CN112419100A - 一种基于物联网和区块链的智慧工地监管系统 - Google Patents

一种基于物联网和区块链的智慧工地监管系统 Download PDF

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Abstract

一种基于物联网和区块链的智慧工地监管系统，其特征是包括工地现场单元、工地管理单元和监管单元，它们进行通信；一个工地管理单元对应多个工地现场单元；工地现场单元包括多个数据采集装置和数据处理设备；数据采集装置采集到的数据经过数据处理设备处理后存储，并供各个工地管理单元和监管单元调取；数据处理设备还获取劳动实名制系统的数据；所述数据采集装置包括视频监控设备和环境污染检测设备；数据处理设备是具有数据处理软件的计算机；各个工地现场单元采用数据采集装置以及数据处理设备对相应现场的人员识别信息、环境污染信息和安全生产信息进行采集和处理，并存储处理结果数据存储。本发明解决工地管理难度大的问题。

Description

一种基于物联网和区块链的智慧工地监管系统
技术领域
本技术方案属于计算机技术在安全生产中的应用，具体是一种基于物联网和区块链的智慧工地监管系统。
背景技术
传统工地管理面临建筑工地环境复杂、从业人员管理难、事故多发且调查取证难、项目安全管理难等问题。如果把计算机技术用于工地监管，则可以大大提高效率以及客观性。
发明内容
本发明采用物联网、机器学习及区块链技术达到提升工地管理智能化、透明化程度的效果，解决工地管理难度大的问题。
一种工地监管方法的工地监管系统，包括工地现场单元、工地管理单元和监管单元，它们进行通信；一个工地管理单元对应多个工地现场单元；工地现场单元包括多个数据采集装置和数据处理设备；数据采集装置采集到的数据经过数据处理设备处理后存储，并供各个工地管理单元和监管单元调取；数据处理设备还获取劳动实名制系统的数据；所述数据采集装置包括视频监控设备和环境污染检测设备；数据处理设备是具有数据处理软件的计算机；各个工地现场单元采用数据采集装置以及数据处理设备对相应现场的人员识别信息、环境污染信息和安全生产信息进行采集和处理，并存储处理结果数据存储。
本监管系统的监管方法，包括步骤：首先：在监管端、各个工地管理端以及各个工地现场端分别部署区块链记账节点；一个工地管理端对应一个或多个工地现场端；接着，由各个工地现场端对相应现场的人员识别信息、环境污染信息和安全生产信息进行采集和处理，并把处理结果数据传到各个区块链记账节点；然后，监管端以及工地管理端根据区块链记账节点上的数据进行监管和决策。
本发明创造的思路是，在监管端、工地管理端以及各个工地现场端分别部署区块链记账节点；在工地现场部署数据采集设备(包括摄像头、热成像传感器、粉尘传感器等)、数据处理设备(包含人脸识别、烟火检测、危险驾驶检测等算法的设备)；由监管端可对接劳务实名制系统，在监管端部署应用层设备(装有环保评级、施工安全状况评级、人员务工情况追踪等算法的应用层设备)；由工地管理端对接劳务实名制系统，在工地管理端部署装有安全事故报警、风险预警、未登记人员报警算法的应用层设备。
具体来说：
一种基于物联网和区块链的智慧工地监管系统，包括工地现场单元、工地管理单元和监管单元，它们进行通信；一个工地管理单元对应多个工地现场单元；工地现场单元包括多个数据采集装置和数据处理设备；数据采集装置采集到的数据经过数据处理设备处理后存储，并供各个工地管理单元和监管单元调取；数据处理设备还获取劳动实名制系统的数据；
所述数据采集装置包括视频监控设备和环境污染检测设备；数据处理设备是具有数据处理软件的计算机；
各个工地现场单元采用数据采集装置以及数据处理设备对相应现场的人员识别信息、环境污染信息和安全生产信息进行采集和处理，并存储处理结果数据存储。
视频监控设备是摄像机，环境污染检测设备包括PM2.5传感器、PM10传感器、噪声传感器。
所述工地现场单元位于工地现场区块链节点，监管单元位于监管端区块链节点，工地管理单元位于工地管理端区块链节点；
1)所述工地现场区块链节点中部署的智能合约包括：
1.1)通过工地现场单元的视频监控设备、环境污染检测设备等，检测到浓烟明火、危大工程预警、违规操作、环境污染指数超标等风险信息后存入区块链记账节点；对应的工地管理单元收到相应预警信息并处理；
1.2)通过工地现场单元的人脸识别设备，识别人脸信息后与劳务实名制系统进行比对，如发现未登记人员则将报警信息存入区块链记账节点；对应的工地管理单元收到相应报警信息并处理；
1.3)通过工地现场单元的人脸识别设备，识别人脸信息后与劳务实名制系统进行比对，将识别信息定期存入各个区块链记账节点，监管单元实现对人员务工情况的追踪；
1.4)通过工地现场单元的PM2.5传感器、PM10传感器、噪声传感器收集环境污染状况指标，通过数据处理设备计算各工地的环境污染指数EPI；
将EPI定期存入各个区块链记账节点，则监管单元利用EPI对各工地现场及建设单位(工地管理单元)的环保状况评级，工地管理单元根据评级进行整改决策；
1.5)通过工地现场单元的视频监控设备及传感器设备收集安全信息，结果数据处理判断各项安全指标是否超标或出现异常；如超标或异常则将预警信息存入区块链记账节点；定期计算安全指数SI并存入各个区块链记账节点；
监管单元利用安全指数对各工地现场及建设单位(工地管理单元)的施工安全状况进行评级，工地管理单元根据评级进行整改决策；
2)所述监管端区块链节点中部署的智能合约包括：
2.1)建设单位(工地管理单元)污染指数计算智能合约，根据现场的EPI获得污染指数，并根据污染指数进行环保评级；
2.2)建设单位(工地管理单元)安全指数计算智能合约，根据现场的SI获得污染指数，并根据安全指数进行环保评级。
监管单元实现对人员务工情况的追踪的方法为：监管单元统计一段时间内务工人员整体的工作稳定性及离职率信息；或者进行细粒度追踪，统计某个工地现场单元或工地管理单元整体的入职率、离职率信息。
工地现场单元的EPI计算方法为：
Figure BDA0002796819900000021
公式中0.3、0.3、0.4为权重系数。
污染指数的计算方法为：
Figure BDA0002796819900000022
其中n为工地管理单元对应管理的工地现场单元数量，stotal代表工地管理单元对应管理的工地现场单元的总人数，i代表第i个工地现场单元，si代表第i个工地现场单元的人数，EPIi代表第i个工地现场单元的污染指数；
环保评级方法为：
当EPIcompany＞70时环保评级为差；
当70≥EPIcompany＞40时环保评级为中；
当40≥EPIcompany＞10时环保评级为良；
当10≥EPIcompany时环保评级为优。
工地现场单元的SI计算方法为：SIfield＝w1*浓烟明火报警频率+w2*违规操作报警频率+w3*深基坑报警频率+w4*高支模报警频率+w5*塔吊起重机报警频率+w6*升降机报警频率+w7*卸料平台报警频率；
其中：w1～w7为权重系数，
Figure BDA0002796819900000031
施工单位SI计算方法为：
Figure BDA0002796819900000032
其中：其中n为工地管理单元对应管理的工地现场单元数量，stotal代表工地管理单元对应管理的工地现场单元的总人数，i代表第i个工地现场单元，si代表第i个工地现场单元的人数，SIi代表第i个工地现场单元的安全指数；
评级方法为：
当SIcompany＞20(次/天)时安全评级为差；
当20≥SIcompany＞15(次/天)时安全评级为中；
当15≥SIcompany＞10(次/天)时安全评级为良；
当10≥SIcompany时(次/天)安全评级为优。
附图说明
图1是本例的系统模块划分示意图；
图2是本例的区块链部署示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本技术方案进一步说明：
本例的模块划分如图1所示，分为数据采集层、数据处理层、数据存储层及应用层。
本例的部署方案如图2所示，分为监管部门、工地管理组织、工地现场三种部署方式。各参与方均部署区块链记账节点，形成分布式、全备份不可篡改的存储结构；
工地现场部署摄像头、热成像传感器、粉尘传感器等数据采集设备，以及包含人脸识别、烟火检测、危险驾驶检测等算法的数据处理设备；
监管部门可对接劳务实名制系统，部署装有环保评级、施工安全状况评级、人员务工情况追踪等算法的应用层设备；
工地管理部门可对接劳务实名制系统，部署装有安全事故报警、风险预警、未登记人员报警算法的应用层设备。
风险预警
在工地现场区块链节点中部署如下智能合约：
通过工地现场部署的视频监控设备、环境污染检测设备等，检测到浓烟明火、危大工程预警、违规操作、环境污染指数超标等风险信息后存入区块链记账节点，此时对应的工地管理部门可收到该预警信息并及时处理。
未登记人员报警
在工地现场区块链节点中部署如下智能合约：
通过工地现场部署的人脸识别设备，识别人脸信息后与劳务实名制系统进行比对，如发现未登记人员则将报警信息存入区块链记账节点，此时对应的工地管理部门可收到该报警信息并及时处理。
人员务工情况追踪
在工地现场区块链节点中部署如下智能合约：
通过工地现场部署的人脸识别设备，识别人脸信息后与劳务实名制系统进行比对，将识别信息定期存入区块链记账节点，则监管部门可实现对人员务工情况的追踪。
监管部门可利用大数据技术统计一段时间内务工人员整体的工作稳定性及离职率等信息，从而获得高维度信息，便于制定方针政策；也可以进行细粒度追踪，统计某个工地或建设单位整体的入职率、离职率等信息，便于进行管理。
环保状况评级
在工地现场区块链节点中部署如下智能合约：
通过工地现场部署的PM2.5传感器、PM10传感器、噪声传感器收集环境污染状况指标，通过数据处理设备计算各工地的环境污染指数EPI，工地EPI计算公式为：
Figure BDA0002796819900000041
公式中0.3、0.3、0.4为权重系数。
将EPI定期存入区块链记账节点，则监管部门可实现对各工地及建设单位的环保状况评级，工地管理部门可及时了解污染状况并进行整改。
在监管部门区块链节点中部署建设单位污染指数计算智能合约，计算公式为：
Figure BDA0002796819900000042
其中n为建设单位管理的工地数，stotal代表建设单位工地总人数，下标i代表各工地，si代表某工地人数，EPIi代表某工地污染指数。
评级方法为：
当EPIcompany＞70时环保评级为差；
当70≥EPIcompany＞40时环保评级为中；
当40≥EPIcompany＞10时环保评级为良；
当10≥EPIcompany时环保评级为优。
施工安全状况评级
在工地现场区块链节点中部署如下智能合约：
通过工地现场部署的视频监控设备及传感器设备收集信息，通过数据处理设备判断各项指标是否超标或出现异常，如出现异常则将预警信息存入区块链记账节点，定期计算安全指数SI并存入区块链记账节点，则监管部门可实现对各工地及建设单位的施工安全状况评级，工地管理部门可及时了解施工安全状况并进行整改。
工地SI计算公式为：
SIfield＝w1*浓烟明火报警频率+w2*违规操作报警频率+w3*深基坑报警频率+w4*高支模报警频率+w5*塔吊起重机报警频率+w6*升降机报警频率+w7*卸料平台报警频率
其中w1～w7为权重系数，
Figure BDA0002796819900000043
施工单位SI计算公式为：
Figure BDA0002796819900000051
其中n为建设单位管理的工地数，stotal代表建设单位工地总人数，下标i代表各工地，si代表某工地人数，SIi代表某工地安全指数。
评级方法为：
当SIcompany＞20(次/天)时安全评级为差；
当20≥SIcompany＞15(次/天)时安全评级为中；
当15≥SIcompany＞10(次/天)时安全评级为良；
当10≥SIcompany时(次/天)安全评级为优。

Claims (7)

1.一种基于物联网和区块链的智慧工地监管系统，其特征是包括工地现场单元、工地管理单元和监管单元，它们进行通信；一个工地管理单元对应多个工地现场单元；工地现场单元包括多个数据采集装置和数据处理设备；数据采集装置采集到的数据经过数据处理设备处理后存储，并供各个工地管理单元和监管单元调取；数据处理设备还获取劳动实名制系统的数据；
所述数据采集装置包括视频监控设备和环境污染检测设备；数据处理设备是具有数据处理软件的计算机；
各个工地现场单元采用数据采集装置以及数据处理设备对相应现场的人员识别信息、环境污染信息和安全生产信息进行采集和处理，并存储处理结果数据存储。
2.根据权利要求1所述的智慧工地监管系统，其特征是视频监控设备是摄像机，环境污染检测设备包括PM2.5传感器、PM10传感器和/或噪声传感器。
3.根据权利要求1所述的智慧工地监管系统，其特征是所述工地现场单元位于工地现场区块链节点，监管单元位于监管端区块链节点，工地管理单元位于工地管理端区块链节点；
1)所述工地现场区块链节点中部署的智能合约包括：
1.1)通过工地现场单元的视频监控设备、环境污染检测设备等，检测到浓烟明火、危大工程预警、违规操作、环境污染指数超标等风险信息后存入区块链记账节点；对应的工地管理单元收到相应预警信息并处理；
1.2)通过工地现场单元的人脸识别设备，识别人脸信息后与劳务实名制系统进行比对，如发现未登记人员则将报警信息存入区块链记账节点；对应的工地管理单元收到相应报警信息并处理；
1.3)通过工地现场单元的人脸识别设备，识别人脸信息后与劳务实名制系统进行比对，将识别信息定期存入各个区块链记账节点，监管单元实现对人员务工情况的追踪；
1.4)通过工地现场单元的PM2.5传感器、PM10传感器、噪声传感器收集环境污染状况指标，通过数据处理设备计算各工地现场单元的环境污染指数EPI；
将EPI定期存入各个区块链记账节点，则监管单元利用EPI对各工地现场单元及工地管理单元的环保状况评级，工地管理单元根据评级进行整改决策；
1.5)通过工地现场单元的视频监控设备及传感器设备收集安全信息，经过数据处理判断各项安全指标是否超标或出现异常；如超标或异常则将预警信息存入区块链记账节点；定期计算安全指数SI并存入各个区块链记账节点；
监管单元利用安全指数对各工地现场单元及工地管理单元的施工安全状况进行评级，工地管理单元根据评级进行整改决策；
2)所述监管端区块链节点中部署的智能合约包括：
2.1)工地管理单元污染指数计算智能合约：根据工地现场单元的EPI获得污染指数，并根据污染指数进行环保评级；
2.2)工地管理单元安全指数计算智能合约：根据工地现场单元的SI获得污染指数，并根据安全指数进行环保评级。
4.根据权利要求3所述的智慧工地监管系统，其特征是监管单元实现对人员务工情况的追踪的方法为：监管单元统计一段时间内务工人员整体的工作稳定性及离职率信息；或者进行细粒度追踪，统计某个工地现场单元或工地管理单元整体的入职率、离职率信息。
5.根据权利要求3所述的智慧工地监管系统，其特征是工地现场单元的EPI计算方法为：
Figure FDA0002796819890000021
公式中0.3、0.3、0.4为权重系数。
6.根据权利要求3所述的智慧工地监管系统，其特征是所述污染指数的计算方法为：
Figure FDA0002796819890000022
其中n为工地管理单元对应管理的工地现场单元数量，stotal代表工地管理单元对应管理的工地现场单元的总人数，i代表第i个工地现场单元，si代表第i个工地现场单元的人数，EPIi代表第i个工地现场单元的污染指数；
环保评级方法为：
当EPIcompany＞70时环保评级为差；
当70≥EPIcompany＞40时环保评级为中；
当40≥EPIcompany＞10时环保评级为良；
当10≥EPIcompany时环保评级为优。
7.根据权利要求3所述的智慧工地监管系统，其特征是工地现场单元的SI计算方法为：SIfield＝w1*浓烟明火报警频率+w2*违规操作报警频率+w3*深基坑报警频率+w4*高支模报警频率+w5*塔吊起重机报警频率+w6*升降机报警频率+w7*卸料平台报警频率；
其中：w1～w7为权重系数，
Figure FDA0002796819890000023
施工单位SI计算方法为：
Figure FDA0002796819890000024
其中：其中n为工地管理单元对应管理的工地现场单元数量，stotal代表工地管理单元对应管理的工地现场单元的总人数，i代表第i个工地现场单元，si代表第i个工地现场单元的人数，SIi代表第i个工地现场单元的安全指数；
评级方法为：
当SIcompany＞20(次/天)时安全评级为差；
当20≥SIcompany＞15(次/天)时安全评级为中；
当15≥SIcompany＞10(次/天)时安全评级为良；
当10≥SIcompany时(次/天)安全评级为优。
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