摘要：本文在分析新能源智慧工地建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，提出適用于新能源智慧工地建設(shè)的系統(tǒng)方案，重點闡述智慧工地管理平臺，以及作為信息基礎(chǔ)設(shè)施的分布式無線自組網(wǎng)建設(shè)方案，實踐證明，該方案應(yīng)用效果好，完全滿足新能源場站數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求。

關(guān)鍵詞：無線自組網(wǎng)；新能源；智慧工地；智慧工地管理平臺

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.03.031

中圖分類號：TN 92 " " " " "文獻標(biāo)志碼：B " " " " " "文章編碼：1672-7274（2025）03-00-03

Construction and Application of New Energy Smart Construction Sites Based on Wireless Self-organizing Networks

WANG Xiaoyu， XU Liang， SUN Wei

（Guoneng Nileke Energy Development Co.， Ltd.， Yili 835709， China）

Abstract： Based on the analysis of the requirements for smart construction sites in the new energy sector， this paper proposes a system solution which focuses on elaborating the smart construction site management platform and the distributed wireless self-organizing networkscheme as the information infrastructure. Practical results demonstrate that this solution has a good application effect and fully meets the requirements for the digital transformation of new energy station sites.

Keywords： wireless self-organizing network; new energy; smart construction site; smart construction site management platform

1 " 新能源智慧工地概述

以科技創(chuàng)新賦能風(fēng)力和光伏發(fā)電高質(zhì)量創(chuàng)新發(fā)展，助推新能源規(guī)劃、建設(shè)、運維、管理全過程的數(shù)字化進程，建設(shè)新能源智慧工地，實現(xiàn)對工程前期、招標(biāo)合同、物資管理、人員管理、進度管理、安全管理、質(zhì)量管理、巡檢管理、AI慧眼、智能視頻的全生命周期數(shù)字化管控是實現(xiàn)新能源建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展趨勢。

無論從概念還是從實施角度講，智慧工地都不屬于新生事物。由于傳統(tǒng)意義的智慧工地更多是與住建和房建相關(guān)的工地智慧化，這些工地通常位于城市等信息基礎(chǔ)設(shè)施相對完善的地區(qū)，而且施工區(qū)域涉及范圍小。但新能源智慧工地卻具有創(chuàng)新價值和絕對的引領(lǐng)作用。新能源建設(shè)工地具有典型的特點：點多、面廣、體大，施工范圍極大、作業(yè)面眾多；遠離市區(qū)，信息基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，網(wǎng)絡(luò)覆蓋差，道路、電源供給條件非常有限；涉及高風(fēng)險、高危作業(yè)操作多，安監(jiān)、管控難度大；標(biāo)段多，工程進度不同步，項目進度和資源調(diào)度無法實時掌握；工程流程復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，質(zhì)量要求高；施工人員和車輛數(shù)量多、分布廣，管理人員緊缺等，這些特點對新能源工地實現(xiàn)高質(zhì)量、高水平、高效率智慧管理提出新的挑戰(zhàn)和要求。

2 " 新能源智慧工地建設(shè)需求

2.1 智慧工地管理平臺需求

為了達到新能源場站建設(shè)過程全時段安全監(jiān)管、全周期質(zhì)量控制、全方位人員管理的目標(biāo)，必須在新能源施工現(xiàn)場實現(xiàn)信息實時化、過程可視化、管控多元化、決策智慧化、使用便捷化，也正是基于此目標(biāo)，新能源智慧工地由兩大部分組成，智慧工地管理平臺和無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，管理平臺包括安全管理、人員管理、質(zhì)量管理、進度管理、設(shè)備管理、現(xiàn)場管理等子系統(tǒng)，實現(xiàn)項目對人、機、料、法、環(huán)的全方位實時透明管控。無線通信網(wǎng)絡(luò)為施工現(xiàn)場各類信息實時傳輸提供無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，確保各類移動電子設(shè)備能夠隨時接入，實時通信。

2.2 智慧工地對無線通信網(wǎng)絡(luò)需求

無線通信網(wǎng)絡(luò)在新能源建設(shè)現(xiàn)場沒有任何公共網(wǎng)絡(luò)信號、沒有電源供給、沒有道路等基礎(chǔ)設(shè)施的條件下，采用先進的低功耗、組網(wǎng)靈活的無線自組網(wǎng)通信技術(shù)，通過太陽能供電，為施工現(xiàn)場的臨時指揮所、辦公環(huán)境、作業(yè)區(qū)域、道路、集電線路，以及風(fēng)機、光伏區(qū)域幾十個作業(yè)面實時視頻、音頻、數(shù)據(jù)、圖像等富媒體多業(yè)務(wù)的傳輸提供低延時、高速率的無線傳輸鏈路，滿足不同區(qū)域、不同工作面、各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實時、穩(wěn)定和可靠傳輸需求，為智慧工地管理平臺所需的安監(jiān)、運維、管理數(shù)據(jù)信息提供網(wǎng)絡(luò)支撐。智慧工地管理平臺和無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)二者缺一不可，相輔相成，相得益彰。

3 " 實現(xiàn)方案

根據(jù)新能源工地建設(shè)的特點，要實現(xiàn)風(fēng)電、光伏從建設(shè)到運維管理的數(shù)字化、智慧化，在智慧工地解決方案中將無線Mesh通信技術(shù)、計算機技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、VRamp;AR等技術(shù)相結(jié)合，為工程項目管理提供先進技術(shù)手段，構(gòu)建工地現(xiàn)場智能監(jiān)控和控制體系，彌補傳統(tǒng)方法在監(jiān)管中的缺陷，最終實現(xiàn)項目對人、機、料、法、環(huán)的全方位實時透明管控。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由新能源智慧工地云平臺和基于無線Mesh自組網(wǎng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

智慧工地以“一通多能四驅(qū)動”為設(shè)計框架，以“智慧新能源建造綜合服務(wù)平臺”為中心平臺，為項目管理創(chuàng)造更高效的管理手段，提供更完善更實用的智慧工地服務(wù)模式。

其中“一通多能四驅(qū)動”中的“一通”指為項目施工現(xiàn)場開通專屬網(wǎng)絡(luò)；“多能”是指利用AI、大視頻、物聯(lián)網(wǎng)等多種先進技術(shù)，更好地實現(xiàn)建造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型；“四驅(qū)動”是指在產(chǎn)品設(shè)計中緊緊抓住項目管理的四大要素，即質(zhì)量、安全、成本、進度，覆蓋人、機、料、法、環(huán)五大方面，作為智慧工地的核心驅(qū)動引擎。圖1為系統(tǒng)設(shè)計框架。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框架

3.2 智慧工地綜合管理平臺

智慧工地綜合管理平臺以現(xiàn)場實際施工及管理經(jīng)驗為依托，針對工地現(xiàn)場痛點，搭建模塊化、一體化綜合管理平臺，旨在為項目監(jiān)管、管理人員提供多層級、全方位、靈活的技術(shù)支持。圖2所示為新能源智慧工地管理平臺功能模塊。

圖2 智慧工地功能結(jié)構(gòu)圖

3.3 基于無線自組網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)

無線通信網(wǎng)絡(luò)是智慧工程建設(shè)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，無線通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計關(guān)系到整個智慧工地管理平臺功能是否能夠有效發(fā)揮和呈現(xiàn)，決定了整體系統(tǒng)能否正常運行。尤其是工程建設(shè)期間各作業(yè)區(qū)域視頻數(shù)據(jù)，使用頻率高、數(shù)據(jù)量大，容易受網(wǎng)絡(luò)因素影響。需要選擇合適的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保持風(fēng)場工地和指揮部通信良好。

3.3.1 無線寬帶Mesh通信系統(tǒng)[1]

無線寬帶Mesh通信系統(tǒng)是一種無中心、分布式、自組織的寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)，這種無線通信網(wǎng)絡(luò)既能夠組建專用無線網(wǎng)絡(luò)，滿足應(yīng)急救援、反恐維穩(wěn)、指揮調(diào)度等場景對無線通信的需求，也可作為對各類（有線、無線）公共網(wǎng)絡(luò)的延伸和補充。

該網(wǎng)絡(luò)具有傳輸帶寬高、覆蓋范圍廣、網(wǎng)絡(luò)自組織、抗毀頑存能力強等特點。網(wǎng)絡(luò)采用全IP體制，可與已建的既有內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、專線、各類移動電子設(shè)備實現(xiàn)無縫互聯(lián)。此外，節(jié)點設(shè)備體積小、功耗低，支持移動，可靠性高，維護方便，對道路、供電等設(shè)施要求低，特別適合于地理位置偏僻、環(huán)境復(fù)雜、不具備供電條件，以及其他各類信息基礎(chǔ)設(shè)施相對薄弱的場合使用。

3.3.2 骨干鏈路部署

為保證整個骨干鏈路數(shù)據(jù)帶寬達到要求，需要每5 km～6 km架設(shè)一個通信桿，在桿體上安裝一套無線Mesh自組網(wǎng)骨干節(jié)點設(shè)備和一套無線Mesh自組網(wǎng)固定節(jié)點設(shè)備，節(jié)點設(shè)備間通過交換機連接，使用太陽能供電。距離臨建最近的無線Mesh自組網(wǎng)骨干節(jié)點設(shè)備則通過有線方式與臨建指揮中心網(wǎng)絡(luò)連接。通信桿上無線Mesh自組網(wǎng)固定節(jié)點設(shè)備與5 km～6 km范圍內(nèi)作業(yè)區(qū)域內(nèi)無線Mesh自組網(wǎng)接入節(jié)點設(shè)備組網(wǎng)連接。骨干鏈路主要由無線Mesh自組網(wǎng)骨干節(jié)點設(shè)備、無線Mesh自組網(wǎng)固定節(jié)點設(shè)備、通信桿、太陽能供電系統(tǒng)組成。無線Mesh自組網(wǎng)骨干節(jié)點安裝于通信桿上，與無線Mesh自組網(wǎng)固定節(jié)點設(shè)備互聯(lián)互通，提供100 Mbps以上傳輸鏈路[2]。

無線Mesh自組網(wǎng)固定節(jié)點安裝于通信桿體上與骨干節(jié)點設(shè)備互聯(lián)互通。固定節(jié)點設(shè)備與作業(yè)區(qū)域內(nèi)的接入節(jié)點設(shè)備連接，可為作業(yè)區(qū)域提供40 Mbps以上的無線接入鏈路。

3.3.3 接入與覆蓋鏈路部署

為保證各作業(yè)區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)模塊的無線接入，在每個作業(yè)面架設(shè)一套無線Mesh自組網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由無線Mesh自組網(wǎng)接入節(jié)點設(shè)備、無線Mesh自組網(wǎng)覆蓋節(jié)點設(shè)備組成。無線Mesh自組網(wǎng)接入節(jié)點安裝于可移動支架上，與骨干鏈路上的固定節(jié)點連接。可為作業(yè)區(qū)域提供40 Mbps以上的無線傳輸鏈路。

無線Mesh自組網(wǎng)覆蓋節(jié)點安裝于可移動桿體上，與接入節(jié)點連接。覆蓋節(jié)點為作業(yè)區(qū)域內(nèi)提供無線Wi-Fi覆蓋，還可為各類業(yè)務(wù)模塊（如定位信號、音頻、圖像、短視頻等）提供無線、有線接口。

3.3.4 固定作業(yè)區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸

針對綜合臨建、升壓站、攪拌站、堆場、生活區(qū)的工地智慧應(yīng)用與視頻監(jiān)控需求，結(jié)合這些區(qū)域的已建信息基礎(chǔ)設(shè)施條件，對易于布線的固定式終端與監(jiān)控點建議采用有線網(wǎng)絡(luò)部署方式，直接回傳大流量的多路、實時、高清的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)。

對于有移動性應(yīng)用需求的固定作業(yè)區(qū)域，采用靈活性高、部署難度低的無線Mesh自組網(wǎng)設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸，為方便各類業(yè)務(wù)模塊便捷入網(wǎng)，無線Mesh自組網(wǎng)設(shè)備需提供無線及有線接入功能，滿足綜合臨建、升壓站、攪拌站、堆場、生活區(qū)工地實時高清視頻回傳需求。

3.3.5 移動作業(yè)區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸

為了滿足移動作業(yè)區(qū)域（風(fēng)機、道路、架空線等）的移動指揮及視頻監(jiān)控對無線網(wǎng)絡(luò)的需求，每個施工作業(yè)區(qū)域通過可移動桿的方式安裝一臺無線Mesh自組網(wǎng)接入節(jié)點和一臺無線Mesh自組網(wǎng)覆蓋節(jié)點。

無線Mesh自組網(wǎng)接入節(jié)點與5 km～6 km范圍內(nèi)通信桿上的無線Mesh自組網(wǎng)固定節(jié)點連接，將施工作業(yè)區(qū)域上的數(shù)據(jù)通過骨干鏈路回傳至臨建指揮中心，接入鏈路可提供數(shù)據(jù)帶寬40 Mbps。

無線Mesh自組網(wǎng)覆蓋節(jié)點為作業(yè)區(qū)域內(nèi)的固定攝像頭提供有線接入，為手機、iPad、智能安全帽等無線設(shè)備提供無線接入。無線Mesh自組網(wǎng)覆蓋節(jié)點可為每個移動作業(yè)區(qū)域可提供20 Mbps以上的數(shù)據(jù)傳輸能力。

3.3.6 風(fēng)機和塔筒吊裝工程數(shù)據(jù)傳輸

將風(fēng)機基礎(chǔ)制作、塔筒吊裝、風(fēng)機主機安裝、風(fēng)翼葉片等過程，根據(jù)工程實施的具體位置，采用可移動桿體加裝視頻采集設(shè)備（攝像頭）的方式對施工現(xiàn)場進度進行持續(xù)視頻、圖像、采樣等信息實時獲取，并對里程碑或關(guān)鍵節(jié)點的視頻影像、現(xiàn)場圖片通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)上傳至平臺Web端，進行過程合規(guī)化智能分析，并用于大型施工現(xiàn)場展示。

3.3.7 風(fēng)機基礎(chǔ)、箱變基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)傳輸

風(fēng)機基礎(chǔ)制作、箱變基礎(chǔ)制作、箱變安裝等過程，根據(jù)工程實施的具體位置，使用移動桿體加裝視頻采集設(shè)備（攝像頭）的方式對施工現(xiàn)場進度進行持續(xù)視頻、圖像、采樣等信息實時獲取，并對里程碑或關(guān)鍵節(jié)點的視頻影像、現(xiàn)場圖片通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)上傳至平臺Web端，進行過程合規(guī)化智能分析。

3.3.8 移動作業(yè)區(qū)域供電方式

為滿足移動作業(yè)區(qū)域移動便捷的需求，移動作業(yè)區(qū)域的視頻采集設(shè)備、無線Mesh自組網(wǎng)通信設(shè)備架設(shè)在可移動的桿體上，采用太陽能供電。

4 " 應(yīng)用效果

采用本方案所建的基于分布式自組網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，為風(fēng)電、光伏工程建設(shè)期作業(yè)面和運營期風(fēng)機塔筒、機艙內(nèi)作業(yè)過程的實時視頻監(jiān)控，以及語音通話、短消息及圖片傳輸提供了無線通信鏈路，為項目建成后的智慧運維提供支撐，起到一次建設(shè)一次投資全生命周期使用的作用，對基礎(chǔ)設(shè)施要求低，性價比高。項目實現(xiàn)極大范圍（500 km2）無公網(wǎng)覆蓋、無道路、無供電條件下的多媒體業(yè)務(wù)實時傳輸。確保各類音頻、視頻、圖像、語音、數(shù)據(jù)的實時可靠傳輸，實現(xiàn)了視頻、人員定位、車輛定位、環(huán)境監(jiān)測等一系列數(shù)據(jù)的實時回傳，強化了項目建設(shè)過程中隨時指揮、移動安監(jiān)的能力，提升了建設(shè)工地智能監(jiān)督管理水平，促進了建設(shè)工程科技創(chuàng)新。

參考文獻

[1] 賀正良.基于無線自組網(wǎng)的風(fēng)電場通信覆蓋研究與實現(xiàn)[J].南方能源觀察，2022，5（10）：61.

[2] 周亞強，田立柱，李亞鵬，等.MESH無線自組網(wǎng)絡(luò)在風(fēng)電場智慧運維中的應(yīng)用[J].南方能源觀察，2022，3（5）：174.