物联网技术在建筑工程施工安全管理中的应用研究

引言

建筑工程施工具有复杂性、动态性和高风险性，传统安全管理依赖人工巡检和经验判断，存在信息获取滞后、管理效率低下等问题。物联网技术通过传感器、通信网络和数据处理技术，实现施工现场人员、设备、环境等要素的实时感知与智能管理，为解决施工安全管理难题提供了新路径。本文从技术架构、核心应用场景、价值创造及挑战突破等维度，探讨物联网技术在建筑工程施工安全管理中的应用。

1、物联网技术架构：构建施工安全管理的数字基座

物联网技术架构通常分为感知层、网络层、平台层和应用层，各层级协同工作，形成施工安全管理的数字基座。

1.1 感知层：多源数据采集的“神经末梢”

感知层通过智能终端矩阵实现施工现场的全面感知。例如，安全帽内置 UWB 定位芯片，可实时获取人员位置信息，精度达 ±10cm ，在危险区域设置电子围栏后，系统可在2 秒内发出入侵预警。施工机械加装倾角传感器和油耗监测模块，可实时监测设备运行参数，如郑州金融岛项目通过此类技术将塔机利用率从 65% 提升至 82% ，燃油消耗下降 18% 。环境监测方面，集成PM2.5、噪音、温湿度传感器的监测节点，可实现扬尘超标自动喷淋，雄安高铁站项目通过150 余个监测节点将降尘效率提升 40% 。

1.2 网络层：混合组网的“数据高速公路”

网络层采用5G专网与LoRaWAN混合组网方案，兼顾核心区与偏远区域的数据传输需求。例如，广州白云机场T3 航站楼项目通过 5G 专网实现无人机巡检数据实时回传，缺陷识别效率提升3 倍；河南周口棚户区改造项目则利用LoRaWAN 技术实现 200 余栋楼的沉降监测，数据采集周期缩短至15 分钟/次。

1.3 平台层：数据融合与智能分析的“大脑”

平台层通过大数据和人工智能技术实现多源数据的融合分析。例如，中建八局“筑智通”平台接入20 万 ⁺ 设备数据，结合施工日志、进度计划等100 余维度数据训练模型，使深圳湾超级总部基地项目混凝土浇筑计划准确率从 75% 提升至 92% 。

1.4 应用层：场景化解决方案的“终端出口”

应用层针对具体管理需求开发场景化解决方案。例如，南京地下空间项目通过手环心率监测与定位联动，实现高温作业自动预警，中暑事故率下降 70% ；武汉光谷科学岛项目基于工牌RFID 打卡与任务工单数据，实现班组工作饱和度可视化，劳动力调配效率提升 35% 。

2、核心应用场景：从粗放管理到精准控制的范式革新

物联网技术在施工安全管理中的应用覆盖人员、设备、环境、质量等多个维度，推动管理范式从“经验驱动”向“数据驱动”转变。

2.1 人员管理：安全与效率的双重提升

智能安全管控：通过热成像监测与定位联动，实现人员进出场的多生物体、无接触式测温，保障项目人员安全。例如，北京城市副中心项目为3000 余名人员配备定位标签，结合电子围栏技术累计拦截违规进入危险区域237 次，实现零安全事故。

行为规范监测：利用智能穿戴设备监测人员行为动作，如是否正确佩戴安全帽、是否违规操作等。南京地下空间项目通过手环心率监测与定位联动，高温作业时自动触发休息提醒，中暑事故率下降 70‰ 。

2.2 设备管理：全生命周期的智能运维

实时状态监测：在塔吊、施工电梯等大型设备上安装传感器，实时监测转速、温度、压力等参数。长沙国际会议中心项目通过 30 余台塔机联网，利用蚁群算法优化吊装路径，单次吊运时间缩短 25% ，设备闲置率下降 22% 。

预测性维护：通过分析设备运行数据，提前预警潜在故障。例如，三一重工智能施工平台通过挖掘机液压系统油温、振动数据实时分析，提前 72 小时预警故障，重庆隧道项目设备停机时间减少 55% ，维护成本下降 30% 。

2.3 环境管理：动态感知与主动干预

实时监测与预警：在施工现场布置环境监测传感器，实时监测噪声、粉尘、有毒有害气体浓度等参数。雄安高铁站项目通过 150 余个监测节点实现扬尘超标自动喷淋，降尘效率提升 40% 。

灾害预警与应急响应：结合气象部门数据和施工现场地理信息，构建灾害预警系统。例如，河南“智慧工地”监管平台接入全省 5000 余个项目，通过光纤环网和 MESH 组网技术实现数据实时传输，安全措施达标率从 78% 提升至 94% 。

3、价值创造：数据驱动的效益倍增

物联网技术的应用为建筑工程施工安全管理带来显著的经济效益和社会效益。

3.1 经济效益：成本节约与效率提升

直接成本节约：杭州未来科技城项目通过设备油耗监测与材料精准配送，单栋楼成本降低 6.8% ，其中耗材浪费减少 22% ，机械租赁成本下降 15% 。

工期优化：全国 TOP50 房企数据显示，物联网应用项目平均工期缩短 15‰ 例如，万科星图光年轩项目通过物联网技术提前 45 天交付，节约资金成本约 2000 万元。

管理效率提升：传统项目需 3 小时汇总的日进度报告，在物联网平台上实现“秒级更新”。中建三局某项目经理日均决策时间从 2.5 小时压缩至40 分钟。

3.2 社会效益：安全水平与行业形象的双重提升

安全事故率下降：河南“智慧工地”监管平台接入全省5000 余个项目后，行政处罚次数下降 60% ，安全措施达标率提升至 94% 。

行业形象改善：物联网技术的应用提升了建筑行业的科技含量和管理水平，有助于树立现代化、智能化的行业形象。

4、挑战与突破：迈向智能化管理的关键路径

尽管物联网技术在施工安全管理中展现出巨大潜力，但其推广应用仍面临技术、管理、成本等多方面挑战。

4.1 技术挑战：标准化与兼容性

问题：不同品牌传感器协议不统一，导致 30% 项目存在数据孤岛，集成成本占总投入 25%

对策：住建部《建筑物联网应用标准》即将出台，明确设备接口、数据格式等32 项技术要求。河南同步制定地方实施细则，推动区域内系统互认。

4.2 管理挑战：数据安全与隐私保护

问题：施工现场的敏感信息（如人员位置、设备运行数据）存在泄露风险。

对策：采用加密算法、访问控制等技术保障数据安全。例如，广联达推出“轻量级 IoT盒子”，集成定位、环境、能耗监测功能，同时通过数据脱敏技术保护隐私。

4.3 成本挑战：初期投入与回报周期

问题：初期硬件+平台投入约 8-15 元/㎡，中小型企业 ROI 周期长达2-3 年。

对策：探索多元化商业模式，如设备租赁、服务外包等。例如，中建集团试点“施工数据银行”，设备运行、质量缺陷等数据经脱敏后交易，预计单项目年数据收益达 50-80 万元。结语

物联网技术通过实时感知、互联互通和智能分析，为建筑工程施工安全管理提供了全新的技术路径。从人员定位到设备监测，从环境预警到质量追溯，物联网技术正在重塑施工安全管理的范式。未来，随着5G、人工智能、数字孪生等技术的深度融合，物联网将推动施工安全管理向“感知-分析-决策-执行”的智能闭环演进，为建筑行业的高质量发展注入“数字动能”。

参考文献

[1]物联网技术在建筑施工安全管理中的应用.董大旻;冯凯梁.建筑，2020（19）

[2]物联网检测技术助力工程安全..企业管理，2024（09）

[3]物联网技术在智慧建筑消防工程中的应用研究.王晓东.消防界（电子版），2024（11）