摘要：本研究的任务是建立一个基于区块链的建筑施工智能监控集成平台开发，充分利用现代信息技术，使用IBM超级账本Fabric作为基本底层框架，选用Golang、Java、Html、JavaScript语言进行项目开发，通过搭建区块链底层网络，将参与节点纳入进来，将施工方的监测数据、第三方监测资源、市场供应商及工程相关参与方等通过区块链技术进行互联互通，并确保数据联通真实可靠与联通数据安全有效。从全面提高施工企业施工监控智能化角度出发，通过工程监测数据自动采集实时上链、智能统计分析、自动预警，多方协作管理与信息安全存储等管理手段，有效实现对建设工程全过程的监控与建筑风险预控目的。

　　关键词：智能监控；区块链；监测数据；多方协同；数据安全

　　一、研究背景

　　随着建筑行业的高速发展，施工企业的信息化、数字化建设也如火如荼。在建筑施工行业，安全质量问题、建设各方有效协同、资料完整与安全等一直是企业、政府部门监管的重点。其中，以深基坑、高支模、大体积混凝土等为代表的危险性较大工程的施工过程监控，工程相关方的多方协同管理等，都倒逼工程项目施工过程监控的智能化，尤其是对施工现场进行实时的、全过程的集成监控需求愈发强烈。

　　本研究课题目标在于：为保证危大工程的施工过程实时、有效、安全可靠的监控，开展了基于区块链的建筑施工智能管控平台及技术研究，充分利用现代信息技术，基于区块链的建筑施工监控系统，并辅助以物联网技术与5G技术，将施工方的监测数据、第三方监测资源等通过区块链技术进行互联互通，并确保数据联通真实可靠与联通数据安全有效。

　　二、研究思路

　　研究主要以区块链为底层技术，实现覆盖高支模、深基坑、大体积混凝土施工监控的多方协同管控和数据存储安全。通过使用IBM超级账本Fabric作为基本底层框架，选用Golang、Java、Html、JavaScript语言进行项目开发，首先搭建区块链底层网络，将参与节点纳入进来。其次完成区块链网络后台开发，与智能合约结合，最后完成建筑施工智能监控系统全部业务逻辑开发。

　　图2-1基于区块链底层架构图

　　图2-2基于区块链平台技术路线图

　　三、研究内容

　　（一）区块链监控平台开发

　　基于区块链的建筑施工智能监控集成平台，充分利用现代信息技术，将施工方的监测数据、第三方监测资源、市场供应商及工程各参与方等通过区块链技术进行互联互通，并确保数据联通真实可靠与联通数据安全有效。实现监测数据自动采集实时上链、智能统计分析，多方协作管理，资料安全存储，全面提高施工企业全面施工监控智能化角度出发，以监控监测数据自动采集、实时上链、统计分析与自动预警，有效实现施工动态监控的智能化。

　　通过实施工程现场监测，检验和优化数据自动采集、传输、对接，统计、分析等功能，以及监控系统自动预警、协同推送、报警、实现智能化监控目的。将集成平台数据与区块链结合，将资料数据存入分布式账本，通过分析数据库中建模数据来提高查询性能，并将数据信息转换为直观的可视化图形，实现大数据归集。

图3-1基于区块链的施工管控构成及技术流程图

图3-2基于区块链的施工管控平台实施路线图

　　（二）施工监控及集成——高支模施工

　　1、支架水平位移计监测方法

　　支架水平位移采用拉线式位移计进行监测，以既有混凝土柱、剪力墙等固定结构为参考点，设置拉线式位移计，选择好安装位置后，将位移计特制的夹具固定在支架上面。将钢丝与位移传感器连接，与拉线头绑紧，另一端连接数据自动采集器，采集内置的数据传输器通过无线信号传输对接至综合数据采集仪，通过采集仪终端无线对接至综合信息管理平台，实现实时预警监测。

　　2、模板沉降

　　模板沉降监测是以支模体系地面为参考点，安装地面应为稳定的混凝土地板，在梁底、模板底支架安装位移传感器，监测模板沉降。选择好安装位置后，将传感器支架固定在支架上，在位移计垂直地面投影的钉入钢钉，在钢钉上绑上钢丝，引到位移计处，将钢丝与拉线头绑紧。安装时应确保钢丝绷直，尽量把传感器拉线拉出为量程的一半左右，安装固定好以后接入传输模块。

　　3、立杆倾角及轴力

　　立杆倾角监测采用在杆件上端部安装倾角计，监测杆件倾斜情况。选择好安装位置后，将倾角计特制的夹具固定在支架上面，确保倾角无松动。倾角自带无线传输模块，无需接入传输模块；立杆轴力监测采用在立杆顶托和模板之间安装压力应力计，监测立杆轴力。选择好安装位置后，将应力计套入支架钢管并固定好，然后接入传输模块。安装时应确保支架拧紧，模板-应力计-支架三者间应稳固连接无松动。

　　4、现场采集仪及报警装置

　　高支模现场采集采用无线传输模块传输，可在距离施工位置100m范围内进行数据采集，只需施工位置与无线采集仪之间无完全屏蔽障碍物即可保持通讯，对安装位置无太大要求。

　　5、高支模自动化监测集成

　　高支模现场采集采用无线传输模块传输，数据采集到PC端口，通过上传的方式可以实现数据实时采集、上传至集成平台，实现智能管理，且保证数据的真实有效。

　　（三）施工监控及集成——深基坑施工

　　1、位移计

　　本课题的二维面阵激光位移计利用激光光束传递监测点与基准点的沉降和位移变化，结合机械传动技术与自平衡校正功能来实现高精度监测，主要测量建构筑物等测点的水平与竖向位移参数，可应用于基坑边坡水平位移、沉降测量，亦可应用于内支撑钢构立柱沉降的测量。现场需分别在基准点及位移测量点安装激光头和光斑位置采集仪。安装时，只需把激光点打到光斑位置采集仪上即可。对于基坑支护结构位移测量而言，基准点设置尽量选择可能出现形变的范围之外，并定期通过项目一级控制轴网对基坑位移观测基准点的位移进行测量，确保基坑位移观测基准点不发生协同的位移变化。对于基坑内支撑钢构立柱的沉降位移观测的方法。

　　2、测斜仪

　　自动化测斜仪采用电涡流微位移测量电路，计算倾斜。其可靠性好，数据一致性稳定，安装方便，使用方便，具有自动校准、初始归零、实时无线传输等功能，可应用于基坑支护倾斜监测。安装时装好一个节点就放一个节点下测斜管。安装完后，再连接无线数据采集终端采集数据。  

　　3、内力监测

　　在支撑梁内埋入混凝土应变计、钢筋应变计，通过智能无线数据采集终端读取应变数据，再以5G或ZigBee传输方式传输到系统平台，实现远程自动化监测。

　　4、水位监测

　　在基坑周边埋设水位管，在水位管里放入振弦式渗压计，通过测量水位管内渗透压的变化，以测量水位的变化。管口位置链接数据自动采集终端，将采集数据自动传输到平台系统。

　　5、周边建构筑物倾斜监测

　　本无线倾角仪备内置双轴倾角传感器，基于5G网络，外接太阳能电池板，具有自动休眠、定时唤醒、自动报警功能，可以不受天气、通视问题的影响实施全天候的监测，采集完成后无需人工计算，设备自动返回数据至系统平台自动计算。

　　6、深基坑自动化监测集成

　　深基坑自动监测水平和竖向位移、水位、内力、裂缝等监测数据无缝对接集成平台，并在平台上实现全流程信息化管理，提高管理效率，实现方便工程各方查看实时数据，及时提供工程报警情况，及时准确反映施工过程中风险点，通过数字化施工大大提高工程效率。

　　（四）施工监控及集成——大体积混凝土施工

　　1、温度自动化监测系统

　　大体积混凝土温度监测采用JMT-36C型温度传感器，其为热敏电阻型，利用热敏电阻的阻值会随着温度变化而呈现有规律的变化，将热敏电阻换算成温度。温度自动化采集模块，根据采集仪中预设的参数（可远程修改参数），下发指令至传感器，传感器进行采集数据；32MWS-1D单通道温度采集模块接收到传感器采集的数据信号，通过系统预设的公式及参数进行内部换算，再以无线传方式输送到云平台及存储原始数据内容。

　　2、应力自动化采集系统

　　采用振弦式应变综合采集仪，根据采集仪中预设的参数（可远程修改参数），下发指令至传感器，传感器进行采集数据；Lora4通道振弦采集仪CA-ZXCJ4L-1型接收到传感器采集的振弦类数据信号，将数据进行打包处理，通过Lora上传到基站；基站接收到Lora4通道振弦采集仪的信号，根据预设的时间间隔，通过无线传输到云平台及存储原始数据内容。

　　3、区块链施工管控平台应用

　　开发出基于区块链的大体积混凝土施工智能系统，并辅以物联网和5G技术，解决建筑施工过程危险性分部分项工程的动态监控数据传输、数据存储问题，实现监测数据自动采集、实时上链、统计分析、自动预警与多方协同管控功能，达到施工智能化监控目的。

　　四、创新点与特色

　　针对建筑行业面临的施工现场各方管理自成一派、重大质量安全问题不能即时暴露、资料完整性与时效性得不到保证等现状，提出一种基于区块链的危大工程安全监控施工技术，辅以物联网和5G技术，确保了施工过程数据的安全性、唯一性和即时性，解决了数据共享、存证鉴真、监管穿透等难题。主要进行了以下探索和创新：

　　（一）实现了基于区块链技术的危大工程施工智能监控。通过利用施工自行监控和第三方监测的资源共享、信息共享，实现数据实时自动采集和上链，保证危大工程的监测实时、安全有效，提高工程的施工安全，实现智能化管控，有效提高施工管控水平。

　　（二）提高区块链平台吞吐量，缩短上链时间。开发平台过程中，改进区块链源码，通过加入缓存机制、改进共识算法等方法，将区块链平台的吞吐量提高，交易上链延时缩短，加快实时上链速度。

　　（三）区块链平台实现数据共享机制。通过智能合约打造安全可靠的契约链，实现链上节点处理事务上的可信协同，建立数据共享机制，实现企业自行监测与第三方监测的监测资源和数据的共享，达到多方协同智能联动管控危险源。

　　（四）区块链平台的安全评估机制。通过区块链哈希值运算后在链上存证，一旦存证将同步到各联盟节点，无法被篡改和伪造，增强了数据的可信度，数据确认者的身份完全透明，打造安全评估机制，出现问题时可及时追查到责任单位。

　　（五）对上链的安全可靠、可信任的数据，汇总形成企业或行业数据资产。通过数据治理，分析建筑工程过程中安全指数或其他指数，反哺建筑工程高危施工监测过程，通过数据智能优化指导高支模、深基坑、大体积混凝土等危大工程施工监测方案，降低建筑工程高危施工过程。

　　五、成果市场推广应用前景分析  

　　本研究通过利用区块链技术在建筑工程领域进行了尝试，具有重要的行业引领价值，推动形成可复制、可推广的创新做法。

　　（一）区块链技术开发的建筑施工智能监控集成平台，充分利用施工自行监控和第三方监测的资源共享、信息共享，实现数据实时自动采集和上链，全面提升危大工程施工智能监控及相关参与方的多方协同管控水平，确保监测数据的真实可靠和存储安全，实现智能化管控，有效提高施工管控水平，在建筑、市政、路桥、水务等施工领域具有广阔的推广应用前景。

　　（二）通过建造全过程智能化管理，完善内部信息化建设与数据建设，打通各个部门间的信息孤岛，保证了信息的快速传递和有效交流。不仅让公司实时掌握在建工程状态和关键实施环节进展，实现对各种工程建筑风险进行有效防范，还能通过动态采集项目部工作记录信息，对数据进行关联和分析，实时共享数据，最终实现对建设工程的全过程监控与管理。

　　（三）采用“互联网+”协同工作模式，将平台模块区块链有机结合，实现项目的全过程智能化管理，全周期进行项目实时追踪；同时利用区块链数据不可篡改、去中心化存储、数据可追溯等特性，对多方协同管控进行安全性强化，降低数据丢失风险，确保数据确认流程全部记录在区块链中，所有信息公开透明，并做到数据驱动应用，智能指导施工过程行为，降低施工过程的事故发生率，为企业及项目提供一个管理有序、成本节约、风险可控的互联网智能化解决有效实现施工动态监控的智能化。

　　六、实施成效

　　本课题研究成果通过了专家组验收并获得好评。项目成果通过应用，减少了企业和施工现场资源投入，提高了协同管理效率，取得了较好的示范效应。主要成效包括：

　　（一）一体化的集成技术构建，提升企业管理效能。有助于避免基础信息技术平台重复建设，可有效地减少企业和现场管理人员数量，提高了协同管理效率，降低了工程监测投入，推动区块链技术在相关产业应用，提高安全技术能力，形成工程施工安全发展新业态。

　　（二）智能化的施工现场管控，确保施工安全质量。通过在JY8地块项目、白云湖车辆段项目、临港基地项目中运用本技术，集成区块链、物联网、5G技术等应用，实现以深基坑、高支模、大体积混凝土等危大工程的主控点的实时动态监测、多方远程监控等，同时通过集成平台，将数据实时上链、统计分析、智能预警，并以分布式账本模式进行多方数据共享和管控，保证数据的是时效性、安全性。

　　（三）提升数字建造行业影响力，树立了良好的品牌效应。近年来，公司先后承办了工程管理信息化高峰论坛，受邀协办“中国建筑业数字化转型CIO峰会”、“中国数字建筑峰会2021·广东”智慧建造观摩活动等，研究成果在活动中进行了宣传和报道，吸引同行莅临参观和交流学习，为同行信息建设化和数字建造提供借鉴。