物联网技术在危大工程管理中的应用与挑战简析

摘要：本论文围绕物联网技术在危大工程管理中的应用与挑战展开研究。通过分析物联网技术的特性与优势，探讨其在危大工程施工监测、风险预警、人员设备管理等方面的具体应用，同时深入剖析应用过程中面临的数据安全、设备可靠性、技术标准、成本投入及人才短缺等问题，并提出针对性的解决策略。

关键词：物联网技术；危大工程管理；施工监测；风险预警；应用挑战

引言：危大工程（危险性较大的分部分项工程）具有施工难度高、风险隐患多、事故后果严重等特点，如深基坑工程、模板工程及支撑体系、起重吊装及安装拆卸工程等。传统的危大工程管理依赖人工巡查、经验判断和简单的仪器监测，存在信息滞后、监测范围有限、预警不及时等问题，难以满足现代工程建设对安全性和精细化管理的需求。物联网技术通过传感器、通信网络和智能处理系统，实现对工程现场物理对象的实时感知与数据交互，为危大工程管理提供了新的技术手段。将物联网技术应用于危大工程管理，有助于提升工程安全风险防控能力，推动工程管理模式向智能化、数字化转型。

一、物联网技术概述

（一）物联网技术的核心架构

物联网技术由感知层、网络层和应用层构成：

感知层：通过传感器、RFID标签等设备，采集工程现场的物理信息，如结构位移、应力、温度、湿度、人员位置、设备运行状态等。

网络层：利用4G/5G、NB-IoT、LoRa等通信技术，将感知层数据传输至云端或本地服务器，确保数据的实时性与稳定性。

应用层：基于云计算、大数据分析和人工智能技术，对采集的数据进行处理、分析和可视化展示，为工程管理决策提供支持。

（二）物联网技术的特性优势

物联网技术具备实时性、全面性和智能化特点：

实时性：可实现对工程现场数据的动态采集与传输，避免信息滞后导致的管理盲区。

全面性：通过多类型传感器覆盖，实现对工程结构、环境、人员、设备的全方位监测。

智能化：结合数据分析算法，自动识别异常数据并触发预警，支持风险预测与应急响应。

二、物联网技术在危大工程管理中的应用

（一）施工安全监测与风险预警

结构安全监测：在深基坑、高支模等工程中，部署位移传感器、应变传感器和倾斜仪，实时监测结构变形和应力变化。例如，通过光纤光栅传感器监测深基坑边坡的位移，当数据超过阈值时，系统自动报警并推送预警信息至管理人员。

环境监测：利用温湿度传感器、风速传感器和气体检测仪，实时监控施工现场的环境参数。在地下暗挖工程中，监测瓦斯、一氧化碳等有害气体浓度，防止中毒和爆炸事故。

风险预警模型：基于历史数据和实时监测数据，构建风险预测模型。例如，采用机器学习算法分析结构变形趋势，提前预测坍塌、沉降等风险，为工程加固或停工决策提供依据。

（二）人员与设备管理

人员定位与行为监测：通过佩戴RFID工牌或智能安全帽，结合UWB定位技术，实时追踪施工人员位置。系统可识别人员是否进入危险区域、是否违规操作，并通过APP推送安全提示。

设备状态监控：在塔吊、施工电梯等大型设备上安装传感器，监测设备的运行参数（如起重量、高度、角度）和故障信息。例如，通过物联网模块将塔吊数据上传至管理平台，一旦设备超载或出现异常，立即触发声光报警并锁定操作权限。

（三）施工进度与质量管控

进度可视化管理：利用物联网设备采集施工进度数据（如混凝土浇筑量、模板安装进度），通过BIM模型实现进度可视化对比，及时发现工期延误风险。

质量追溯：在材料管理环节，通过RFID标签记录钢筋、混凝土等原材料的来源、批次和检验信息，实现质量问题的快速追溯。

三、物联网技术应用面临的挑战

（一）数据安全与隐私保护问题

危大工程监测数据涉及核心技术参数和工程安全信息，若被恶意攻击或窃取，可能导致工程事故或经济损失。例如，黑客篡改深基坑位移数据，掩盖结构安全隐患。物联网设备多采用无线通信技术，存在信号干扰、数据劫持等安全漏洞，需防范中间人攻击和数据篡改。

（二）设备可靠性与环境适应性

恶劣环境影响：施工现场存在高温、高湿、粉尘、振动等复杂环境，传感器和通信设备易出现故障或数据失真。例如，高温环境可能导致传感器电子元件老化，影响监测精度。

设备续航与维护：部分物联网设备依赖电池供电，续航能力有限，且施工现场设备维护难度大，可能导致监测数据中断。

（三）技术标准与系统兼容性

标准缺失：目前物联网在危大工程管理中的应用缺乏统一标准，不同厂家的传感器、通信协议和软件平台兼容性差，导致数据难以互通。

系统集成难度高：危大工程管理涉及多个子系统（如监测、预警、人员管理），系统集成过程中易出现接口不匹配、数据格式不一致等问题。

（四）成本投入与经济效益矛盾

前期投资大：物联网设备、通信网络和数据分析平台的采购与部署成本高昂，中小型施工企业难以承担。

投资回报周期长：物联网技术对工程管理的效益提升需长期积累，短期内难以体现显著的经济效益，影响企业应用积极性。

（五）专业人才短缺

跨学科需求：物联网技术在危大工程管理中的应用需融合工程技术、信息技术、数据分析等多学科知识，复合型人才稀缺。

培训体系不完善：现有教育和培训体系缺乏针对性课程，从业人员难以掌握物联网技术的核心应用方法。

四、应对挑战的策略

（一）强化数据安全防护体系

加密与认证技术：采用国密算法（如SM4）对数据进行端到端加密，部署数字证书和多因素认证机制，确保数据传输与存储安全。

安全监测与应急响应：建立网络安全监测平台，实时监控物联网设备的运行状态，制定数据泄露应急预案，定期开展安全演练。

（二）提升设备可靠性与环境适应性

硬件优化：研发耐高温、防尘、防水的工业级传感器，采用低功耗设计延长设备续航时间，增加冗余备份设备防止单点故障。

智能运维管理：利用物联网技术实现设备状态自诊断，通过远程升级和自动报修功能降低维护成本。

（三）推动技术标准统一与系统集成

行业标准制定：由住建部门牵头，联合企业、高校和科研机构，制定物联网在危大工程管理中的技术标准和数据规范。

开放平台建设：推广开源物联网平台，提供标准化接口和协议，降低系统集成难度，促进不同厂商设备的互联互通。

（四）优化成本与效益平衡

政策扶持与补贴：政府对采用物联网技术的危大工程项目给予资金补贴或税收优惠，降低企业应用成本。

轻量化解决方案：开发低成本、易部署的物联网设备和软件，例如基于NB-IoT的低功耗传感器和SaaS模式的管理平台，降低企业初期投入。

（五）加强专业人才培养

高校课程改革：在土木工程、工程管理等专业增设物联网技术课程，开展校企合作培养实践型人才。

职业培训与认证：行业协会组织物联网技术应用培训，颁发专业技能认证，提升从业人员技术水平。

结语：物联网技术为危大工程管理提供了高效、智能的解决方案，在施工安全监测、人员设备管理等方面具有显著优势。然而，数据安全、设备可靠性、技术标准等问题制约了其广泛应用。通过完善数据安全防护、推动标准统一、优化成本投入和加强人才培养等措施，可有效应对上述挑战。

参考文献：

[1]赫文，唐瑜，赵振环.施工技术数字化管理平台建设方案优化研究与应用[J].中国港湾建设，2024，44（11）：96-102.

[2]杨俊元.浅谈监理信息系统在危大工程管理中的应用[J].建设监理，2023，（05）：56-59.

作者信息：

蓝科锐（2002-），男，汉族，广东省肇庆市，本科，研究方向：物联网工程