施工現場作業多功能警示錐桶設計與應用技術研究

潘盼 顧嘉豪 鄭回宮

摘?要：本研究基于物聯網技術設計了一種多功能警示錐桶，并開發了管理平臺進行實時監測和預警。這種多功能警示錐桶具備警示燈和圍欄伸縮結構，可以適應各種環境和天氣條件。同時，該多功能警示錐桶在施工現場具有顯著的安全警示作用，有效地提升了施工現場作業人員和過往車輛的安全意識，并且其智能感應功能為施工現場管理帶來了便利。本文的研究成果對于提升施工現場作業安全水平，推動警示錐桶的技術進步與應用具有重要意義。

關鍵詞：施工現場；警示錐桶；多功能；安全監測；物聯網技術

一、概述

隨著城市建設和基礎設施建設的不斷推進，施工現場作業的規模和復雜程度日益增加。然而，施工現場的安全問題一直是業界關注的焦點，各種潛在的危險因素給施工人員和過路行人帶來了安全隱患。在這些潛在的危險因素中，缺乏明顯的警示標識是造成事故的主要原因之一［1］。盡管施工行業采取了一系列安全措施和規范，但仍難以完全消除潛在的風險，特別是在復雜多變的施工環境中，如高速公路、橋梁、城市交通設施等。因此，設計一種多功能警示錐桶并研究其在施工現場作業中的應用技術，對于提高施工現場作業的安全性、效率性和管理水平具有重要的意義。本文旨在深入探討多功能警示錐桶的設計原理及其在實際工程中的有效應用，為施工現場作業的安全管理和綜合效益的提升提供科學依據與參考。

二、傳統警示錐桶的局限性

傳統警示錐桶通常只具備簡單的警示功能，其形式單一、功能有限。這些傳統錐桶多為單一的高亮色塑料錐體，雖然能在一定程度上提醒施工人員注意，但在復雜多變的施工現場環境中，其警示作用受到很大限制。首先，傳統錐桶的可視性存在局限性，特別是在惡劣天氣或夜間，能見度較低，不易被發現，降低了警示效果。其次，傳統錐桶缺乏智能感應和交互功能，無法及時感知周圍環境變化或與人工進行聯動。這導致在應對復雜情況時缺乏靈活性和及時性，無法提供更全面的安全保障。此外，傳統警示錐桶通常只能提供靜態的警示功能，無法對施工現場的狀態做出動態響應，限制了其在實際施工作業中的實用性和適用性。這些局限性使得傳統警示錐桶難以滿足施工現場作業安全的全面需求，迫切需要設計一種更具多功能性和智能化的警示錐桶來提升施工現場的安全性和管理效率。

三、管理平臺的開發與應用

（一）管理平臺的架構和功能概述

管理平臺是多功能警示錐桶系統的關鍵組成部分，其架構和功能的設計直接影響系統的性能和用戶體驗。管理平臺的架構應采用基于MVC的設計模式，以實現代碼的解耦合模塊化開發。

（二）開發語言和數據庫選擇的理由

在管理平臺的開發中，選擇適合的開發語言和數據庫是至關重要的。開發語言應選擇面向對象、類型安全的語言，這樣能提高代碼的可讀性和維護性。在此基礎上，選擇Java編程語言作為開發語言是合理的選擇。對于數據庫，應選擇最輕、最快、最具伸縮性的系統作為后臺數據庫，以滿足大規模數據存儲和高效查詢的需求。Mysql數據庫管理系統符合這些要求，因此是合適的選擇。

（三）系統整體框架的設計和實現

管理平臺的系統整體框架應采用Struts2+Hibernate+Spring的開發框架。Struts2作為MVC框架，能夠實現視圖、控制器和模型的分離，提高代碼的可維護性和擴展性。Hibernate作為ORM框架，可以簡化數據庫操作，提高開發效率和代碼質量。Spring作為依賴注入和面向切面編程的框架，提供了一種松耦合的開發方式，增強了系統的可測試性和可擴展性［3］。通過整體框架的設計和實現，管理平臺能夠實現系統的整體功能，并提供穩定和可靠的運行環境。

（四）前端應用程序界面的設計和用戶體驗優化

前端應用程序界面的設計和用戶體驗優化對于管理平臺的成功應用至關重要。界面設計應符合用戶操作習慣和直觀性，提供簡潔、直觀的操作界面。通過采用Ajax異步存取技術和當前的開發新技術，如Ext等，可以實現界面的動態加載和響應式設計，提高用戶的交互體驗和操作效率。

四、多功能警示錐桶的設計與應用

（一）夜間和惡劣環境下的警示需求分析

夜間和惡劣環境下的警示需求是多功能警示錐桶設計的關鍵考慮因素。在夜間或惡劣環境下，傳統的安全警示錐桶往往難以被注意到，增加了安全風險。因此，針對這一需求，多功能警示錐桶需要具備明顯的視覺警示特征。通過夜間和惡劣環境下的警示需求分析，可以確定警示燈模塊的設計要求，以保證在低光照條件下、雨霧天氣或視野受限的情況下能夠提供足夠的警示效果。

（二）警示燈模塊的設計和實現

警示燈模塊是多功能警示錐桶的關鍵組成部分，對于夜間和惡劣環境下的警示效果起著至關重要的作用。在設計和實現警示燈模塊時，首先需要選擇高亮度、節能和耐用的LED燈作為光源，以提供明亮的警示效果。其次，需要考慮電源供應和節能控制，選擇適合的電池和電路設計，以延長警示燈的連續使用時間。

為了進一步提高警示燈模塊的效果，可以考慮采用光學透鏡技術，通過合理的光束控制和擴散，增強警示燈的可見性和辨識度。同時，還可以在設計中加入智能控制系統，根據環境光線的變化自動調節警示燈的亮度，以確保在不同亮度條件下都能夠提供恰當的警示效果。通過精心設計和實現警示燈模塊，多功能警示錐桶能夠在夜間和惡劣環境下可靠地發揮警示作用，有效減少安全風險。

（三）圍欄伸縮結構的設計和實現

圍欄伸縮結構也是多功能警示錐桶的關鍵組成部分，其設計和實現對于提升警示欄的功能和便捷性至關重要。在圍欄伸縮結構的設計中，需要考慮安全隔離的作用和方便性。圍欄應能夠在需要時快速展開，提供有效的安全隔離，并在不需要時便于收起和存儲。為此，可以采用活動折疊圍欄的設計，通過優化固定機構和可調節的連接部件，實現圍欄的伸縮功能。此外，圍欄的材質選擇和結構設計應考慮到穩定性、耐用性和易于清潔維護等方面，以確保圍欄的可靠性和長期使用效果。

（四）多功能警示錐桶的整體結構和使用效果

多功能警示錐桶的整體結構設計和使用效果是設計的重點，直接關系到系統功能的完整性和實用性。整體結構設計應將警示燈模塊和圍欄伸縮結構有機結合，實現緊湊和穩固的整體框架。通過合理的布局和固定方式，確保警示燈模塊在錐桶頂部穩固安裝，不易松動或傾斜。警示燈模塊與圍欄伸縮結構的協調性和一體化設計，使得圍欄能夠在需要時自動展開，并保持穩定的安全隔離效果。

在使用效果方面，多功能警示錐桶應能夠提供可靠的警示功能，并方便在施工現場的使用。警示燈模塊應具備高亮度、可見性好和耐用性強的特點，以確保在夜間和惡劣環境下能夠有效吸引人們的注意力。圍欄伸縮結構應具備輕便、靈活、易操作的特點，方便施工人員在需要時快速展開和收起，提供必要的安全隔離。整體結構的穩定性和耐用性能夠確保多功能警示錐桶長期使用，并承受各種環境和使用條件的考驗。

五、設計重點和難點的分析

（一）重點分析

主動照明功能設計：在電力作業現場，特別是在夜間或能見度低的惡劣天氣條件下，傳統警示錐桶的被動反光效果可能不夠明顯。因此，重點在于設計一個主動照明裝置，使警示錐桶能夠主動發光，增強警示效果。該設計需要考慮適用于不同天氣和環境條件的高透光、穩定耐用的照明技術，同時要注意節能降耗，以確保長時間連續使用。

圍欄功能設計：將圍欄功能嵌入警示錐桶內，使其能夠一桶多用，快速組合形成安全圍欄，可以提高現場安全圍欄使用效率。這涉及在有限的錐桶空間內設計可折疊的圍欄結構，確保在展開時圍欄穩固可靠，收縮時占用較少空間。同時，圍欄的設計也應注重便捷性和耐用性，方便施工人員操作，適應各種環境條件。

（二）難點分析

主動照明技術難題：實現主動照明功能是一個技術挑戰。需要尋找適合的高透光材料，以及能在惡劣環境中長期穩定工作的照明裝置，如LED技術。同時，還需考慮能源供應問題，如何在保證警示效果的前提下，最大程度減少能源消耗，延長警示錐桶的使用壽命。

圍欄結構設計難題：在有限的錐桶空間內設計一個可折疊的圍欄結構是具有挑戰性的。圍欄的展開和收縮機制必須同時滿足穩固性和靈活性的要求。同時，還需考慮圍欄材料的強度和耐用性，確保其能夠經受各種外力和環境影響，長期使用而不失效。

整合設計難題：將主動照明功能和圍欄功能整合到警示錐桶中，需要考慮它們之間的協調性與兼容性。警示錐桶的設計應該盡可能不影響原有的警示和穩定性能，同時還要為圍欄結構騰出足夠的空間，使得圍欄可以便捷地展開和收縮。

六、設計重點與難點的克服與技術改進

（一）警示燈模塊連續使用時間的優化

警示燈模塊的連續使用時間是多功能警示錐桶設計的重要考慮因素。在夜間和惡劣環境下，警示燈模塊需要能夠持續發出明亮的警示光，以確保其有效性。然而，警示燈模塊的連續使用時間受限于電池容量和能耗控制等因素。為了優化警示燈模塊的連續使用時間，設計中可以采用節能的LED光源和高效的電源管理技術，以降低能耗并延長電池的使用壽命。此外，還可以考慮智能控制策略，根據實際需要調節警示燈的亮度和閃爍模式，以平衡亮度和能耗之間的關系。

（二）圍欄伸縮結構的便捷性和安全性平衡

圍欄伸縮結構的便捷性和安全性之間的平衡是多功能警示錐桶設計的難點之一。圍欄需要在需要時快速展開，提供有效的安全隔離，并在不需要時便于收起和存儲。為了實現這一平衡，設計中需要考慮固定機構的穩定性和易操作性，確保圍欄的可靠性和使用便捷性。同時，還需要確保圍欄的材質選擇和結構設計能夠滿足安全要求，提供足夠的強度和穩定性，以保護施工人員和現場設備的安全。

（三）技術改進和優化方向

在多功能警示錐桶的設計和應用中，仍有一些技術改進和優化方向值得關注。優化多功能警示錐桶的材料和結構設計，使其更加耐用和穩固，以適應復雜多變的施工現場環境。加強對多功能警示錐桶的智能感應系統的研發，提高其感知能力和準確性，使其能夠更有效地監測施工現場的狀態變化。還要進一步整合多功能警示錐桶與其他智能設備和系統，實現信息共享和聯動，提高施工現場的整體管理水平。另外，對多功能警示錐桶的能源管理和充電技術進行優化，延長其使用壽命和穩定性，確保其在長時間工作情況下的可靠性。綜合這些技術改進和優化方向，多功能警示錐桶有望不斷提升其性能和功能，為施工現場作業的安全和管理帶來更大的改善。

七、結果與討論

（一）現場試驗設計

為了驗證多功能警示錐桶的實際應用效果，我們在真實施工現場進行了一系列試驗。試驗采用隨機分組設計，將多功能警示錐桶組和傳統警示錐桶組分別設置在施工現場的不同位置，以確保試驗結果的可靠性和有效性。在試驗期間，我們記錄了施工現場的交通流量、施工人員活動情況以及其他相關的環境參數，為后續的數據分析提供支持。

（二）與傳統警示錐桶的對比試驗

在現場試驗中，我們對多功能警示錐桶和傳統警示錐桶進行了對比試驗。首先，我們觀察了兩種警示錐桶在不同環境條件下的可視性差異，包括白天、夜間以及惡劣天氣下的表現。其次，我們模擬了車輛和施工人員的接近情況，評估了兩種錐桶在提醒駕駛員和施工人員注意安全方面的效果。對比試驗的設計旨在全面了解多功能警示錐桶與傳統錐桶在警示功能方面的差異，以及是否能更好地滿足施工現場的實際需求。

（三）智能感應功能應用評價

針對多功能警示錐桶的智能感應功能，我們進行了應用評價。我們研究了智能感應系統在檢測施工現場人員、車輛和設備等情況方面的準確性和靈敏度。通過模擬實際施工場景，我們驗證了智能感應系統在檢測異常情況（如行人闖入危險區域、車輛逆向行駛等）時的預警和報警能力。我們還評估了智能感應功能與其他功能的協同效應，以及其是否能提高施工現場管理的智能化水平。綜合這些評價指標，我們可以全面了解多功能警示錐桶的智能感應功能在施工現場應用中的實際表現。

（四）多功能警示錐桶的實際使用效果

多功能警示錐桶的實際使用效果是評估系統整體性能和實用性的重要指標。通過實際使用，我們可以評估警示燈模塊的亮度和可見性，圍欄伸縮結構的穩定性和便捷性，以及整體結構的耐用性和實用性。結果顯示，警示燈模塊能夠在夜間和惡劣環境下發出明亮的警示光，吸引人們的注意力。圍欄伸縮結構能夠快速展開并提供有效的安全隔離，便于施工人員操作。整體結構經過合理設計和優化，具備穩定性和耐用性，能夠承受各種環境條件。這些實際使用效果驗證了多功能警示錐桶在施工現場的可靠性和實用性。

（五）應用前景展望

多功能警示錐桶作為一種創新的安全設施，具備多項功能的融合，其應用前景廣闊。在施工現場的應用中，多功能警示錐桶將大大提高施工作業的安全性和管理效率。多功能警示錐桶具備明顯的警示作用，可提醒過往車輛和施工人員注意施工區域，從而有效降低交通事故和作業事故的發生概率。其智能感應功能使其能夠主動感知施工現場的變化，及時發出預警信號，提升了施工現場的響應速度和管理能力。此外，多功能警示錐桶還可以用于標識施工區域的限制和警戒區域，幫助規范施工現場的秩序，提高施工作業的效率。隨著科技的不斷發展，多功能警示錐桶還有望融合更多新技術，如無人機監測、云平臺數據分析等，進一步提升施工現場管理的智能化水平。

結語

通過對施工現場安全問題和傳統警示錐桶的分析，我們成功設計了一種集警示、標識、燈光、智能感應等多功能于一體的警示錐桶，并進行了現場試驗與效果評估。試驗結果表明，多功能警示錐桶在施工現場具有顯著的安全警示作用，有效提升了施工人員和車輛的安全意識，同時智能感應功能為施工現場管理帶來便利。展望未來，我們相信多功能警示錐桶在施工現場的應用前景廣闊。然而，為了進一步提高其性能和功能，還需持續進行技術改進與優化。我們期待多功能警示錐桶能成為施工現場安全管理的重要輔助工具，為保障施工人員的生命安全和施工作業的順利進行做出積極貢獻。

參考文獻：

［1］南方能源監管局現場督查電力建設工程施工安全和防汛防風工作［J］.電力安全技術，2019：44.

［2］陳青陽，韓將，謝金法，等.多功能智能警示樁裝置的研發及應用［J］.電力系統裝備，2019：213214.

［3］王瑞東.Java?web軟件框架技術探討［J］.中國新通信，2019，21（09）：46.

基金項目：國網浙江省電力有限公司科技項目：施工現場作業多功能警示錐桶的研發與應用

作者簡介：潘盼（1995—?），女，漢族，浙江臨海人，本科，助理工程師，研究方向：電氣工程。