摘 要

随着我国经济的高速发展，建筑行业在迅猛发展的同时仍面临着事关人民切身利益的安全问题，这始终是政府和行业时刻关注改进的重点，与此同时，物联网等关键技术的兴起引导着建筑行业愈发向着信息化、智能化的方向迈进，这也为在智慧工地中借助更多的信息技术解决目前施工现场存在的如安全事故频发等问题提供了不可多得的机会。

在论文开展过程中紧密结合我国建筑业的安全现状，并积极参考国内外先进理念及技术，针对物联网技术在智慧工地安全管理中的应用研究整理，同时由于物联网在工地安全中的应用还处在起步阶段，因此对其在实际操作过程中所面临的瓶颈因素进行分析，该成果可为改善工地现场安全管理提供一定的参考。首先，对本文的背景、现状及所涉及到的物联网技术、智能建造等理论知识介绍作为铺垫；其次，通过物联网技术在工地安全风险管理各阶段多方面的应用展开，具体表现在可提升风险识别效率，提高评估的客观高效性以及对现场所面临的风险做以产品应对，达到降低事故发生频率，减小事故伤害的目的；然后，针对物联网在智慧工地安全管理中的瓶颈因素建立指标体系，运用AHP-熵权法，在对其进行主观评价的同时建立专家评价模型，以更为科学的方法对各因素权重计算分析，判断出主要限制因素，如其中技术水平所占权重最大，即表示目前因技术能力有限仍未做到多专业有效集成以支撑各设想的实现这一现状对物联网技术的应用造成很大难题；最后，以上述部分的成果为基础，对当前物联网技术在智慧工地安全管理中的应用情况分析总结，并对未能高度实现技术应用的主要因素针对性地提出积极学习先进技术、各专业加强协同合作、政府完善支持政策等建议。

本文在前期阶段，主要采用文献搜集法和实地考察法，大量搜集与论文研究内容相关的期刊、书籍、资料研读总结，并实地走访中建三局旗下的阳逻厂及壹品澜郡项目部，获得更为直观的认识了解；在中期阶段，根据已有材料对物联网这一核心技术在各阶段各角度的应用运用对比分析法依次展开；后期阶段，学习AHP-熵权法建立指标体系，同时使用专家打分法实现对该模型的有效分析，完成论文对瓶颈因素探讨的环节。

本文最终得出在智慧工地安全管理各阶段各方面均可运用物联网相关技术有效降低事故发生率及伤害程度，但在技术水平和应用环境等因素影响下仍受到限制，以上可为后续研究提供方向与支撑。

关键词：物联网；智慧工地；安全；AHP-熵权法

Abstract

Along with our country economy high speed development, at the same time in the rapid development of construction industry still faces is a matter of people's vital interests of the safety problems, which is always the focus of the government and industry focus on improving, at the same time, the rise of the key technology such as the Internet of things leads increasingly towards information, intelligent construction industry direction, this also for the wise site with more currently existing in the construction site in the information technology to solve problems such as frequent safety accidents provides a rare opportunity.

Closely integrated in the process of paper to carry out the safety situation of China's construction industry, and actively advanced ideas and technology at home and abroad for reference, on the Internet of things technology research and development in the application of intelligence construction site safety management, at the same time because of the Internet of things application in the construction site safety is still in its infancy, so in the actual operation in the process of facing the bottleneck factors were analyzed, and the results could be used to improve the site safety management to provide some reference. First of all, this paper introduces the background, current situation and theoretical knowledge related to the Internet of things technology and intelligent construction. Secondly, IoT technology is applied in various stages of site safety risk management, which can improve the efficiency of risk identification, improve the objectivity and efficiency of assessment, and respond to risks on site with products, so as to reduce the frequency of accidents and injuries. Then, in view of the Internet of things in wisdom bottleneck factor in the construction site safety management to build index system, using AHP and entropy weight method, on the subjective evaluation of expert evaluation model is set up at the same time, in a more scientific method of each factor weighting analysis, judge the main limiting factors, such as the technical level were weighted largest, it indicates that the current due to technical ability is limited still didn’t do much to support the effective integration professional assumes that the implementation of the present situation of the application of the Internet of things technology caused great difficulties; Finally, based on the results of the above part, the application of the current IoT technology in smart site safety management is analyzed and summarized, and suggestions such as actively learning advanced technology, strengthening cooperation among different majors, and improving government support policies are put forward for the main factors that fail to achieve a high degree of technology application.

In the early stage, this paper mainly used the method of literature collection and field investigation to collect a large number of journals, books and materials related to the research content of this paper, and visited the Yangluo Plant and Yi Pin Lan Jun (Projects of Third Bureau, CSCEC), to gain a more intuitive understanding. In the medium stage, the application of the Internet of things, the core technology, in each stage and from each Angle is carried out by using comparative analysis method according to existing materials. In the later stage, I learned the AHP-entropy weight method to establish the index system, and used the expert scoring method to realize the effective analysis of the model, and completed the discussion of bottleneck factors in the paper.

In the end, this paper concludes that IoT related technologies can be used to effectively reduce the accident rate and injury degree in all stages and aspects of smart site safety management, but they are still limited under the influence of technical level, application environment and other factors. The above can provide direction and support for the follow-up research.

Key words: Internet of Things，Construction Site of Intelligentization , safety, AHP-entropy weight method

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 研究内容与技术路线 3

1.3.1 研究内容 3

1.3.2 技术路线 5

第2章 物联网技术与智能建造相关理论 6

2.1 物联网技术 6

2.2 智能建造的发展 6

2.3 物联网在智慧工地中应用 7

2.4 本章小结 7

第3章 物联网技术应用研究 8

3.1 物联网在智慧工地安全风险识别中的应用 8

3.1.1 人员的风险识别 8

3.1.2 材料的风险识别 9

3.1.3 机械的风险识别 10

3.1.4 环境的风险识别 10

3.2 物联网在智慧工地安全风险评估中的应用 11

3.2.1 传统安全风险评估方式 11

3.2.2 基于物联网技术的安全风险评估方式 12

3.3 物联网在智慧工地安全风险应对中的应用 13

3.3.1 可穿戴设备 13

3.3.2 企业机械设备 13

3.4 本章小结 14

第4章 物联网技术在智慧工地安全管理应用瓶颈因素评价 15

4.1 指标体系确定 15

4.1.1 指标体系构建原则 15

4.1.2 指标体系的构建 16

4.2 指标权重确定 17

4.2.1 AHP确定主观权重 18

4.2.2 熵权法确定各专家对指标贡献度 20

4.2.3 AHP-熵权法计算指标组合权重 23

4.3 结果分析 24

4.4 本章小结 25

第5章 结论与展望 26

5.1 结论 26

5.2 展望 27

参考文献 28

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

建筑行业作为我国支柱产业之一，同时也是安全事故多发的行业，其快速发展的同时存在着许多建筑施工安全问题，事关人民的人身安全和切身利益，因此事故频发是不得忽视的重点问题，加强施工安全管理、降低事故发生频率、提高施工建筑质量成为建筑行业当下要紧难题。由中华人民共和国住房和城乡建设部公布的事故统计数据结果可以看出（图1.1），在2011年-2018年八年中，建筑业在全国范围内的事故起数及事故死亡人数均处于居高不下的状态，尤其是自2015年起，两者均呈现明显的上升趋势，虽然近些年我国的科技水平与经济水平都发生了翻天覆地的变化，但是建筑施工安全管理的发展速度并未达到与科技、经济同步。由于施工现场存在大量不安全因素，施工人员密集、设备多样且危险性系数高、现场环境复杂多变等原因给施工安全管理带来许多困难，因此，各级政府和主管部门对建筑施工安全问题更应当加强重视和管理，以保证人员安全和人民切身利益为出发点加大管控力度，寻求更加先进有效的手段以达到安全生产的目的。

图1.1 2011-2018年全国建筑业发生事故起数及事故死亡人数年度分布图

与此同时，随着对科学技术不断深入研究，各种新兴技术被愈加广泛的应用于各行业中，建筑工程行业自然也应当积极将现代技术应用于建设工程中，智慧工地这一概念的重要性也随之显现，而物联网技术作为其核心技术之一，在运用适当的信息安全保障机制的前提下可安全有效地实现在线监控、调度指挥、进程控制等管理功能，从而实现“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化服务，以此提高施工现场安全管理能力，使得现场的管理更加信息化与智能化，有效减少事故隐患从而改善安全事故频发的现状。

本文旨在结合国内外研究及发展现状，以智能建造中智慧工地施工安全为切入点，通过分析总结物联网技术在智慧工地安全风险管理中的不同应用，结合理论对建设工程现场安全管理提出合理有效的建议，同时对于技术应用推广过程中的瓶颈因素有针对性的提出相应解决措施，顺利有效地将新兴技术更好地结合应用于实际项目中，从而改善施工环境，降低事故发生频率，进而促进我国建筑业持续健康有序的发展。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

无论是国内外学者，还是位于行业一线的建设管理人员，都对物联网及智慧工地保持着极高的研究热情，这也从侧面反映出全球范围内对其的关注程度。物联网的概念最初是在1991年被提出，且在近几年有着愈加迅猛的研究突破，已应用于社会生活的多个领域。国外的学者 Daniele Miorandi 等人 ^[[1]]提出“物联网”这一关键词已涉及各个方面，通过在一定空间范围内广泛布置设备，利用其识别、传感能力,使得未来应用程序可与数字和物理实体相连，但在描绘美好应用前景的同时也提出在此过程中将面临许多挑战与困难。Eleonora Borgia ^[[2]]指出物联网是一种新的概念模式，与来自不同行业领域的技术相结合。大数据计算、互联网协议、通信技术、传感技术以及嵌入式设备结合在一起，从而实现真实世界与数字世界相碰撞且持续交互的系统的形成。可大量相互连接的设备和大量可用数据能够为服务创造新机会，而这将给社会、环境、经济和公民个人带来切实利益。Grzegorz Sowa, Alina Marchlewska ^[[3]]表明物联网的基本思想是在我们周围存在各种各样的如RFID标签，执行器，传感器，移动电话等设备，它们能够相互交互并合作从而达到共同目标，还提出未来涉及到互联网等技术项目数量必定会急速增加。因此，有关如何收集、处理、存储并应用由物联网生成的信息这一问题将变得十分具有挑战性与价值。此外，物联网技术也已应用于实际项目中使得材料的采购和物流得到很大效率的提升，Z. Ren , C.J. Anumb, J. Tah学者 ^[[4]]提出RFID提供标签与阅读器之间的无线通信，其所具有的非视距可读性这一特点可以极大消除手动数据采集的缺陷。与传统的条形码相比，该技术具有灵活的非接触式识别范围，不仅可对多种类别产品识别，且读取的结果具有可靠性与耐用性，可在对大量数据储存的同时实现高水平的数据安全性。Ibukun Awolusi, Eric Marks, Matthew Hallowell认为采用可穿戴技术有可能采用以结果为导向的数据收集和分析方法，为施工人员提供实时信息，而应用于其他工业部门的现有可穿戴技术可用于监测和测量建筑行业内的各种安全性能指标，从而降低工人在整个施工过程中经常面临潜在的安全和健康风险问题^[[5]]。

1.2.2 国内研究现状

国内相较于国外起步虽较晚，但在各界精英学者的不懈研究下也取得了相应理论和成果，使得对物联网技术在建筑业中应用的思考与研究愈加深入。董大旻、冯凯亮认为可以利用射频识别技术对施工现场人员进行人员管理[^[6]]，通过现场工作者所随身佩戴的有源标签和在不同施工区域内设置的的读卡器，利用安装在监控室内的电脑终端对各施工区域人数等进行结果查询，此外，可对特定区域内出现未授权人员擅自进入时设置自动报警功能，在保证工作环境安全的同时实现对人员的监控与保护，有效降低事故发生频率。王要武,吴宇迪学者探讨了智慧建设的概念、特性，引出智慧城市、工程项目管理理论及BIM和物联网三部分组成了智慧建设的支撑体系，同时对智慧建设的系统构建、标准规范、模型研究提出研究导向[^[7]]。邹小伟,张丹等针对物联网技术在装配式建筑作业现场安全管理中的应用进行分析讨论[^[8]]，从构件卸装、构件存放、构件吊装三方面着重介绍，将整个安全管理系统分为信息采集、信息处理模、信息反馈模块以及系统控制中心，通过RFID技术采集目标对象信息，由传感网络技术对其进行分析判别，对于危险信号及时作出预警提示。此外，有针对性地提出了政府应当加强引导、完善相应政策等建议。韩豫、孙昊等就智慧工地的特点及系统架构实现问题提出理解与探讨[^[9]],智慧工地系统自下而上分为感知层、网络层和应用层，遵循着问题导向的实施策略，从而实现更加全面和深入的施工管理智能化。李雷等[^[10]] 提出基于射频识别技术，在施工安全、设备及建筑环境管理等方面都不断涌现出越发新型和完善的智能化及信息化系统。

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

本文共分为五章，每章内容如下：

第一章，绪论。本章拟分为三部分，第一部分阐述本文的研究背景、研究目的及意义；第二部分对国内外研究现状加以介绍，并引出本研究的价值与目标；第三部分我国建筑施工安全现状；第四部分介绍本文的研究内容和技术路线。