房建工程設備安全施工管理方法研究

劉浩

摘要：為進一步探究房建工程設備的安全施工管理水平提升路徑，結合房建工程項目施工的基本需求，以物聯網技術為基礎，從監控、通信、系統管理等多個角度著手，對面向房建工程的機械設備安全管理信息系統的各個功能模塊進行設計。實際應用效果顯示，該系統可基本實現各項預期功能，且性能指標較優，具有一定的實用價值。

關鍵詞：房建工程；機械設備；安全管理；設計

0? ?引言

房建工程的施工建設會使用到大量的機械設備，由于各種機械設備規格和性能參數等方面存在諸多差異，如何對其進行有效的安全管理，一直以來都是管理工作中的難題。針對此類問題，需要從信息系統設計的角度入手，構建面向房建工程的機械設備安全管理系統，以此實現對施工機械設備的安全配置，確保機械設備的正常運行。

1? ?系統整體架構設計

通過對部分房建工程施工企業的安全管理工作需求進行調研后，可以物聯網技術為基礎，對房建工程設備安全管理系統進行設計。房建工程設備安全管理系統整體架構如圖1所示。

如圖1所示，在該系統架構下，各個模塊之間的運行均具有較為緊密的聯系，各個監測模塊所獲得的數據均可實時傳輸至系統中，經由數據綜合處理模塊處理后，向管理人員予以展示。從理論角度分析可知，該機械設備安全管理系統能夠實現機械設備的智能化管理，管理人員可基于多種類型的終端設備，實時查看所需查看的機械設備信息，具有更高的靈活性。

2? ?系統主要模塊設計

2.1? ?傳感器數據感知設計

2.1.1? ?傳感器選型

傳感器數據感知設計中，需要對溫濕度傳感模塊和氣體監測模塊的傳感器設備進行選型。傳感器選型結果如表1所示。

2.1.2? ?板卡選型

在選定以上幾類傳感器后，使用數據采集板卡對傳感器數據進行統一采集和讀取。本次選用板卡的型號為PCI6616P，該板卡的接口芯片型號為CHPCI，主控芯片則為門陣列布局模式，以實現對模擬量輸入和開關量的控制。

2.1.3? ?工作原理

在該數據采集板卡中，基于A/D轉換器來實現對上述3種傳感器設備的采集和處理。采集通道則為1MΩ輸入阻抗的16路單端或8路雙端輸入。

在此基礎上，根據已有經驗和文獻資料，設定溫度、濕度和粉塵濃度的安全閾值，由系統對數據進行解析后，判斷當前環境參數是否存在風險因素，如數據未超過閾值則不發出提醒，反之則通過提示信息的方式進行傳輸。

2.2? ?視頻監測模塊設計

2.2.1? ?設計方案

本次視頻監控模塊在開發過程中，采用嵌入式Internet遠程監控系統進行設計。具體來看，在設計方案中，主要包括一個基于ARM處理器和Linux操作系統的嵌入式視頻監控系統。

在該系統中，以嵌入式Linux和嵌入式微控制器S3C2440為核心平臺，通過嵌入式平臺中所建立的Web服務器，將其與USB攝像頭相連接，建立連接后進行網絡視頻傳輸。

2.2.2? ?攝像機選型

在具體硬件選型上，則選用WAT-902H型攝像機，其最低照度僅為0.0003Lux，可在常規的施工條件的基礎上，滿足房建工程地下結構施工可能存在的光線照度低等特殊情況下的需要。

2.3? ?機械設備定位

在房建工程的實際施工過程中，涉及到機械設備的頻繁移動，為確保機械設備移動過程中的安全性，本次設計中，通過機械設備定位的方式進行機械設備安全狀態監測模塊設計。

2.3.1? ?機械設備定位原理

在定位過程中，應用GIS軟件中的坐標轉換功能，將原始數據轉換為本次所需要的BD-09坐標系框架下的數據；同時分別根據X平移、Y平移、旋轉角與比例4個參數進行換算，由此即可將原始數據中的經緯度坐標信息轉換為房建工程所需要的坐標信息。

2.3.2? ?安全狀態監測模塊設計

機械設備安全狀態監測模塊整體架構如圖2所示。在得到坐標信息后，按照圖2的設計架構，對機械設備安全狀態監測模塊進行設計。

2.3.3? 運行流程

基于該架構，本次機械設備安全狀態監測模塊的運行流程如下：

當確定該狀態監測模塊終端已安裝在機械設備后，超聲波收發器對機械設備進行初步定位，并將機械設備返回的信號經由放大電路處理后，傳輸至ARM9型單片機處理器中。

ARM9型單片機處理器將基于收到的電信號，對機械設備的實際距離與預先設定的危險警戒距離進行對比。當距離小于設定值時，通過LED顯示報警電路發出警告信號。同時在監測過程中，通過信息系統終端計算機設備上的GIS軟件，實時顯示機械設備的位置和坐標信息。

2.4? ?通信模塊設計

為提升通信效率和質量，本次在已有物聯網系統的基礎上，采用“雙向通信系統”對通信模塊進行設計。

2.4.1? ?服務器數據的下發基本原理

具體來看，在設計過程中，首先要確保Socket.IO服務器能夠主動向物聯網網關實時發出數據，以實現數據的“主動推送”。服務器數據的下發基本原理如圖3所示。

如圖3所示，當某一設備接入網關上線時，該設備將被賦予一個唯一的識別碼Socket_ID。該識別碼將被納入到鏈表中，以實現服務器主動推送實時數據的功能。如涉及到數據模型的更新，則系統會自動搜尋數據鏈表和數據庫中前端用戶注冊后產生的GID和devID兩種數據，再據此找到對應的Socket下相應的網關和設備，進而完成數據下發。同時，在線網關的ID號也將存入到Redis緩存數據庫中。

2.4.2? ?數據認證設計

在本次設計中，數據的認證采用“兩次認證”的方式進行，其具體流程如下：

用戶發出認證請求，系統根據用戶的密鑰進行加密和上傳。如用戶尚未設置密鑰，則由系統產生一個認證隨機數。對密鑰進行解密進行驗證，如驗證通過，則返回物理網關設備模型和“認證成功”的信息。

2.5? ?數據庫設計

數據庫選用MySQL型數據庫，使之與服務器對接，并結合實際工作需要設計數據表2所示。

在此基礎上，本次采用AES加密算法進行數據加密設計，以提升數據庫信息安全性。該加密算法應用DS420j型儲存器。在該算法運行后，所有數據不僅可得到加密處理，數據形式也可實現統一。

2.6? ?系統權限管理功能

考慮到管理工作的不同需要，本次針對機械設備管理工作中參與的不同工作人員的工作權限，對系統權限進行分級設置。

在實際訪問該模塊時，通過函數“amection name a me@localhost”實現對不同用戶權限的分別設置，以避免出現非法訪問的問題。另一方面，為確保所有用戶賬戶的行為做到可追溯，進一步引入capture Message函數，對用戶的操作行為進行實時跟蹤。

2.7? ?系統數據信息檢索功能

2.7.1? ?設置核心控制函數

基于數據快速檢索的需要，本環節針對設備信息、設備位置等關鍵信息類型，分別設置相對應的核心控制類函數，在此基礎上，進一步設置核心控制函數BaseAction，以實現基礎層面的功能。

2.7.2? ?檢索流程

在此基礎上，技術人員進一步對系統數據信息的檢索流程進行設計，本次檢索流程主要分為以下幾個步驟：

一是定義一個新的List函數，用于遍歷用戶信息并反饋回狀態信息，該狀態信息均以二維數組方式進行存儲。

二是對遍歷完成后反饋的狀態信息進行逐一確認，針對其中不為Null值的信息，記錄下其對應用戶的ID，并應用該ID進一步對剩余數據庫進行調用。

三是對目標模塊進行檢索，目標模塊將反饋一個key值，該值進入后臺查詢模塊與目標信息的特征值進行對接。

四是對接完成后，檢索結果以字符串形式傳輸。

2.7.3? ?用戶是否登錄判定

為避免出現用戶在未登錄的情況下即訪問數據庫的漏洞，本次引入security判據，對用戶是否登錄進行判定。如用戶尚未登錄系統，則該指標始終設置為“none”狀態，此時用戶無法對數據庫中的靜態資源進行訪問。

2.8? ?系統界面展示

為確保系統界面能夠有效展示，當用戶通過硬件設備發出切換頁面指示時，系統將執行sub ShowPage函數。該函數進一步驅動路由，以實現對界面的切換。界面切換完成后，隨即執行window.onload函數實現頁面的加載。

3? ?系統測試

在本次面向房建工程的機械設備安全管理系統設計工作全部完成后，為檢驗該系統的實際應用效果，測試人員對其進行測試。

首先對基礎功能進行測試，測試結果如表3所示。其次是對系統的運行性能進行測試。測試結果顯示，該系統在出現風險因素時，系統能夠在0.1s內響應并發出警告信息，其及時性較為突出。與同類系統的響應平均值0.25s相比，性能表現優異，具有一定的實用價值。

4? ?結束語

本次針對房建工程設備安全管理工作的實際需要，以物聯網技術為依托，整合多項軟硬件開發技術，對面向房建工程的機械設備安全管理系統進行設計。實際應用效果顯示，該系統可基本實現各項預期功能，且性能指標較優，具有一定的實用價值。

當然，機械設備的安全管理系統仍有較大的提升空間。在未來的工作中，仍有必要整合人工智能等技術予以應用，確保房建工程設備管理工作斷取得新突破。

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