摘" 要：探究智慧工地管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)方式，并對其基本功能與運(yùn)行性能進(jìn)行測試。該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，支持PC端瀏覽器與手機(jī)端APP登錄操作。利用分布在工地各場景的攝像機(jī)采集現(xiàn)場視頻信息，提供AR實(shí)景地圖、AI視頻聯(lián)網(wǎng)、人員和車輛的出入管理及工地環(huán)境監(jiān)測等多種功能。從測試效果來看，智慧工地管理系統(tǒng)的基本功能可以實(shí)現(xiàn)，并且在用戶并發(fā)數(shù)為1 000個時將響應(yīng)速度控制在50 ms以內(nèi)，系統(tǒng)延遲較小，優(yōu)化用戶使用體驗(yàn)，滿足工地實(shí)時監(jiān)管需要。

關(guān)鍵詞：智慧工地管理系統(tǒng)；AR實(shí)景地圖；AI視頻聯(lián)網(wǎng)；數(shù)據(jù)庫；性能測試

中圖分類號：TP311.52" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）06-0114-04

Abstract： This paper explores the design points and implementation methods of a smart construction site management system， and tests its basic functions and operational performance. The system adopts a B/S architecture and supports login operations for PC browsers and mobile apps. Utilizing cameras distributed in various scenes of the construction site to collect on-site video information， providing various functions such as AR real-time maps， AI video networking， personnel and vehicle access management， and construction site environmental monitoring. From the test results， it can be seen that the basic functions of the smart construction site management system can be achieved， and the response speed is controlled within 50 ms when the concurrent number of users is 1 000. The system latency is small， optimizing the user experience and meeting the real-time supervision needs of the construction site.

Keywords： smart construction site management system; AR real-life map; AI video networking; database; performance testing

在建筑行業(yè)信息化發(fā)展背景下，將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能等技術(shù)應(yīng)用到工地管理中，構(gòu)建智慧工地管理系統(tǒng)，在實(shí)時獲取工地各場景信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對人員、設(shè)備、材料的合理調(diào)度，讓質(zhì)量、安全、進(jìn)度和成本等得到統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，讓施工單位的利益最大化。在構(gòu)建智慧工地管理系統(tǒng)時，除了滿足其功能需求外，還要遵循安全性、易用性、可擴(kuò)展性等設(shè)計(jì)原則。只有保證數(shù)據(jù)安全、操作便捷，并且能夠根據(jù)用戶需求進(jìn)行低成本的功能擴(kuò)展，才能更好地符合用戶的使用需求。

1" 智慧工地管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)部門之間信息共享、合理利用現(xiàn)有資源，以及滿足施工現(xiàn)場各層次人員的服務(wù)需求，融合物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等信息技術(shù)設(shè)計(jì)了智慧工地管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，用戶可通過Web瀏覽器登錄系統(tǒng)，在權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行操作；同時提供手機(jī)APP客戶端，方便工地管理人員隨時隨地了解工地信息。智慧工地管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示。

該系統(tǒng)包含3大數(shù)智平臺，分別是用于數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)平臺，用于管理門禁、攝像機(jī)、GPS等設(shè)備的物聯(lián)平臺，以及用于算法訓(xùn)練、算法調(diào)優(yōu)的AI平臺。在數(shù)智平臺基礎(chǔ)上開發(fā)了智慧工地管理平臺和移動應(yīng)用小程序，其中智慧工地管理平臺可以提供包括AR實(shí)景地圖、AI視頻聯(lián)網(wǎng)、大屏展示等在內(nèi)的多種實(shí)用功能。

2" 智慧工地管理系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1" 實(shí)景地圖模塊

本文基于AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）技術(shù)設(shè)計(jì)了智慧工地管理系統(tǒng)的實(shí)景地圖功能模塊，可以在多個工地場景之間進(jìn)行自由切換，以便于實(shí)現(xiàn)對工地現(xiàn)場情況的實(shí)時跟蹤和動態(tài)監(jiān)管。該模塊以TCP/IP網(wǎng)絡(luò)為媒介連接了前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備和終端數(shù)據(jù)處理設(shè)備。數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括270°鷹眼攝像機(jī)、AR重載云臺攝像機(jī)以及人臉抓拍機(jī)等；采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳到平臺服務(wù)器完成處理，處理結(jié)果在客戶端上進(jìn)行可視化呈現(xiàn)[1]。AR實(shí)景地圖模塊的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

為了實(shí)現(xiàn)該功能，需要工作人員在施工場地內(nèi)安裝多臺攝像機(jī)，并且靈活調(diào)整攝像機(jī)的角度、間隔距離，實(shí)現(xiàn)對場景的全方位覆蓋。在任意場景中設(shè)置普通監(jiān)控點(diǎn)，并對該監(jiān)控點(diǎn)添加相應(yīng)的標(biāo)簽，之后可以在場景中預(yù)覽該監(jiān)控點(diǎn)的畫面，以及在不同畫面之間進(jìn)行自由切換。AR實(shí)景地圖模塊還提供了“區(qū)域統(tǒng)計(jì)”功能，可以實(shí)時記錄某個場景內(nèi)的進(jìn)入人數(shù)、離開人數(shù)等人流量信息，實(shí)現(xiàn)了施工場地內(nèi)人、車的智能化和可視化管控[2]。

2.2" 大屏展示模塊

智慧工地管理系統(tǒng)的大屏展示模塊核心設(shè)備是一塊23寸的室內(nèi)LED顯示屏和一塊55寸的傾斜式觸控屏，可根據(jù)后臺設(shè)置在屏幕上顯示文字、數(shù)據(jù)、圖片等內(nèi)容。其中，23寸顯示屏位于門崗處，采用P4全彩顯示屏，主要用于展示公司宣傳片以及工地安全管理相關(guān)視頻；55寸顯示屏位于人行出入口的通道右側(cè)，采用雙基色屏，用于展示人員或車輛出入信息等。

2.3" 人工智能視頻聯(lián)網(wǎng)模塊

考慮到工地范圍較大、管理內(nèi)容較多，為提高管理效率、降低管理成本，本文基于大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)設(shè)計(jì)了智慧工地管理系統(tǒng)的AI視頻聯(lián)網(wǎng)模塊。設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括3部分。

其一是AI智能識別設(shè)計(jì)。點(diǎn)位部署是提高AI識別精度的關(guān)鍵，本文綜合考慮了工地網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度以及技術(shù)成本等因素，最終采取了對移動端硬件無要求、網(wǎng)絡(luò)無延遲的中心部署模式?；贏I識別技術(shù)分析工地現(xiàn)場的圖像、視頻等信息，從中獲取施工現(xiàn)場人員的作業(yè)行為、現(xiàn)場施工設(shè)備的工況并主動上報，以便于優(yōu)化設(shè)施的調(diào)度和預(yù)防施工問題的發(fā)生[3]。

其二是存儲設(shè)計(jì)。該模塊需要處理海量的數(shù)據(jù)信息，因此對存儲設(shè)備要求較為嚴(yán)格。采用存儲容量為120 G的存儲硬盤，視頻碼流為2 Mbps，鏈路并發(fā)視頻帶寬為100 bit?？紤]到智慧工地管理系統(tǒng)運(yùn)行中數(shù)據(jù)流量存在波動，為了防止信道堵塞、減小網(wǎng)絡(luò)延遲，在設(shè)計(jì)帶寬時預(yù)留20%的冗余空間，因此最終帶寬為120 bit。

其三是視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)。監(jiān)控設(shè)備采集現(xiàn)場視頻畫面后進(jìn)行AI分析，因此視頻監(jiān)控設(shè)備的選型以及安裝位置的確定至關(guān)重要。本文在設(shè)計(jì)AI智能視頻聯(lián)網(wǎng)模塊時在工地的門衛(wèi)處、門口與過道處，以及生活區(qū)、工作區(qū)等重要位置均設(shè)置了不同類型的視頻采集設(shè)備，產(chǎn)品名稱與安全位置見表1。

2.4" 數(shù)據(jù)庫模塊

在智慧工地管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對數(shù)據(jù)庫提出2項(xiàng)基本要求：其一是支持?jǐn)?shù)據(jù)的分類存儲，為后續(xù)的數(shù)據(jù)查找、調(diào)用提供便利，通過縮短數(shù)據(jù)查找用時達(dá)到提高系統(tǒng)響應(yīng)速度的效果；其二是保證數(shù)據(jù)存儲安全，防止數(shù)據(jù)接收、保存、調(diào)用等過程中發(fā)生數(shù)據(jù)丟失、泄露、損壞等情況。綜上，本文選擇了MySQL10.2分布式數(shù)據(jù)庫。對于需要存儲到數(shù)據(jù)庫的前端數(shù)據(jù)，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)類型自動完成分類，并存儲到對應(yīng)的數(shù)據(jù)表中[4]。該數(shù)據(jù)庫提供了生產(chǎn)管理表、勞務(wù)信息表、系統(tǒng)管理信息表和巡檢綜合管理表等多種數(shù)據(jù)表。這里以系統(tǒng)管理信息表為例，其組成見表2。

3" 智慧工地管理系統(tǒng)的測試

3.1" 系統(tǒng)軟硬件配置

為驗(yàn)證智慧工地管理系統(tǒng)的功能與性能搭建了測試平臺，該平臺的軟件和硬件部署情況見表3。

3.2" 測試內(nèi)容及結(jié)果

測試內(nèi)容主要包括2方面，即基本功能測試和運(yùn)行性能測試。

如上文所述，本文設(shè)計(jì)的智慧工地管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能包括AR實(shí)景地圖、大屏顯示、AI視頻聯(lián)網(wǎng)等。這里選擇AR實(shí)景地圖功能進(jìn)行測試，運(yùn)行智慧工地管理系統(tǒng)后，在登錄界面輸入用戶名與密碼，提交驗(yàn)證并通過后跳轉(zhuǎn)至系統(tǒng)主界面，從主界面上選擇“AR實(shí)景地圖”，跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的子頁面。在當(dāng)前頁面上可以實(shí)時呈現(xiàn)施工場地的AR實(shí)景地圖，鼠標(biāo)點(diǎn)擊某個場景后可以展示該場景的詳細(xì)數(shù)據(jù)，包括施工進(jìn)度、設(shè)備配置、物料計(jì)劃等。鼠標(biāo)雙擊該場景可以添加檢測設(shè)備標(biāo)簽，隨時查看設(shè)備檢測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了信息一張圖[5]。

系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和響應(yīng)的及時性也是判斷智慧工地管理系統(tǒng)應(yīng)用效果的重要指標(biāo)，為此對該系統(tǒng)進(jìn)行了負(fù)載測試驗(yàn)證其性能。使用Jmeter自動化測試工具，模擬不同用戶同時訪問智慧工地管理機(jī)系統(tǒng)，檢測不同用戶并發(fā)數(shù)下系統(tǒng)的響應(yīng)時間。通過Jmeter設(shè)置測試參數(shù)，將測試時間設(shè)定為10 ms，每1 ms獲取1次數(shù)據(jù)；分別模擬同時登陸用戶數(shù)為100、200、300、600和1 000個時的系統(tǒng)響應(yīng)用時。為了消除誤差，每個用戶數(shù)下的實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行5次，記錄最長和最短響應(yīng)時間，并計(jì)算平均響應(yīng)時間，結(jié)果見表4。

由表4數(shù)據(jù)可知，當(dāng)用戶并發(fā)數(shù)為1 000個時，智慧工地管理系統(tǒng)最長響應(yīng)時間為44.3 ms，最短響應(yīng)時間為11.8 ms，平均響應(yīng)時間為28.1 ms，說明系統(tǒng)響應(yīng)速度較快，較好地滿足了日常使用需求。

4" 結(jié)束語

工地管理不僅決定了工程的施工進(jìn)度、建設(shè)質(zhì)量，而且對材料利用、設(shè)備調(diào)度、作業(yè)安全等各個方面也產(chǎn)生了直接影響。緊跟建筑業(yè)信息化發(fā)展趨勢，把大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)應(yīng)用到工地管理中構(gòu)建智慧工地管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對工地各場景的動態(tài)監(jiān)控，并且利用AR技術(shù)將現(xiàn)場畫面在客戶端瀏覽器或者移動端屏幕上進(jìn)行全景呈現(xiàn)，為管理人員加強(qiáng)施工監(jiān)督、合理配置資源提供了支持，對加快工程監(jiān)督和提升工程質(zhì)量有積極幫助，對節(jié)約工期和降低成本也有良好效果，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的統(tǒng)籌兼顧，具有推廣應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸飛澎，李伯鳴，王燕靈.基于云邊協(xié)同專用設(shè)備的智慧工地管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國建設(shè)信息化，2023（6）：74-77.

[2] 杜洋，馬成玉，惠敏.智慧工地管理系統(tǒng)對建筑機(jī)械設(shè)備安全管理的影響研究[J].產(chǎn)品可靠性報告，2023（11）：39-40.

[3] 劉岡.智慧工地系統(tǒng)在場館類建設(shè)項(xiàng)目安全管理中的應(yīng)用分析[J].居業(yè)，2023（12）：136-138.

[4] 許立楊.智慧工地系統(tǒng)在地鐵施工現(xiàn)場安全管理中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2024（6）：171-172.

[5] 余瑞亮，呂漢忠，杜成華，等.5G智慧工地管理系統(tǒng)在光源里棚戶區(qū)改造項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].建設(shè)科技，2023（3）：49-52.

作者簡介：婁楊劍（1988-），男，工程師。研究方向?yàn)殡姎夤こ獭?/p>