基于物联网的大型医院施工过程集成化管理研究

引 言

大型医院建设项目集成化管理是将集成化理念和医院建设项目管理实践相结合，从全局出发对项目实施的全过程进行科学、系统的管理，克服传统工程项目管理的缺陷而提出的一种新型医院建设管理模式[1-2]。物联网（InternetofThings， IoT）通过射频识别、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，通过互联网将物体连接起来， 进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网技术在建筑业的应用已较为广泛，包括建筑运营过程中的应用[3-5] 和施工现场的运用[6-7]。但关于医院施工阶段物联网技术应用未见相关报道。医院建设周期长、投资额大、内部结构复杂，功能要求高，而质量事故、工期拖延、费用超支等问题普遍存在，基于物联网应用的特点，讨论了其在医院建设施工阶段的适应性，提出基于物联网的大型医院施工过程集成化管理系统框架。

1 物联网在医院施工阶段应用分析

1.1 施工监控管理

通过物联网技术可实现对医院建设施工作业过程的不间断监测，及时处理突发事件。采用 CCTV 系统对整个现场进行摄像监控，发现问题及时向有关领导汇报，另外视频系统还具有视频抓拍功能，可随时掌握整个工程的进度。人员车辆进出采用门禁系统，统一植入 RFID 芯片或贴上标签，便于识别。

1.2 施工安全管理

施工过程中，安全隐患无处不在，医院施工过程极为复杂，给施工安全管理带来更多的挑战。可利用物联网技术对施工现场的安全管理进行有效改善，如使用无线射频识别对临边洞口、出入口防护棚、电梯井口等防护设施进行标示，并在标签芯片中载入对应的编号、防护等级、报警装置等，达到实时监控的效果，且在防护设施上设置报警器，作业人员一旦有危险及时发出警报。

1.3 成本控制

根据施工进度、施工部位、施工工序等制定详细的物料采购计划，并通过 RFID 芯片对物料批次进行标注，控制物料的进出场时间和质量状况，避免出现因管理不善造成的物料损耗或因物料短缺造成停工或误工。另外，工程物料的进出均采用物联网进行监管，进出均有相应的记录，按需领料，保证物料的使用按计划进行。

1.4 环境监测

基于物联网技术的环境监测系统可对整个施工地点及周围环境进行有效监测，一般可对风向、风速、雨量、气温、粉尘、噪声、光照强度、爆破震动速度等要素同时进行现场监测。

1.5 应急预警管理

通过埋设传感器，实现对复杂环境和突发事件的精确感知，建设完整的信息采集、分析和预警体系，实现对突发事件（基坑坍塌、基坑突涌、脚手架倒塌、塔式起重机倒塌、建筑结构坍塌、火灾、地震、周边建筑倒塌等）的精确监测。

2 物联网实现医院施工集成化管理的关键技术及内容

2.1 建立适合医院施工阶段的感应层

将传感技术引入医院建设工程施工中，利用传感器具有高精度、高可靠性、抗干扰能力强、可远距离传输等优点，对周围环境、基坑支护结构、既有结构沉降与倾斜、地下管线等进行监测，构建基于物联网的医院施工实时感知系统，实现施工过程中数据的自动连续采集。

2.2 制定信息标准和规范

为实现对医院各类施工信息的集成化管理，需将这些异构信息融合到集成化管理平台中，并采用统一规范的标准进行数据交换、存储，实现资源共享。

2.3 EPC编码

射频识别的编码必须是唯一的，且编码规律和解析方式能够通过物联网解析服务对应起来，这样才能通过编码访问对应的物品。EPC（Electronic Product Code，EPC）结构简明，维护成本低，可与多种编码方式进行转换，可用于医院施工及运营管理阶段，编码标准在全球通用。 将 EPC 编码技术分别引入医院施工及运营过程，可对医院施工过程中的风险源进行唯一标识，方便整个施工过程的集成化项目管理。通过编码可及时找到风险源种类、位置、预警指标、监控阈值、责任人姓名、联系方式的措施等。

（1）A，B 位于编码标签的第 1 ～ 2 位，以阿拉伯数字表示，表示医院建设项目名称代码，以区分不同的医院建设项目。

（2）C，D 位于编码的第 3 ～ 4 位，以阿拉伯数字表示，表示医院建设项目监控指标风险源的种类。

（3）E，F，G 位于第 5 ～ 7 位，以阿拉伯数字表示，表示监控指标序号编码。

（4）H，I，J，K，L 位于第 6 ～ 10 位，以阿拉伯数字表示， E 为第 5 位，1 表示地上，2 表示位于地下；6 ～ 10 位表示监控项更详细的位置信息，可有多达 1 万种组合，满足定位要求，可与 BIM 模型相结合，实现位置信息的可视化。

（5）L 位于第 13 位，表示监控阈值，默认为 0。

（6）M，N 位于第 14 ～ 15 位，表示风险事件的处理建议及应急处理措施，默认为 00。

（7）O，P 位于第 16 ～ 17 位，表示监控指标的历史信息，包括风险事件发生的事件、地点、事故情况、处理结果，相关责任人信息等，默认为 00。

（8）Q，R，S 位于第 18 ～ 20 位，责任人信息，对相关责任人进行编码，项目经理 001，其他人员依次进行编码。

（9）T，U 位于第 21 ～ 22 位，作为扩展区域，以便增加新的信息，默认为不输入。

项目名称代码 ：01 ；

风险源种类：人员-01，机械-02，材料 -03，深基坑施工-04，周边环境 -05 ；

监控预警指标序号编码，从 101 开始编码，不同风险来源首个数字不同 ；

位置代码：四位编码，需与 BIM 结合，在不确定的情况下，默认为 0000。

由于尚处于起步阶段，只对项目施工过程的编码进行初步探索，距大规模应用还有一定距离，尤其在项目定位信息和项目相关责任人的划分上，需继续展开细致的工作。另外，事件处置措施还需进行相关过程的集成化研究，以便应对项目施工过程中可能出现的突发事件。施工阶段编码见表 1 所列。

2.4 建立基于身份认证的数据共享平台

医院建设项目周期漫长，涉及的相关单位较多，各方利益出发点不同，医院信息又具有一定的保密性，部分信息不允许公开。只有在确保用户具有访问权限的前提下，才能对数据共享平台进行访问。

2.5 数据的分析、判断及对策

以施工过程中的基坑开挖为例，感知层传输给控制中心的信息一般包含支护桩顶位移、支护桩弯矩、地面沉降、地下水位、支护桩分层水平位移等，控制中心对所有数据进行分析，如果其中任何一个监测量超过报警阈值，则判断基坑存在风险，根据超过报警阈值的参数种类，采取相应对策。例如支撑轴力超过阈值，则基坑存在坍塌风险，根据事先制定好的应急预案采取相应措施。与原有事故报告程序不同的是，该信息通过物联网传输，可通过网络、短信等方式告知相关负责人及应急小组，信息传递效率高，不存在延迟效应。

3 结 语

本文主要介绍了物联网技术在大型医院施工过程的集成化管理。首先分析了大型医院集成化管理的必要性、可行性，对物联网技术与施工过程集成化管理的关系进行深入研究。基于物联网，研究了大型医院建设项目施工过程集成化管理模式的构建，对物联网实现集成化管理的关键技术和内容进行了研究，包括建立适合医院施工和运营阶段的感知层，制定信息标准和规范，EPC 编码，建立基于身份认证的数据共享平台，数据分析、判断及对策，为医院建设提供一定的参考。