智慧工地信息平台总体规划与设计

智慧工地信息平台总体规划与设计

第一节 1、建设目标

以“互联网+”行动计划为指引，以物联网技术为核心，充分利用传感网络、远程视频监控、地理信息系统、物联网、云计算等新一代信息技术，依托移动和固定宽带网络，打造了“智慧工地”系统。该系统通过对建筑工地施工的在线监控、自动监督、远程监管、调度指挥，进一步提升建设工地监督管理水平，促进建设工程科技创新。

系统的建设以“两个平台、一个支撑、N个应用”为原则。其中“两个平台”为以系统运行管理平台为主，以云计算平台为辅的应用平台；“一个支撑”为以先进的物联网技术搭载智能传感技术作为整个工程的底层支撑；而“N个应用”

则根据项目监管的实际需求，涵盖了多领域多层次的相关应用。

一、1.1实现资源整合

利用系统运行管理平台整合并改造内部现有的各项分系统，为工程建设管理提供基础数据服务，同时建立共享交换长效机制，保持数据的实时性、科学性和完整性，并为各部门之间的数据共享交换提供管理服务，解决信息孤岛问题，避免重复投资、科学合理利用现有资源。

二、1.2提供应用支撑

通过系统运行管理平台的建设，形成数据中心和服务中心，为智慧工地、资源管理、

管理协同和工地应急指挥等业务应用提供基础的应用支撑。

三、1.3完善管理服务

通过系统运行管理平台的建设，对人员定位、员工考勤、物资管理、环境监测、视频监控等服务信息分类，满足施工现场各层次人员的服务需求，将各个相关的信息通过多种方式进行发布，提供综合信息查询服务。

四、1.4辅助领导决策

通过系统运行管理平台的建设以及各部门现有信息整合的基础上，通过数据挖掘为领导决策提供报表，图形等方式的数据分析和综合研判信息，辅助领导进行决策。

第二节 2、建设原则

一、2.1安全性

系统包含一个完整的业务信息管理流程，涉及多个信息处理环节，系统严格地限定各级使用者的访问权限和操作权限，并具备良好的抵抗外部各种冲击的能力和灾难恢复能力，以保证系统的正常运行以及信息的安全、保密、完整。

在系统设计上考虑整个系统的安全措施，使用业界成熟的技术和产品，采用安全可靠的系统架构，利用完善的安全策略保证信息的安全可靠。

二、2.2灵活性和扩展性

本系统的数据源于施工现场各片区、分场传感器数据、监控摄像头及人员定位便携终端等。因此本系统建设的原则之一是能够灵活地适应数据源的变化。另外，基于用户或业务领域可能存在特殊的要求，本系统可以通过灵活的方式采集信息和对外提供信息。

而随着系统使用者的需求、系统规模、时间的推移等发生变化，系统在建设过程中充分考虑灵活组织与存储信息，以增强系统扩展能力。系统功能的增强、增加不会引起系统总体架构上的变动。

三、2.3可靠性

系统时时刻刻都在处理着大量的业务数据，特别是大量实时数据的传递非常重要。任何时刻的系统设备故障都有可能带来重大损失，为了满足需求，本系统具备很高的稳定性和可靠性，以及很高的平均无故障率。保证故障发生时系统能够提供有效的失效转移或快速恢复等性能。

四、2.4开放性

现有的数据采集系统、数据传输系统、业务系统等相互之间能够进行顺畅的数据交换，并且提供完全符合业界标准的、主流的接口。

五、2.5集成性和实用性

系统运行管理平台的建设可以充分体现业务特点，充分利用现有资源，合理配置系统软硬件，保护用户投资。着眼建成后实际的使用与未来技术发展方向，具有良好的扩展能力，系统对组织架构和业务流程的变动具备低敏感性和优秀的支持性能，当组织机构或业

务流程发生变动时，系统如需变更，变更手段应简单易行。

六、2.6可维护性和易用性

由于信息组织和利用具有灵活性、扩展性的特点，对系统管理维护的要求很高，在本系统设计过程中充分考虑系统的管理维护能力。在不影响决策者正常思维方式的前提下，系统提供灵活、易用、友好的操作界面，具备良好的亲和力，尤其在前台展现部分，界面应符合应用习惯，具备良好的可定制能力，定制过程简单易用。

第三节 3、技术特点

系统的建设遵循如下总体技术路线，兼并考虑平台的整体性与可扩充性。

一、3.1打造信息服务平台

本系统采用主流管理平台、大型关系数据库技术（SQL server 2008）、主流软件开发技术和现代网络通讯技术，充分考虑与其他信息系统的开放互联、多源数据接口、数据之间的关联以及网络环境的开放性的基础上，形成以完备的工地各项信息数据库为基础，以开放的专题系统数据信息服务平台为依托，集成系统的其他相关应用，建成信息化建设的重要空间基础智慧工地运行管理平台。

二、3.2统一的基础平台和应用平台

本系统充分考虑到工地各部门的业务需求，充分保证数据的共享和功能互操作。同时，平台具备良好的可维护性和扩展性。因此，本系统采用统一的基础平台。包括操作系统平台、数据库平台、信息系统平台和应用平台。采用统一平台，可避免不必要的系统间数据

的转换、功能的接口以及系统升级扩展时大量的维护工作量，保证系统的一致性和稳定性。

三、3.3基于物联网技术的数据传输终端

本系统采用有线无线混合网络，实现施工现场信号全覆盖；采用最新无线通讯技术，具备低功耗、传输稳定、信息全面功能完整、报警方便、方便携带等特点，安全性高。

四、3.4面向对象的软件设计思想

在软件开发技术中，面向对象的程序语言设计业已成为当今主流。本系统平台的建设与开发将采用面向对象的软件工程方法。

五、3.5基于关系数据库的空间与非空间数据一体化管理

基于关系数据库统一管理空间数据与非空间数据可以有效地实现空间与非空间数据关联和集成。而且由于空间数据与非空间数据都以数据表或视图的形式存贮，可以方便的采用数据库逆向工程的方法自动提取元数据，因此，可以方便地实现基于元数据信息资源管理。

六、3.6基于元数据统一管理信息平台

信息平台的元数据除管理业务公用基础数据外，还要管理各个部门业务功能可以共享数据的元数据，为实现数据的集成提供服务。

第四节 4、体系结构设计

在系统运行管理平台设计初期，即已确定数据采集传输系统以物联网技术为核心的新一代解决方案，相比于传统以有线、RS485和载波为核心的解决方案，具有很大的优势，因为采用新一代物联网技术可以有效达到采集精度高、建网简单易行、全天候工作、运行维护容易、项目成本低、通讯速率高、可靠性好、安全性优异、便于系统升级拓展、支持平台化等一系列特点。

图1 系统网络拓扑图

从系统网络拓扑图可以看出，采用物联网技术后，平台结构非常清晰，集成关系简单易于理解，易于设计、开发和实施。

第五节 5、平台总体架构设计

系统运行管理平台分为资源层、集成层、应用层、展现层四部分。

平台总体架构如下：

图2 系统平台总体架构图

资源层：Zigbee无线定位网络具有双向短距离传输，功耗低，组网灵活，网络自愈能力强等特点，十分适合工地内组网。人员定位终端、各种传感器等，将感知到的数据实时传递给Zigbee分站，由分站通过无线网络传输给网关，由网关负责经过网络传输层统一上传。

集成层：主要利用RJ45、RS485/232、光纤环网、Zigbee无线环网、Wifi、Internet等网络技术实现各类感知层采集到的数据的远距离传输到物联网中间件服务器。

应用层：系统运行管理平台提供多种设备接入技术，通过不同类型的感知设备适配器，

获取海量原始数据并解析。该系统还提供复杂事件处理引擎，将解析后的数据经过过滤、分组、关联和聚合，形成透明的感知数据供上层应用使用。同时，针对具体需求形成特定的业务场景服务，并提供接口服务供上层应用直接订阅。

展现层：根据解析的感知数据，快速构建工地监测监控系统、人员管理和定位系统，物资监控及实时预警系统等。系统之间数据共享。