者面临的一项重要课题，因此由智能化支持的核电建设工地管理理念应运而生。智慧工地融合人工智能（AI）、视频AI识别技术、传感技术、虚拟现实等高科技技术通过植入到建筑、机械、人员穿戴设施、场地进出关口各类物体中，实现互联形成“物联网”，与“互联网”整合在一起，强化核电项目建设期间的人员轨迹区域管理、物资运输路径存放管理、安全保卫管理、全场区速度管理以及健康、安全与环境管理体系（HSE），对于违规行为及时警告[1]。搭建智慧工地管理平台，将各子系统进行完美整合的同时，实现项目的所有系统功能在信息化管理平台上实时展示。智慧工地管理系统平台的主要功能要求为：（1）具有真实地理空间坐标的、可快速更新的实景三维（3D）模型。以具有真实地理空间坐标的3D实景模型作为系统大场景的数据源。（2）人员、车辆定位信息的管理。构建完整的人员、车辆信息数据库，可将人员、车辆的定位信息实时显示在3D模型中，给用户在真实场景中最直接的视觉感受。（3）高清视频监控与3D模型的无缝融合。将视频监控接入到3D模型场景中，在3D模型大场景中进行浏览、查看，并做出智能分析响应。根据系统预设智能识别相关问题，及时给施工管理人员发送预警信息，提高管理水平效率的同时降低工作强度。
2智慧工地在企业安全管理中的应用
2.1智能门禁管理系统
对于一个核电建设工地来说，子项、参建单位众多，对承包商的管理也至关重要。承包商在建筑施工过程中投入大量的人力资源、车辆资源，人和车也是施工中的不安全因素。这些投入与工程结算、工期计算等息息相关，选择合理有效的人力、车辆管控措施，对于核电建设工地中的甲乙双方来说都非常重要。（1）采用成熟技术，健全现场实名制管理。在核电建设工程管理中，人因是最复杂的元素，也是核电建设现场安全管理中主观能动性最强、最灵活的因素。如何能在不增加核电现场管理人员工作量的情况下，加强工程施工人员的监管，对于核电施工现场的安全管理工作具有重要意义。采用射频识别（RFID）门禁技术，完成进场工人、车辆的实名制登记，形成人员、车辆信息数据库，投入人力资源按照姓名、年龄、性别、血型、照片、所属单位、职务、岗位/工种、身份证号码、手机号、工号、工时、部门、劳动关系、体检/职业健康体检情况、意外伤害保险情况并形成月报表及统计数据；根据进出记录统计某区域内人员的数量。投入车辆按照类型、车辆编号、车辆管理者、车牌号、所属单位、驾驶证、车辆保险有效性进行管理并形成月报表及相关数据。智慧工地管理平台采用统计报表、饼状图或柱状图等方式进行统计输出，提供按照姓名、工种、身份证号码等查询方式。（2）强化应用，促进精细化管理水平提升。分析门禁通行系统记录的人员、车辆进出数据，掌握施工现场第一手数据信息，并进行统计、分析、挖掘，及时发现施工瓶颈，从而为所属单位的精细化管理提供一种有效的工具，并在智慧工地总平台实时展示核电现场各类分析数据信息（含报警信息等）。
2.2高清3D全景视频监控系统
为保障人员和财物等安全，提高风险管控能力，提升管理水平和快速响应能力，做到“事前预警、事中控制、事后追踪”，在综合考虑后续监控中心扩展的影响下，建立实施周界视频监控系统、施工区监控系统、厂内主要道路监控系统，以确保全厂关键部位都受到有效高清实时监控。对于紧急事件的现场情况，可通过移动摄像满足相关人员查看细节、掌握事故现场的最新状况。在3D实景模型中，面向工程项目现场重点区域监控、工程进度监管、安全监管以及物料监管的现实需求，在工程项目布设鹰眼全景摄像机，形成全景视频鸟瞰图（图1）。从而实现对工程项目现场重要区域的整体态势的实时掌控。全方位呈现工程项目现场的生产实况，实现工程项目现场的全景监看、细节盯控、全局回溯和信息增强等，通过枪、球联动摄像机实现在大场景融合视频中通过锁定目标，球机可进行自主追踪，实现对目标的联动跟踪。实现了路径巡航、全空间多维关联显示、全空间历史视频回溯功能、全景视频拼接显示功能、电子围栏报警、安全帽未佩戴抓拍等3D实景空间与视频监控的联合管控功能需求。
2.3人员、车辆定位系统
建筑工地上的工作人员与工程车辆多为室外工作，人员与车辆携带北斗定位终端，同时在场区合理的地理位置布设差分基站，通过互联网将差分数据分发给每一个北斗终端，纠正人员、车辆北斗终端的位置精度。通过以上的技术手段，可获知现场施工人员的实时分布情况，所处位置。在遇到责任事故时，回放人员、车辆历史轨迹信息，为责任的判断提供依据。
2.4应急广播系统
建立全场应急广播系统是为保证出现紧急情况或系统预警提醒时能及时将广播信息送到各作业区。平时亦可作为常规广播通知使用，以提升广播系统的利用率。
2.5网络承载平台
为实现高清3D全景视频监控系统、智能门禁系统、人员与车辆北斗定位系统、北斗地面增强基站等数据传输并构建上述系统的信息承载平台，需要在现场建立数据局域网，将上述系统数据进行组网通讯，采用光纤环网+无线传输的模式建立现场数据局域网，做到无缝漫游，并结合工程进展分步建设。
2.5.1网络安全性要求
在网络边缘考虑安全设计、部署防火墙等；安全与网络密不可分，安全设计部署采用与网络分区相同的安全域划分。在核电建设场区以稳定的电缆沟为光缆重点施工路径，敷设光纤环网形成骨干网。对于重点施工区或者光缆易损地段，采用国产网状网络结构（MESH）组网技术设备实现数据传输，网络设备的选型充分考虑传输速率与带宽容量2个要素。
2.5.2北斗定位数据传输方案
北斗定位数据采用专网传输方案可满足定位数据的完整与安全性保障要求，整个传输系统分为现用的4G网络（LTE）与广域网传输2部分，LTE网络采取用户设备（UE）和网络双向鉴权，通过信令面和用户面加密、隧道技术保证用户数据的完整性、保密性；广域网传输采用广域网+L2TPVPN专线接入方式实现数据封装，采用CHAP、IPSEC加密保证用户数据的完整性、保密性。
2.5.3内外网隔离方案
在保证内网和专网资源安全的前提下，实现外网定位数据向内网的高效传递，见图2。本隔离网络设计方案的核心是互联网端数据输入由协约电讯运营公司建立数据接口并完成数据向至广域网的转换，通过广域网专线将数据输入智慧工地专用防火墙（相关IP地址不公开、无法测试，以此实现数据与互联网的完全隔离），接着使用单向网闸将数据传输至公司内网边界防火墙，通过内部路由器将数据接入智慧工地管理服务器，在确保网络数据安全的前提下实现物联网前端基础数据的完整输入。
3结语
本研究是为了建立以数字驱动智能化为核心支撑的智慧工地大数据管理平台，推动核电建设工地管理升级，提高施工监管人员工作效率；让智慧工地系统在核电项目安全管理中发挥更大的作用，以3DGIS系统为基础平台，将门禁系统、视频监控及视频联动、人车（速度）管理、智能识别、报警管理功能，在真3D平台中融合显示（违规行为LED大屏展示），完成核电工地场区人车物的区域管理、速度管理、行为管理，提升现场监控视频利用效率，改变视频监控事后查询为事前预防的利用方式；补充核电工程现场管理力量，提升项目工地智能化管理水平。由于技术、经费所限，本研究的示范项目仅形成基本管理模型，更多的功能（5G技术、人体识别、自动语言播报、业务系统安全罚款联动等）将在第二期改进中实施，技术的持续进步必将推动更多核电工程现场管理新方案的落地，唯有真融合视频监控、视频联动、人车定位、入侵报警等系统与3DGIS系统管理平台完美融合大数据平台，实现核电工程现场全周期人力资源、车辆数据、单位工时的大数据管理，方可建成项目前后台，多项目支撑的时空大数据管理平台，总部核心平台可实时查看各工地现场数据信息，发挥系统平台大数据管理能力，真正为工地智能化管理“赋能”，促进真“智慧”工地管理系统的确实落地。
参考文献：
[1]李霞，吴跃明.物联网+下智慧工地项目发展探索[J].信息化建设，2017(2):37-38.
[2]李玉洁，李方军.MPLS-VPN在电力信息网中的应用[J].开发与应用，2009,30(206):43.
作者:杜黎明 王燃 单位:中国核电工程有限公司建造管理中心
