智慧工地監(jiān)管云平臺，微服務(wù)架構(gòu)，java源碼
1. 背景及需求
1.1 應(yīng)用背景
建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)生產(chǎn)部門和支柱產(chǎn)業(yè)之一 , 在改善居住條件、 完善
基礎(chǔ)設(shè)施、吸納勞動力就業(yè)、推動經(jīng)濟增長等方面發(fā)揮著重要作用。與此同時，建筑業(yè)也
是一個安全事故多發(fā)的高危行業(yè)。近年來，在國家、各級地方政府主管部門和行業(yè)主體的
高度關(guān)注和共同努力下，建筑施工安全生產(chǎn)事故逐年下降，質(zhì)量水平大幅提升，但不可否
認，形勢依然較為嚴峻，尤其是隨著我國城市化進程的不斷推進，建設(shè)工程規(guī)模也將繼續(xù)
擴大，建筑施工質(zhì)量安全仍不可掉以輕心。如何加強施工現(xiàn)場安全管理、降低事故發(fā)生頻
率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工、提高建筑工程質(zhì)量，仍將是擺在各級政府部門、業(yè)
界人士和廣大學者面前的一項重要研究課題。
住建部 2003 年 11 月發(fā)布的《 2003 －2008 年全國建筑業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃綱要》中指出
建筑業(yè)企業(yè)的信息化要重點發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同建造應(yīng)用系統(tǒng)和建筑企業(yè)信息化的關(guān)
鍵技術(shù)，推動標準化建設(shè)，提高建筑業(yè)主管部門的管理、決策和服務(wù)水平，實現(xiàn)建筑業(yè)信
息化建設(shè)跨越式發(fā)展。
2010 年，國務(wù)院下發(fā)《國務(wù)院關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作通知》 23 號文件，
同年質(zhì)監(jiān)總局下發(fā) 164 號文件，要求在建筑起重設(shè)備上必須加裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。
2014 年， 國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部更是提出了加快推進市場監(jiān)管一體化平臺建設(shè)的布署，
推進了全國各省市建筑信息監(jiān)管一體化平臺建設(shè)的進程。真正實現(xiàn)“數(shù)據(jù)一個庫、監(jiān)管一
張網(wǎng)、管理一條線”
2015 年 11 月《全國安全生產(chǎn)監(jiān)督監(jiān)察系統(tǒng)推進安全生產(chǎn)監(jiān)督檢查隨即抽查工作實施
方案》 ，強調(diào)建筑行業(yè)安全監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)的全面覆蓋工作給出指導意見。
1.2 業(yè)務(wù)現(xiàn)狀
隨著我國城市化的快速發(fā)展，政府越來越重視民生，對建設(shè)工程的質(zhì)量、安全、文明施工的監(jiān)管提出了更高的要求。近年來各級政府紛紛發(fā)文要求進一步加強建筑施工領(lǐng)域企業(yè)安全生產(chǎn)工作，根據(jù)國務(wù)院《關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》 、福建省住建廳《關(guān)于進一步加強建筑施工領(lǐng)域企業(yè)安全生產(chǎn)工作的實施意見》等文件精神 , 工地新安裝塔吊監(jiān)控、新開工項目應(yīng)安裝施工現(xiàn)場在線監(jiān)控系統(tǒng)、完善安全生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)控及預警預智慧工地整體解決方案預警預報體系等是其中的重點。
1.3 建設(shè)目的
針對目前安全監(jiān)管和防范手段相對落后，全國建筑施工企業(yè)信息化水平仍較低，信息化尚未深度融入安全生產(chǎn)核心業(yè)務(wù)的現(xiàn)狀， 利用信息化對建筑施工安全生產(chǎn)進行 “智能化”監(jiān)管。以PC端、手機端以及機器人端三位一體的管控方式，為企業(yè)現(xiàn)場工程管理提供先進的技術(shù)手段，構(gòu)建工地智能監(jiān)管控制體系，以彌補傳統(tǒng)方法和技術(shù)在監(jiān)管中存在的缺陷，實現(xiàn)對人、機、料、法、環(huán)的全方位實時監(jiān)控，變被動監(jiān)督為主動監(jiān)控。
2 功能特點
通過工地管理可視化系統(tǒng)，進一步落實企業(yè)安全監(jiān)管責任，提高政府、企業(yè)對工程現(xiàn)場的遠程管理水平，加快企業(yè)對工程現(xiàn)場安全隱患處理的速度。政府通過出臺相應(yīng)法規(guī)文件推動企業(yè)完善物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)， 并通過本系統(tǒng)進一步提高安全監(jiān)管水平。 通過政府統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調(diào)各業(yè)務(wù)管理部門，圍繞安全監(jiān)管制度為核心，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為技術(shù)手段，將科技技術(shù)力量與安全監(jiān)管制度緊密集合，成立綜合性省 - 地市級應(yīng)急管理機構(gòu)，實現(xiàn)體制創(chuàng)新， 能夠統(tǒng)一處置生產(chǎn)安全領(lǐng)域的各類事件。
企業(yè)單位業(yè)務(wù)需求：
1) 遠程對分散的建筑工地進行統(tǒng)一管理，避免使用人力頻繁的去現(xiàn)場監(jiān)管、檢查，減少工地人員管理成本，提高工作效率。
2) 通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)及時了解工地現(xiàn)場施工實時情況，施工動態(tài)和進度，防范措施是否到位，特別是對于場面比較大的工地，對于重點項目企業(yè)領(lǐng)導也需要遠程監(jiān)管。
3) 出現(xiàn)異常狀況和突發(fā)事件時，可以及時報警，提醒管理人員及時處理；
4) 對塔式起重機安全監(jiān)管上存在技術(shù)不足，普遍存在的超載和違章作業(yè)等現(xiàn)象，企業(yè)對租賃的塔式起重機信息如塔式起重機使用年限、維修狀況等了解缺乏；地面的風速與高處的差別很大，很難判斷塔吊的合理使用時機。
5) 監(jiān)管建筑工地現(xiàn)場的建筑材料和建筑設(shè)備的財產(chǎn)安全，避免物品的丟失或失竊給企業(yè)造成損失；
6) 將施工實況展現(xiàn)于客戶面前，向客戶展現(xiàn)工地的建設(shè)規(guī)劃和進度，達到一個宣傳效果，也使得銷售計劃能夠合理制定。
項目大屏
3. 關(guān)鍵技術(shù)
系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)、 企業(yè)級 J2EE體系結(jié)構(gòu)。利用目前的主流技術(shù)和組件(例如：Ajax 技術(shù)、SpringBoot組件、Mybatis組件等)， 實現(xiàn)輕量快捷的 Web應(yīng)用，改善用戶的使用體驗。本產(chǎn)品使用的關(guān)鍵技術(shù)有如下幾項：
(1)、采用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，由信息采集層、網(wǎng)絡(luò)接入層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、信息存儲與處理層組成。將移動執(zhí)法終端、塔式起重機作業(yè)產(chǎn)生的動態(tài)情況、工地周圍的視頻數(shù)據(jù)及時上傳給綜合管理平臺。綜合管理平臺對各子系統(tǒng)進行融合，進行報警聯(lián)動等處理。各級管理部門可以及時準確了解工地現(xiàn)場的狀況，將有效提高項目管理和現(xiàn)場管理的效率。
(2)、采用先進的可視化技術(shù)手段，通過安裝在建筑施工作業(yè)現(xiàn)場的各類傳感裝置，構(gòu)建智能監(jiān)控和防范體系，就能有效彌補傳統(tǒng)方法和技術(shù)在監(jiān)管中的缺陷，實現(xiàn)對人、機、料、法、環(huán)的全方位實時監(jiān)控，變被動“監(jiān)督”為主動“監(jiān)控” ；同時，其也將為安全生產(chǎn)監(jiān)督管理引入新理念，真正體現(xiàn)“安全第一、預防為主、 綜合治理” 的安全生產(chǎn)方針。 傳統(tǒng)的施工監(jiān)測、 易受人為影響且效率低下。通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能有效的提高建筑施工質(zhì)量，提升管理效率。
(3)、采用先進的BIM建模技術(shù),可以實現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設(shè)計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結(jié)，各種信息始終整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計團隊、施工單位、設(shè)施運營部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM進行協(xié)同工作，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
a.可視化
可視化即“所見所得”的形式，對于建筑行業(yè)來說，可視化的真正運用在建筑業(yè)的作用是非常大的，例如經(jīng)常拿到的施工圖紙，只是各個構(gòu)件的信息在圖紙上采用線條繪制表達，但是其真正的構(gòu)造形式就需要建筑業(yè)從業(yè)人員去自行想象了。BIM提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前；建筑業(yè)也有設(shè)計方面的效果圖。但是這種效果圖不含有除構(gòu)件的大小、位置和顏色以外的其他信息，缺少不同構(gòu)件之間的互動性和反饋性。而BIM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動性和反饋性的可視化，由于整個過程都是可視化的，可視化的結(jié)果不僅可以用效果圖展示及報表生成，更重要的是，項目設(shè)計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進行。
b.協(xié)調(diào)性
協(xié)調(diào)是建筑業(yè)中的重點內(nèi)容，不管是施工單位，還是業(yè)主及設(shè)計單位，都在做著協(xié)調(diào)及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題，就要將各有關(guān)人士組織起來開協(xié)調(diào)會，找各個施工問題發(fā)生的原因及解決辦法．然后作出變更，做出相應(yīng)補救措施等來解決問題。在設(shè)計時，往往由于各專業(yè)設(shè)計師之間的溝通不到位，出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問題。例如暖通等專業(yè)中的管道在進行布置時，由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的，在真正施工過程中，可能在布置管線時正好在此處有結(jié)構(gòu)設(shè)計的梁等構(gòu)件在此阻礙管線的布置，像這樣的碰撞問題的協(xié)調(diào)解決就只能在問題出現(xiàn)之后再進行解決。BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，并提供出來。當然，BIM的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決例如電梯井布置與其他設(shè)計布置及凈空要求的協(xié)調(diào)、防火分區(qū)與其他設(shè)計布置的協(xié)調(diào)、地下排水布置與其他設(shè)計布置的協(xié)調(diào)等。
c.模擬性
模擬性并不是只能模擬設(shè)計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。在設(shè)計階段，BIM可以對設(shè)計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗。例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發(fā)展時間），也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計模擬實際施工，從而確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬（基于4D模型加造價控制），從而實現(xiàn)成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。
d.優(yōu)化性
事實上整個設(shè)計、施工、運營的過程就是一個不斷優(yōu)化的過程。當然優(yōu)化和BIM也不存在實質(zhì)性的必然聯(lián)系，但在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化。優(yōu)化受三種因素的制約：信息、復雜程度和時間。沒有準確的信息，做不出合理的優(yōu)化結(jié)果，BIM模型提供了建筑物的實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在信息。復雜程度較高時，參與人員本身的能力無法掌握所有的信息，必須借助一定的科學技術(shù)和設(shè)備的幫助。現(xiàn)代建筑物的復雜程度大多超過參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復雜項目進行優(yōu)化的可能。 [2]
e.可出圖性
BIM模型不僅能繪制常規(guī)的建筑設(shè)計圖紙及構(gòu)件加工的圖紙，還能通過對建筑物進行可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化，并出具各專業(yè)圖紙及深化圖紙，使工程表達更加詳細。
(4)、安全帽識別技術(shù)。使用人工智能直接對視頻監(jiān)控區(qū)域的畫面里未戴安全帽的工人及時準確識別，實時分析報警，同時將報警信息快照和報警視頻存入數(shù)據(jù)庫，將報警信息及時推送給相關(guān)的安全管理人員，進行相應(yīng)的處理。支持網(wǎng)絡(luò)H264信號，分辨率 720P 以上， RTSP 協(xié)議，可以針對動態(tài)視頻，實時識別，深度優(yōu)化。
(5)、是采用目前最先進的構(gòu)建大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的J2EE平臺架構(gòu)，采用微核心＋插件技術(shù)、支持從PC、服務(wù)器到小型機的遷移，支持操作系統(tǒng)移植，支持服務(wù)器負載均衡技術(shù)，可以隨著系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，通過簡單地調(diào)整服務(wù)器的部署可以輕松實現(xiàn)從前端－市級監(jiān)控中心－省級監(jiān)控中心一直到全國范圍的多層次的縱向延伸和多區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的橫向擴展，而無需更換版本和產(chǎn)品升級。
4. 平臺架構(gòu)
系統(tǒng)組成圖
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
5. 目標用戶
本產(chǎn)品的目標用戶包括：
(1)、各類房地產(chǎn)企業(yè)
(2)、各類工程建筑企業(yè)
(3)、工地現(xiàn)場用戶
(4)、政府監(jiān)管單位，如住建局、交委等
6、產(chǎn)品和解決方案應(yīng)用推廣效果
智慧工程監(jiān)管云平臺可以在辦公室實時查看各工地狀況，包括現(xiàn)場視頻、工程進度、人員考勤、車輛出入情況、環(huán)境信息、人員違規(guī)、塔吊升降機等設(shè)備的運行情況、任務(wù)分派跟進等，從而更深入地落實了企業(yè)安全監(jiān)管責任，提高了企業(yè)對工程現(xiàn)場的遠程管理水平，加快了企業(yè)對工程現(xiàn)場安全隱患處理的速度。同時，政府相關(guān)單位也通過智慧工程監(jiān)管云平臺提高了安全監(jiān)管水平。
賦能建筑工程行業(yè)，引領(lǐng)行業(yè)向低碳化、智慧化方向發(fā)展。
社會和經(jīng)濟效益：
（1）加強治安管理，促進社會和諧
24小時的建筑工地實時監(jiān)控,能有效的解決建筑工地人員管理及治安管理,威懾并遏制斗
毆,盜竊等影響社會穩(wěn)定的因素發(fā)生,促進治安好轉(zhuǎn)。結(jié)合人工智能AI杜絕不規(guī)范操作,防止外來
人員非法進入。
（2）加強環(huán)境監(jiān)測,提高環(huán)境質(zhì)量
此項目平臺集成了目前最先進和具有前沿性的監(jiān)測儀器、物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù),實現(xiàn)了實
時、遠程、自動監(jiān)控顆粒物濃度、噪音分貝及建筑工地文明施工情況,城市施工造成的污染得
以定大降低,改善城市整體環(huán)境面貌,提高市民健康生活指數(shù)。
（3）加強特種設(shè)備、場所管理，防止重大事件發(fā)生
對施工現(xiàn)場的特種設(shè)備,如塔吊、升降機等特種設(shè)備的數(shù)字化管理;對基坑、大體積混
凝土、高支模等現(xiàn)場特殊物體的數(shù)字化管理對重大事故提前做好預防, 并在事故發(fā)生前預
警,通知相關(guān)人員,叫停施工人員,確保安全,防止重大事故發(fā)生。
（4）對工地做到疫情實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)匯總，發(fā)現(xiàn)問題及時隔離
通過體溫檢測、口罩佩戴識別、疫區(qū)車輛識別等有效防治手段，做到疫情全監(jiān)控，保障
了工地的施工安全，為全國疫情攻堅戰(zhàn)，貢獻一份力量。
（5）啟到的環(huán)保的作用
本平臺采取的綠色施工技術(shù)，提高了工程的節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材的水平等環(huán)保效益；
（6）節(jié)省成本，節(jié)省資源
本項技術(shù)實現(xiàn)了現(xiàn)場信息管理，減少人力物力的投入，加快了施工進度，能夠縮短工期，根據(jù)我們案
