我國正處于經(jīng)濟高速發(fā)展的時期，各地都在緊張地進行工程建設。然而由于自然或人為因素，常常會發(fā)生各種事故，諸如地震中建筑物、構筑物大面積塌陷，在建樓房倒塌，橋梁突然斷裂等。這些事故的發(fā)生不僅僅造成了許多人員的傷亡，還對社會經(jīng)濟、人民生活和周邊自然環(huán)境產(chǎn)生了許多負面影響。本文結合“物聯(lián)網(wǎng)”技術思想，討論如何將“物聯(lián)網(wǎng)”引入到施工現(xiàn)場以及工程建成后的維護工作中，借助“物聯(lián)網(wǎng)”來更好地保障施工安全，延長建筑物、構筑物的使用壽命，減少事故的發(fā)生概率。最后針對應用中可能存在的問題提出一些合理的建議。
1、工程安全問題及分析
建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，但同時，它也是高風險行業(yè)之一，我國每年建筑施工的傷亡人數(shù)在各個行業(yè)中僅次于采礦業(yè)和交通業(yè)。下面從施工安全和工程維護兩方面概括工程安全存在的問題以及對應分析。
1.1施工安全問題及分析
一般來講，施工現(xiàn)場可以看作由人、機械設備、材料和半成品等資源組成的，在有一定組織的空間范圍內，進行動態(tài)作業(yè)過程的場地。由于現(xiàn)場存在一定的無序的、條件復雜的動態(tài)環(huán)境，往往導致這些資源無法妥善管理，就容易發(fā)生安全事故。2013年3月30日，在中興路一處地鐵工地，一男子因走路時沒注意到地下兩層的洞口，導致摔入地下三層的位置，致胸部、面部和盆骨位置嚴重受傷。
另外，設備破損老化也是事故發(fā)生的原因之一。3月21日11時30分，鎖蒙高速公路開遠段第三合同段正在進行大橋橫梁橡膠支座檢查，因施工吊籠一頭吊繩斷開，導致正在吊籠上作業(yè)的3名工人從高處墜落，2名工人當場死亡，1名重傷工人送醫(yī)院搶救無效后死亡。
1.2工程維護問題及分析
工程完工后的維護工作也同等重要。首先，由于風、雨水的侵蝕，建筑物材料會不斷老化，甚至會出現(xiàn)裂縫、斷裂。外表的問題容易發(fā)現(xiàn)，但是內部結構的破損常人就難以發(fā)現(xiàn)，這就導致出現(xiàn)了許多潛在的危房；其次，部分城市正在興建地鐵，然而在地下爆破或者盾構時，對土壤、地下水的影響很難精確計算，如果發(fā)生意外，則會導致一些在建地鐵上方出現(xiàn)了房屋傾斜甚至是直接陷入地下的事故發(fā)生；另外，我國大部分地區(qū)處在地震帶中，東部沿海每年都會遭受多次臺風的侵襲，這些自然災害都會對建筑物、構筑物造成巨大破壞，如何巧妙應對自然災害并且能夠使人準確判斷哪些房屋是可以用來避難的，這不僅僅關系到國家的經(jīng)濟，更關系到當?shù)厝罕姷纳?br>
1.3解決問題的思想方法
盡管現(xiàn)階段已經(jīng)有許多計算機模擬系統(tǒng)，使得設計、施工單位以及物業(yè)公司能夠全方位掌握建筑物的每一個細節(jié)，但是這種模擬多是靜態(tài)理想化模型，無法實時監(jiān)控實體的狀態(tài)；普通攝像技術無法檢測到實體內部結構變化，高級的攝像技術又無法做到全天候監(jiān)測；另外，各個實體之間僅僅是依靠簡單的機械連接，實體之間并不能進行有效的交流。鑒于以上因素，我們可以大膽設想：如果讓一切實體都具有一定的“生命”，讓實體可以獨立尋址、自主匯報自己的狀態(tài)，并可以互相交流，或許許多問題都會得到較好的解決。為了讓這種設想成為現(xiàn)實，我們可以引入一項正在蓬勃發(fā)展的技術——“物聯(lián)網(wǎng)”技術（internet of things）
2物聯(lián)網(wǎng)技術
2.1物聯(lián)網(wǎng)定義
國際電信聯(lián)盟( itu) 發(fā)布的itu 互聯(lián)網(wǎng)報告，對物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義: 通過二維碼識讀設備、射頻識別( rfid) 裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。
2.2物聯(lián)網(wǎng)的原理
物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用rfid、無線數(shù)據(jù)通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“internet of things”。在這個網(wǎng)絡中，物品(商品)能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。其實質是利用射頻自動識別(rfid)技術，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。
而rfid，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構想中，rfid標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)物品(商品)的識別，進而通過開放性的計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的“透明”管理?！?br>
2.3我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
第一，我國早在1999年就啟動了物聯(lián)網(wǎng)核心傳感網(wǎng)技術研究，研發(fā)水平處于世界前列；第二，在世界傳感網(wǎng)領域，我國是標準主導國之一，專利擁有量高；第三，我國能夠實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家之一；第四，我國無線通信網(wǎng)絡和寬帶覆蓋率高，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了堅實的基礎設施支持；第五，我國已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟體，有較為雄厚的經(jīng)濟實力支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。得益于我國在物聯(lián)網(wǎng)方面的五大優(yōu)勢，物聯(lián)網(wǎng)在中國迅速崛起。
而伴隨著物聯(lián)網(wǎng)整體技術日益成熟，在工程方面，物聯(lián)網(wǎng)也得到了更多的重視。僅列舉2012年9月份的大事記：1日，廣州市所有在建的建設工程，開始要求在施工現(xiàn)場制作的抗壓試件中全部植入芯片，用于監(jiān)管工程混凝土質量，切實保障工程質量。9月17日，上海首個超高層的智慧商務社區(qū)——“上海中心”—— 啟動建設。9月18日科技部公布了《中國云科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》
3物聯(lián)網(wǎng)在工程安全方面的應用
下面從施工安全和工程維護兩個方面闡述我個人對物聯(lián)網(wǎng)應用的一些設想。
3.1物聯(lián)網(wǎng)在施工安全方面的應用
針對施工現(xiàn)場的動態(tài)管理問題，可以將每一位工人、每一臺機械設備、每一件大型材料，以及各個關鍵的施工環(huán)節(jié)安置具有發(fā)射、接收功能的“標簽”，實現(xiàn)控制中心、工人、物品的全面實時互聯(lián)。這樣，工人可以了解周圍物品的狀態(tài)信息，接收控制中心下達的命令；控制臺可以掌握工人和物品設備的整體情況，進行工作部署；如果有必要，機器也可以接收指令信號進行一定的施工操作。#p#分頁標題#e#
以上這種全面實時互聯(lián)可以解決以下幾個具體問題：
1. 當工人進行測量工作時，可以直接通過標簽的坐標差來實現(xiàn)精準測量；
2. 當工人進行高?；顒訒r，標簽會實時監(jiān)控人與物品間的距離、并接收周圍設備的安全信號，當發(fā)現(xiàn)潛在威脅（例如沖撞）時，及時發(fā)出預警信號，使工人快速撤離；
3. 在突然遇到雷雨大風濃霧等惡劣天氣，或者夜間工作時，工人無法辨明道路，可以通過接收器接收的信息準確找到撤退路線，保障人身安全。
對于設備老化問題，可以在設備中加入芯片，實時監(jiān)控設備的內部應力、振動頻率、溫度、形變等參數(shù)變化并反映給駕駛員以及在設備周圍施工的工人，并督促相關人員及時維修。
3.2物聯(lián)網(wǎng)在工程維護方面的應用
對于常見的侵蝕，可以學習廣州市的做法，在重要的結構中加入感應芯片，當壓力、潮濕度、化學元素含量數(shù)據(jù)有較大變化時，向屋內的戶主發(fā)出緊急信號，并同時發(fā)送給物業(yè)部門；如果條件允許，可以在建筑結構中加入一個小型的“倉庫”以及機器人，當材料出現(xiàn)磨損時，機器人可以直接在芯片引導下，對磨損處進行修復。
對于城建問題，可以在地表、可能受到影響的建筑、地下放置“標簽”實時監(jiān)控可能發(fā)生的震動甚至是明顯的位移，并將信號發(fā)送給工人的接收端、以及工地外的led屏幕上，警惕周圍過路行人。實現(xiàn)施工的透明化，使周圍群眾更加放心。
對于自然災害，分為如下幾個方面闡述：
1. 臺風的防護：幾乎所有的建筑物在完工后，形狀不會發(fā)生任何改變，而風的方向卻是不斷變化的，因次，為了更好的應對臺風，可以將大樓設計成可以旋轉的建筑（比如迪拜旋轉塔），旋轉塔的旋轉控制端優(yōu)先接收風力風向信號（信號來源可以是氣象臺，也可以是大樓頂部的監(jiān)測儀器），在臺風來臨時主動旋轉到與臺風接觸面積最小的角度（部分利用臺風發(fā)電的建筑旋轉到其它合適位置，例如上海中心）。而平日，可以根據(jù)戶主的需要，監(jiān)控陽光、風景等因素，進行適當?shù)男D。
2. 輕微震動的防護：為了減少地震動對建筑物造成的晃動，或者風對橋梁產(chǎn)生的振動，在原有的機械阻尼器基礎上，可以引入智能阻尼，在對振動最敏感的地方放置標簽，實時監(jiān)控樓體、橋面的位移，并將信號傳輸給樓、橋內的負重機器人，機器人通過分析，適當改變自身的運動狀態(tài)來減少樓體的振動幅度。相對于機械阻尼只能減弱不能抵消能量的缺點，智能阻尼只要計算準確，有能力實現(xiàn)抵消振動能量的目標。
3. 大型地震的避難：發(fā)生大地震后，部分樓房沒有立即倒塌，但不排除潛在的危險，可能經(jīng)歷一次余震就會立即成為廢墟，如何準確的判斷哪些建筑時危房、哪些建筑仍然可以用來避難？可以仿照應對侵蝕問題的做法，在房屋的地基、承重墻等重要結構處安置芯片，將結構的破壞程度傳輸?shù)降卣鹋_、地方政府，方便盡快提供救援，同時在樓體外墻led顯示屏直接顯示該建筑是否適于避難。為了應對人員擁擠問題，可以采用地鐵監(jiān)控的方式，智能搜尋下一個能夠提供避難的建筑物并同步計算出兩站之間距離，顯示在led屏幕上，方便合理安排群眾。
4. 對于火災，可以在承重墻、樓板加入壓感、溫感芯片，監(jiān)控結構的形變；在通道處加入光感芯片，監(jiān)控煙霧濃度；兩者將信號直接發(fā)送至119，方便接線員全方面了解火災情況，實施救援；同時信號傳輸至大樓控制臺，控制臺控制機器人在重要通道根據(jù)著火材料、樓體結構進行選擇性、專業(yè)性、智能性救火，迅速打通救生通道。
4物聯(lián)網(wǎng)應用存在的問題及改進
4.1存在問題
1) 電力問題：遇到颶風、強震等極端自然災害時，電力可能無法得到持續(xù)供應，此時智能化機器、芯片將可能完全喪失其應有的救災監(jiān)控功能；
2) 通信問題：我國通信速率世界排名相對落后，可能制約物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展；遭遇強磁暴時，物聯(lián)網(wǎng)可能會陷入全面癱瘓；
3) 結構問題：芯片的加入有可能破壞結構本身，影響結構的穩(wěn)定性；
4) 經(jīng)濟問題：施工維護的智能化是服務行業(yè)，早期投入成本高，效益不明顯，可能并不會得到設計單位、施工單位、物業(yè)單位的認可；
5) 技術問題：我國的芯片制造技術相對落后，生產(chǎn)份額僅占世界10%，嚴重依賴國外生產(chǎn)廠家；
6) 終端問題：巨大的工程市場需求可能會給終端的制造產(chǎn)生巨大的壓力；
7) 數(shù)據(jù)問題：一個大型工程項目需要眾多人力物力，使得物聯(lián)網(wǎng)需要處理的動態(tài)數(shù)據(jù)將會異常巨大，因而需要配套的大型儲存和高速運算系統(tǒng)；
4.2改進措施
1) 電力問題：使用壓電、無線充電技術保證電力供應；仿照“生命游戲”機制，根據(jù)權重讓芯片間歇性工作，節(jié)約電力；
2) 通信問題：新的td-lte以及fdd-lte網(wǎng)絡會極大提升網(wǎng)絡速率，為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展做好鋪墊；采用電磁保護措施防止磁暴，同時也要出臺沒有物聯(lián)網(wǎng)時緊急情況處理的預案；
3) 結構問題：在材料制造時便加入芯片，使得芯片和材料作為一個整體出現(xiàn)；
4) 經(jīng)濟問題：政府、企業(yè)提供資金支持，高校提供技術支持，采取合作的方式推動物聯(lián)網(wǎng)在工程安全方面的發(fā)展；
5) 技術問題：大力提倡科技創(chuàng)新，努力掌握芯片制造的核心科技；
6) 終端問題：隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，以及android、linux等開源操作系統(tǒng)的普及，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了智能眼鏡、智能手表等輕便智能終端，這些設備都可以作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的一部分，節(jié)省了物聯(lián)網(wǎng)應用的成本。
7) 數(shù)據(jù)問題：結合最新的云計算技術，可以方便地解決大數(shù)據(jù)問題；
5結論
物聯(lián)網(wǎng)在工程安全方面的應用價值是明顯的。盡管現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要傾向于智能家居、智能城市，但相信隨著技術的不斷成熟，物聯(lián)網(wǎng)會給工程安全帶來前所未有的變化，因為有了物聯(lián)網(wǎng)，工人的生命安全得到了保障，居民對建筑工程更加放心，我國突破了國際上對監(jiān)控系統(tǒng)的技術壟斷，世界上的大型建筑也將有新的發(fā)展，相信建設工程的明天將會更加絢麗多彩。