摘 要：利用智能物联自动采集代替人工输入，进行原始数据采集，利用区块链进行全生命周期质量记录，防止人为篡改，保证数据的真实可靠，为产业链包括原材料厂、生产企业、物流运输、施工单位、检测与监理、政府监管等提供质量保证服务，实现产业健康发展与生态共赢。
工程建设项目包括勘察、设计、施工、验收、维修、养护、拆除、回收的全生命周期。混凝土作为目前使用最广泛的结构材料之一，它的质量直接关系到整个工程的质量、使用寿命及人民的生命和财产安全。影响混凝土的质量因素诸多。当混凝土试块检验不合格时，需要对该批次混凝土应用部位进行整改，而目前在行业质量监管方面，难以做到混凝土试块与混凝土浇筑部位的精确匹配，难以达到有效整改的目的，难以保障目标建筑的安全。主要存在以下问题：一是，质量不可追踪溯源，预拌混凝土企业质量控制体系不规范，生产配合比与试验配合比不一致，无法知晓生产配合比实际情况。二是，施工单位现场取样不规范，有的项目甚至不取样、不做试块，监理单位不按规定现场见证，现场混凝土质量控制手段缺失。三是，第三方工程质量检测机构试验不规范，出具虚假合格报告。加强建筑工程质量安全监管，无疑是新基建向工程质量安全监管提出的新要求。打造以“AIoT+区块链”为核心的质检模型与监管平台，提供面向企业、集团、行业、政府、群众等多级监管体系，通过非接触式监管方式提升监管效率，持续提升监管工作效能和服务能力。
1智能物联相关技术及应用
1.1物联网
物联网（IoT）是各种新型传感器、RFID、GPS、红外、激光、毫米波、二维码等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息。利用物联网自动采集代替人工输入，进行原始数据采集，防止人为篡改与造假，保证监管数据的真实可靠。
1.2区块链
区块链本质是通过随机散列(也称哈希算法)实现链接，后一个区块包含前一个区块的哈希值，一个区块与一个区块相继接续，将账本记入区块，形成的结果就叫区块链。具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。基于区块链技术的预拌混凝土全生命周期质量溯源，为混凝土质量溯源提供“抓手”，准确抓取从原材料、配合比设计、生产过程、运输过程、现场浇筑等全要素、全过程、全场景数据进行智能分析，实现混凝土产业链的智慧化管理，为管理者提供决策依据。
1.3机器视觉
机器视觉是用机器代替人眼进行目标对象的识别、判断和测量，主要研究用计算机来模拟人的视觉功能。机器视觉技术是一个综合的技术概念，包括视觉传感器技术、光源照明技术、光学成像技术、数字图像处理技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术和自动控制技术等。机器视觉的特点不仅在于模拟的人眼功能，更重要的是能完成人眼所不能胜任的某些工作。机器视觉技术的最大优点是快速、便捷、可靠、远距离、非接触与智能化，对提高质检的一致性、生产的安全性、降低工人劳动强度，以及实现企业的高效安全生产和自动化管理具有不可替代的作用。基于机器视觉的智检，将显著降低砂石料、混凝土质量人工抽检工作量、劳动强度，提高检测频次与精度，提高生产配合比的准确性，减少人为因素。
1.4大数据
大数据依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术，具有“5V”特点，大量（Volume）、高速（Velocity）、多样（Variety）、价值（Value）、真实（Veracity）。通过数据筛选、清洗、挖掘、分析、统计，发现共性数据、异常数据，满足工程质量监管需要，及时解决暴露出来的工程质量问题，实现透明公开、多方监管、实时、快速处理的目标。大数据与物联网紧密关联，数据多由物联机器自动产生，数据分析处理快，数据挖掘价值大，可以不需要人工直接参与，比较客观真实。同时人力消耗的减少也可以大大节约监管成本。
1.5智能物联（AIoT）
物联网和人工智能的结合给我们带来了AIoT，人工智能的优势在于，它能够产生新的算法来解决复杂的问题，尤其是机器学习与深度学习。物联网、机器视觉、边缘AI、云AI、大数据等技术相互结合，可提供多场景质检解决方案，如砂石过磅智检、搅拌机内坍落度智检、车载坍落度检测、现场施工智检等。
2全生命周期监管解决方案
基于智能物联的全生命周期质量监管解决方案是一套结合了物联网、区块链、机器视觉、大数据、人工智能等技术，赋能混凝土行业全生命周期，打通上下游，综合提升质量监管能力的解决方案。保证了从原料出厂到生产、运输、施工、运营、回收全链路取代人工记录，每个环节实时监测，数据全程可追溯。通过原材料过磅感知采集，可应用于原材料品检、综合治超、源头治超。利用车载感知采集，可应用于交通安全、超重超速、通行管控。运用搅拌楼感知设备，可应用于配比投料、水电油耗、产能比等行业监管。通过环保感知设备，如温度、湿度、噪音、粉尘、水质，可应用于环保监管。全生命周期质量监管包括原料品质、生产配比、设备运转、预拌品质、途中品质、施工品质、现场取证、试块追溯、质检告警、监管处理、后期跟踪，实现企业自律、同行监督、政府监督、群众监督。混凝土行业产品全生命周期管理解决方案：
（1）在原材料出厂进厂环节，结合计算机视觉、AI技术、基于大数据的调度推荐算法，对混凝土企业的原材料进行全生命周期的跟踪与管理，自动对车号、采购单、原材料品类与质量进行一致性检测。
（2）在生产与质检环节，两方面入手，一方面用计算机视觉与嵌入式技术，代替人工质检与信息录入，保证数据的真实可靠性，节省人力成本的同时，使整个流程更加高效准确。另一方面，通过数据的积累结合深度学习，学习配比与最终强度的关系，得到强度预测模型，反向指导生产配比，在保证质量达标的前提下给出最优配比建议，大大节省了原来因无法预测质量而添加的冗余原材料成本。
（3）在搅拌车运输与施工环节，通过运用计算机视觉与电流等数据，结合深度学习，替代人工快速检测坍落度、扩展度，并能实时反馈搅拌车内当前坍落度，指导司机进行时间规划与外加剂补偿。
（4）在运营与后期材料回收环节，基于区块链的前期所有流程中的归档数据，可以根据混凝土批次唯一码或嵌入式芯片，追溯到产品的全流程跟踪数据，从原材料到生产、运输、施工，无论哪个环节出问题，都可以进行追溯与倒查，彻底杜绝了业主缺乏有效监督手段的现状，同时也大大降低了出现质量问题后无法分析问题原因而导致的扯皮等现象。
3应用场景与实践
3.1原材料出厂与入厂场景
通过生产计划智能推算原材料采购计划，审核通过后推送给原材料供应商，原材料出厂时，结合计算机视觉、AI与智能地磅，自动核验出厂原材料与采购单所要求原料的品类与数量是否一致，同时可根据当地政策进行源头治超，原材料运输车进厂，摄像头识别车牌连接云端数据库智能匹配原材料供应商和采购单，此时车辆上方的摄像头对原材料进行拍摄传往边缘计算设备进行预检，检验所运送原材料类别与采购单是否匹配一致，原材料质量是否合格，预检结果会实时回传到相关人员和设备，预检不合格则可采取不放行或其他手段，并对图片和检测结果进行归档。
3.2实验室质检、现场抽检与巡检
运用移动端原材料质量检测APP，利用机器视觉，在线实时识别砂石级配、颗粒形状、空隙率等原材料量化指标，试验员在实验室或厂内巡检时，只需要通过APP或小程序，对待检品进行实时拍照检验，识别结果会实时回传，为质检人员对供应商质量评价提供依据，为工艺人员做配比调整提供实时数据，并可以一键生成检测报告。通过配比调整提高骨料密实度，降低水泥用量，提高强度保证率。从而帮助混凝土企业节省成本、优化品质，同时减少碳排放。
3.3搅拌车运输场景
通过运用计算机视觉与电流等数据，结合深度学习，替代人工快速检测坍落度、扩展度，并能实时反馈搅拌车内当前坍落度，预拌混凝土企业、施工方、搅拌车司机，均可实时查看搅拌车内当前坍落度，指导司机进行外加剂补偿。并且结合GPS信号，与调度算法，给相关方提供时间规划建议，大大降低了断车、压车现象的产生，杜绝坍落度经时损失、工地加水导致的混凝土品质下降情况，同时减少碳排放。
3.4施工场景
通过施工方APP，施工方各角色可以通过移动端在全生命周期质量监管线下单，跟踪订单状态，追溯订单生产、质量等数据，进行在线签收。结合GPS信号，实时掌握搅拌车位置、坍落度等信息，方便施工工地进行场地调度，通过移动端全局掌控施工进度，安排泵工、管工等角色的进场工作。通过现场多方见证取样、芯片植入、拍照取证、试块养护，试块质量全流程的跟踪管理，实现对各角色操作记录的追溯。通过施工方APP，大大提高施工方的信息实时性、对称度、透明度，大大提高了施工方的工作效率，降低质量事故率、压车率、断车率，提高生产企业与施工单位的互信度。
3.5第三方质检场景
一方面从数据源头出发，所有数据均由数据生成处直接采集，如直接接入工控、压力机、工业相机采集真实数据，生产流程与质检环节保存数据+图片+单号+操作人+时间戳的完整证据链，最大限度减少人为篡改数据的情况发生。另一方面，提供了第三方质检环节的数据留存入口，通过规范数据内容与格式，结合二维码或嵌入式芯片等技术保证了“一试块一结果”，以及检测现场的视频取证，杜绝了第三方质检机构试验不规范或试验结果造假的情况出现。
3.6生产指导与大屏展示
通过对工控数据的实时采集，得到真实的生产与消耗数据，防止人为篡改，结合传送带上方架设计算机视觉设备，实时监测生产所用骨料级配等数据，为操作人员提供实时准确的配比建议或自动进行配比调整，同时整合了完整的生产、消耗、质量、销售数据，汇总成大屏进行图形化展示，一方面为企业管理层提供决策支撑，另一方面也为政府监管提供数据支撑。结束语运用物联网、云计算、大数据、区块链等信息化新技术，全方位、多角度、立体化向建材产业链融合渗透与快速落地。从销售、生产、采购、施工、物流等全生命周期价值链的环节进行智能化革新，并将它们扩展到全产业链上下游的各个环节，实现跨越空间、时间的限制，在全社会范围提高资源获取、配置能力和使用效率。展望：
一是通过扩展和实施混凝土智能工厂系统，可以接入生产质量数据，配方数据，在产量数据外对质量数据进行全面监管。
二是通过车辆智能化改造、扩展施工方服务，提供智能物流服务、智能工地服务，可采集在途、工地现场质量监测。
三是通过扩展原材料服务，可提供混凝土生产原材料的溯源及质量监管。
四是通过智能调度服务，可采集搅拌车辆物流信息及交付情况。
长远目标：利用汇聚智慧工厂、智慧工地、智慧砂石、智慧物流等大数据，打造智能建造监管平台，服务于智慧城市。
相关责任单位通过使用混凝土全生命周期质量监管平台，将显著提高混凝土的合格率，提高工程质量，节省工程维修加固和事故处理成本。从生产源头杜绝预拌混凝土生产企业偷工减料行为，实现对混凝土出厂质量的控制，从检测过程杜绝检测单位的弄虚作假，保证检测结果的真实度。全生命周期质量监管平台通过可靠的智能物联技术、数学分析模型，提供各类监管数据的统计和分析，为监管部门提供有效的决策手段。为产业链包括原材料厂、生产企业、物流运输、施工单位、检测与监理、政府监管等提供质量保证服务，实现产业健康发展与生态共赢。
作者：徐国孝 寿宇澄 单位：浙江省建筑科学设计研究院有限公司 杭州信之威信息技术有限公司
