智慧工地监管云平台，微服务架构，java源码

1. 背景及需求

1.1 应用背景

建筑行业是我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一 , 在改善居住条件、 完善

基础设施、吸纳劳动力就业、推动经济增长等方面发挥着重要作用。与此同时，建筑业也

是一个安全事故多发的高危行业。近年来，在国家、各级地方政府主管部门和行业主体的

高度关注和共同努力下，建筑施工安全生产事故逐年下降，质量水平大幅提升，但不可否

认，形势依然较为严峻，尤其是随着我国城市化进程的不断推进，建设工程规模也将继续

扩大，建筑施工质量安全仍不可掉以轻心。如何加强施工现场安全管理、降低事故发生频

率、杜绝各种违规操作和不文明施工、提高建筑工程质量，仍将是摆在各级政府部门、业

界人士和广大学者面前的一项重要研究课题。

住建部 2003 年 11 月发布的《 2003 －2008 年全国建筑业信息化发展规划纲要》中指出

建筑业企业的信息化要重点发展基于互联网的协同建造应用系统和建筑企业信息化的关

键技术，推动标准化建设，提高建筑业主管部门的管理、决策和服务水平，实现建筑业信

息化建设跨越式发展。

2010 年，国务院下发《国务院关于进一步加强企业安全生产工作通知》 23 号文件，

同年质监总局下发 164 号文件，要求在建筑起重设备上必须加装安全监控管理系统。

2014 年， 国家住房和城乡建设部更是提出了加快推进市场监管一体化平台建设的布署，

推进了全国各省市建筑信息监管一体化平台建设的进程。真正实现“数据一个库、监管一

张网、管理一条线”

2015 年 11 月《全国安全生产监督监察系统推进安全生产监督检查随即抽查工作实施

方案》 ，强调建筑行业安全监管系统建设的全面覆盖工作给出指导意见。

1.2 业务现状

随着我国城市化的快速发展，政府越来越重视民生，对建设工程的质量、安全、文明施工的监管提出了更高的要求。近年来各级政府纷纷发文要求进一步加强建筑施工领域企业安全生产工作，根据国务院《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》 、福建省住建厅《关于进一步加强建筑施工领域企业安全生产工作的实施意见》等文件精神 , 工地新安装塔吊监控、新开工项目应安装施工现场在线监控系统、完善安全生产动态监控及预警预智慧工地整体解决方案预警预报体系等是其中的重点。

1.3 建设目的

针对目前安全监管和防范手段相对落后，全国建筑施工企业信息化水平仍较低，信息化尚未深度融入安全生产核心业务的现状， 利用信息化对建筑施工安全生产进行 “智能化”监管。以PC端、手机端以及机器人端三位一体的管控方式，为企业现场工程管理提供先进的技术手段，构建工地智能监管控制体系，以弥补传统方法和技术在监管中存在的缺陷，实现对人、机、料、法、环的全方位实时监控，变被动监督为主动监控。

2 功能特点

通过工地管理可视化系统，进一步落实企业安全监管责任，提高政府、企业对工程现场的远程管理水平，加快企业对工程现场安全隐患处理的速度。政府通过出台相应法规文件推动企业完善物联网建设， 并通过本系统进一步提高安全监管水平。 通过政府统筹规划，协调各业务管理部门，围绕安全监管制度为核心，以物联网技术为技术手段，将科技技术力量与安全监管制度紧密集合，成立综合性省 - 地市级应急管理机构，实现体制创新， 能够统一处置生产安全领域的各类事件。

企业单位业务需求：

1) 远程对分散的建筑工地进行统一管理，避免使用人力频繁的去现场监管、检查，减少工地人员管理成本，提高工作效率。

2) 通过视频监控系统及时了解工地现场施工实时情况，施工动态和进度，防范措施是否到位，特别是对于场面比较大的工地，对于重点项目企业领导也需要远程监管。

3) 出现异常状况和突发事件时，可以及时报警，提醒管理人员及时处理；

4) 对塔式起重机安全监管上存在技术不足，普遍存在的超载和违章作业等现象，企业对租赁的塔式起重机信息如塔式起重机使用年限、维修状况等了解缺乏；地面的风速与高处的差别很大，很难判断塔吊的合理使用时机。

5) 监管建筑工地现场的建筑材料和建筑设备的财产安全，避免物品的丢失或失窃给企业造成损失；

6) 将施工实况展现于客户面前，向客户展现工地的建设规划和进度，达到一个宣传效果，也使得销售计划能够合理制定。

项目大屏

3. 关键技术

系统采用 B/S 架构、 企业级 J2EE体系结构。利用目前的主流技术和组件(例如：Ajax 技术、SpringBoot组件、Mybatis组件等)， 实现轻量快捷的 Web应用，改善用户的使用体验。本产品使用的关键技术有如下几项：

(1)、采用先进的物联网技术，由信息采集层、网络接入层、网络传输层、信息存储与处理层组成。将移动执法终端、塔式起重机作业产生的动态情况、工地周围的视频数据及时上传给综合管理平台。综合管理平台对各子系统进行融合，进行报警联动等处理。各级管理部门可以及时准确了解工地现场的状况，将有效提高项目管理和现场管理的效率。

(2)、采用先进的可视化技术手段，通过安装在建筑施工作业现场的各类传感装置，构建智能监控和防范体系，就能有效弥补传统方法和技术在监管中的缺陷，实现对人、机、料、法、环的全方位实时监控，变被动“监督”为主动“监控” ；同时，其也将为安全生产监督管理引入新理念，真正体现“安全第一、预防为主、 综合治理” 的安全生产方针。 传统的施工监测、 易受人为影响且效率低下。通过引入物联网技术，能有效的提高建筑施工质量，提升管理效率。

(3)、采用先进的BIM建模技术,可以实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

a.可视化

可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业从业人员去自行想象了。BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；建筑业也有设计方面的效果图。但是这种效果图不含有除构件的大小、位置和颜色以外的其他信息，缺少不同构件之间的互动性和反馈性。而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视化，由于整个过程都是可视化的，可视化的结果不仅可以用效果图展示及报表生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

b.协调性

协调是建筑业中的重点内容，不管是施工单位，还是业主及设计单位，都在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各个施工问题发生的原因及解决办法．然后作出变更，做出相应补救措施等来解决问题。在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，出现各种专业之间的碰撞问题。例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，在真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此阻碍管线的布置，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决。BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，并提供出来。当然，BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如电梯井布置与其他设计布置及净空要求的协调、防火分区与其他设计布置的协调、地下排水布置与其他设计布置的协调等。

c.模拟性

模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验。例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于4D模型加造价控制），从而实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

d.优化性

事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程。当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化。优化受三种因素的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息，做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在信息。复杂程度较高时，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。 [2]

e.可出图性

BIM模型不仅能绘制常规的建筑设计图纸及构件加工的图纸，还能通过对建筑物进行可视化展示、协调、模拟、优化，并出具各专业图纸及深化图纸，使工程表达更加详细。

(4)、安全帽识别技术。使用人工智能直接对视频监控区域的画面里未戴安全帽的工人及时准确识别，实时分析报警，同时将报警信息快照和报警视频存入数据库，将报警信息及时推送给相关的安全管理人员，进行相应的处理。支持网络H264信号，分辨率 720P 以上， RTSP 协议，可以针对动态视频，实时识别，深度优化。

(5)、是采用目前最先进的构建大型网络系统的J2EE平台架构，采用微核心＋插件技术、支持从PC、服务器到小型机的迁移，支持操作系统移植，支持服务器负载均衡技术，可以随着系统的规模不断扩大，通过简单地调整服务器的部署可以轻松实现从前端－市级监控中心－省级监控中心一直到全国范围的多层次的纵向延伸和多区域联网的横向扩展，而无需更换版本和产品升级。

4. 平台架构

系统组成图

网络架构图

5. 目标用户

本产品的目标用户包括：

(1)、各类房地产企业

(2)、各类工程建筑企业

(3)、工地现场用户

(4)、政府监管单位，如住建局、交委等

6、产品和解决方案应用推广效果

智慧工程监管云平台可以在办公室实时查看各工地状况，包括现场视频、工程进度、人员考勤、车辆出入情况、环境信息、人员违规、塔吊升降机等设备的运行情况、任务分派跟进等，从而更深入地落实了企业安全监管责任，提高了企业对工程现场的远程管理水平，加快了企业对工程现场安全隐患处理的速度。同时，政府相关单位也通过智慧工程监管云平台提高了安全监管水平。

赋能建筑工程行业，引领行业向低碳化、智慧化方向发展。

社会和经济效益：

（1）加强治安管理，促进社会和谐

24小时的建筑工地实时监控,能有效的解决建筑工地人员管理及治安管理,威慑并遏制斗

殴,盗窃等影响社会稳定的因素发生,促进治安好转。结合人工智能AI杜绝不规范操作,防止外来

人员非法进入。

（2）加强环境监测,提高环境质量

此项目平台集成了目前最先进和具有前沿性的监测仪器、物联网和云计算技术,实现了实

时、远程、自动监控颗粒物浓度、噪音分贝及建筑工地文明施工情况,城市施工造成的污染得

以定大降低,改善城市整体环境面貌,提高市民健康生活指数。

（3）加强特种设备、场所管理，防止重大事件发生

对施工现场的特种设备,如塔吊、升降机等特种设备的数字化管理;对基坑、大体积混

凝土、高支模等现场特殊物体的数字化管理对重大事故提前做好预防, 并在事故发生前预

警,通知相关人员,叫停施工人员,确保安全,防止重大事故发生。

（4）对工地做到疫情实时监控，数据汇总，发现问题及时隔离

通过体温检测、口罩佩戴识别、疫区车辆识别等有效防治手段，做到疫情全监控，保障

了工地的施工安全，为全国疫情攻坚战，贡献一份力量。

（5）启到的环保的作用

本平台采取的绿色施工技术，提高了工程的节能、节地、节水、节材的水平等环保效益；

（6）节省成本，节省资源

本项技术实现了现场信息管理，减少人力物力的投入，加快了施工进度，能够缩短工期，根据我们案