“互聯(lián)網(wǎng)+智慧工地”用智慧建造未來

竇安華 劉著國 王帥

智慧工地是一種嶄新的工程全生命周期管理理念。它立足于“互聯(lián)網(wǎng)+建筑大數(shù)據(jù)”的服務(wù)模式，采用云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，整合相關(guān)核心資源，以可控化、數(shù)據(jù)化以及可視化的智能系統(tǒng)對項目管理進(jìn)行全方位立體化的實(shí)時監(jiān)管，并根據(jù)實(shí)際作出智能響應(yīng)。這不僅對安全文明施工意義重大，同時也有助于推動建造方式變革、提升建筑業(yè)科技創(chuàng)新能力、促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

如何加強(qiáng)施工現(xiàn)場安全管理、降低事故發(fā)生頻率、有效管理施工對環(huán)境的影響，需要建筑業(yè)與時俱進(jìn)，抓住互聯(lián)網(wǎng)時代的歷史機(jī)遇期，利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)資源以及研發(fā)新的智能系統(tǒng)來更好地為建筑業(yè)服務(wù)。

智慧工地就是這樣一種嶄新的工程全生命周期管理理念。它通過遠(yuǎn)程高速無線數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)的遠(yuǎn)程報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程通知，設(shè)備監(jiān)控變成開放的透明的實(shí)時動態(tài)監(jiān)控。它借助新一代的物聯(lián)網(wǎng)、云計算、決策分析優(yōu)化等信息技術(shù)，將人、機(jī)、物等各個核心系統(tǒng)結(jié)合起來，以一種更加智慧的方式運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)工地現(xiàn)場的互聯(lián)協(xié)同、危險感知、智能生產(chǎn)、構(gòu)建項目信息化生態(tài)圈、改變施工各方的交互方式、工作方式及管理模式，以此實(shí)現(xiàn)在建造過程中向“安全、綠色、智慧”的目標(biāo)發(fā)展。智慧工地的實(shí)施，可以節(jié)省人力投入提升監(jiān)管效率、預(yù)防安全事故、超限及時報警、遠(yuǎn)程聯(lián)控監(jiān)控強(qiáng)化過程管控、積累安全大數(shù)據(jù)、構(gòu)建風(fēng)險防控體系。

智慧工地提升建筑施工質(zhì)量

1.互聯(lián)網(wǎng)+質(zhì)量平臺管理 質(zhì)量管理工作更加快速有效

通過移動端對現(xiàn)場質(zhì)量進(jìn)行管控，方便記錄實(shí)施情況和匯報問題，快捷分派任務(wù)和監(jiān)督整改，有效查詢問題和追溯責(zé)任，使質(zhì)量管理工作更快速有效地進(jìn)行?；ヂ?lián)網(wǎng)+質(zhì)量平臺管理系統(tǒng)可以實(shí)時、直觀地提供現(xiàn)場信息，對提高管理質(zhì)量有著不可代替的重要作用，這是企業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化管理的重要標(biāo)志之一。

互聯(lián)網(wǎng)+質(zhì)量平臺管理系統(tǒng)，做到了傳輸距離無界限，便于監(jiān)控；極大地降低了綜合成本；此系統(tǒng)還可以讓管理層身在外地，隨時隨地掌握施工現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況，實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場情況以及施工進(jìn)度情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.BIM+VR體驗管理系統(tǒng)節(jié)約人力成本 提高工作效率

BIM是從二維到多維、從信息分散到信息集成、從純?nèi)斯f(xié)作到計算機(jī)輔助協(xié)同全新的模型展示方法和出圖、成果交付方式。VR技術(shù)則是將虛擬變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，讓人有一種身臨其境的體驗，它是借助計算機(jī)及最新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互方式。將BIM技術(shù)與VR技術(shù)聯(lián)合，產(chǎn)生的效果不言而喻。

工地建設(shè)初期，采用BIM技術(shù)生成可視化的三維設(shè)計模型，對二維的空間結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)計，避免管線碰撞或遺漏而導(dǎo)致現(xiàn)場返工的問題，大大節(jié)約了人力成本，提高了工作效率。通過身臨其境的安全體驗，進(jìn)行技術(shù)交底、安全知識宣貫與教育，提高和加深了施工人員與管理人員對現(xiàn)場安全生產(chǎn)的認(rèn)識。

BIM+VR體驗管理系統(tǒng)的主要功能是在BIM技術(shù)實(shí)施全過程中與VR技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)、相互融合、無縫集成BIM模型成果。無需繁瑣的模型處理以及軟件開發(fā)，自然對接當(dāng)前主流的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，形成一套全新實(shí)用的技術(shù)解決方案。從開始的方案階段到設(shè)計階段再到施工階段一直到后期的運(yùn)行維護(hù)階段，無論項目處在哪個階段，這個項目的參與各方都可以使用BIM+VR體驗未建成的項目實(shí)際建成后的效果。

BIM+VR的效果就如同看3D-IMAX電影一樣，當(dāng)體驗者戴上VR眼鏡之后，就好像身臨其境一般，整體的工程生動形象地展示在眼前，仿佛可以觸手可及，體驗者可以在虛擬的建筑工程中隨意“攀爬 ”、“進(jìn)出”，可以形象直觀地感受到日夜交替下的工程風(fēng)景，同時也可以清楚地查看工程結(jié)構(gòu)的每一個部件，也可以得到詳細(xì)的各種參數(shù)。

3.特種設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（電梯、塔吊）安全有保障

在施工現(xiàn)場，特種設(shè)備的使用必不可少，比如壓力管道、塔吊、電梯、鍋爐等，其中，對塔吊和電梯的使用尤為頻繁，幾乎每個工地每天都會有多臺塔吊和電梯同時運(yùn)行。然而，這些設(shè)備涉及生命安全、危險性較大，如果不能很好地監(jiān)控，就會造成不可預(yù)估的損失。傳統(tǒng)的監(jiān)控手段落后，這就造成了潛在的威脅。而把智慧工地的智能系統(tǒng)運(yùn)用到項目中后期，在安全性、穩(wěn)定性、效率性等方面必定會得到提升，人員和設(shè)備的安全也能得到更有力的保障。

特種設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)融合處理、無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)和智能體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)危險作業(yè)自動報警并進(jìn)行控制、全天候24h實(shí)時動態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)管、遠(yuǎn)程報警和遠(yuǎn)程告知，使得特種設(shè)備監(jiān)控成為開放的、多方參與的實(shí)時動態(tài)監(jiān)控。

特種設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要是對一個工地所有塔吊進(jìn)行監(jiān)視控制。監(jiān)視主要是指檢測各塔吊是否在發(fā)送自身位置數(shù)據(jù)；控制主要是指對塔吊靜態(tài)數(shù)據(jù)的添加修改發(fā)送接收，對系統(tǒng)參數(shù)的修改發(fā)送，對半徑吊重高度回轉(zhuǎn)的標(biāo)定。所述系統(tǒng)為特種設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，對塔吊僅起安全保護(hù)的作用，主要應(yīng)用于塔吊遠(yuǎn)程的實(shí)時監(jiān)控、遠(yuǎn)程傳輸塔吊工況數(shù)據(jù)，避免因操作者的疏忽或判斷失誤而造成安全事故，可極大地保證塔機(jī)的安全使用。

此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，傳輸完畢對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲，能夠?qū)崟r顯示多種數(shù)據(jù)，完成對塔吊工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測，例如重量、力矩、回轉(zhuǎn)角度、高度、幅度及風(fēng)速等監(jiān)測。

特種設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)旨在“預(yù)防為主”，對塔吊安全重大危險源進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，減少了塔吊安全生產(chǎn)事故發(fā)生。塔吊群信息系統(tǒng)是遠(yuǎn)程監(jiān)控對區(qū)域內(nèi)的多臺塔吊的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和管理，及時掌握區(qū)域內(nèi)多臺塔吊的運(yùn)行狀態(tài)。區(qū)域內(nèi)塔吊的運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)可以通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽^(qū)域管理中心，而管理中心將會結(jié)合GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)塔吊運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能塔吊的物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化工地管理。營造安全、高效的工地環(huán)境，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)必不可少。

4.雨水回收及屋面噴水降溫控制系統(tǒng)：節(jié)能環(huán)保綠色的新舉措

夏季高溫，施工現(xiàn)場屋內(nèi)溫度和屋頂溫度會隨著外界溫度的上升而上升，工地的板房屋頂一般是采用巖棉夾芯板進(jìn)行隔熱。但是，這種隔熱方法卻不盡如人意。如果能夠把雨水回收，當(dāng)屋面溫度高時對其進(jìn)行噴灑，達(dá)到防暑降溫的目的，這樣既能有效地降溫又會減少空調(diào)的耗電，同時對雨水進(jìn)行循環(huán)利用節(jié)約水資源，一舉多得。

雨水回收及屋面噴水降溫控制系統(tǒng)包括給水、回水、補(bǔ)水與電氣設(shè)備及控制共4部分組成。通過這4部分的互相協(xié)調(diào)配合，可以充分發(fā)揮本系統(tǒng)的作用。有效地降低屋內(nèi)的溫度。本系統(tǒng)可以收集每次降雨，充分利用非傳統(tǒng)水資源，盡量節(jié)省每一滴自來水。本系統(tǒng)不但可以改善屋內(nèi)溫度，還會降低因長時間吹空調(diào)而生病的可能，可謂是兩全其美。

雨水回收還可以用來現(xiàn)場洗車、混凝土養(yǎng)護(hù)、現(xiàn)場噴淋防塵除霾，并可與屋面噴水降溫控制系統(tǒng)聯(lián)動，用于工人生活區(qū)板房降溫，節(jié)約水電能源，給工人創(chuàng)造舒適環(huán)境。從工地現(xiàn)場的安全角度考慮，還能避免夏天因高溫而引起的火災(zāi)事故，取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙豐收，真正實(shí)現(xiàn)綠色施工。

雨水回收及屋面噴水降溫控制系統(tǒng)在現(xiàn)場實(shí)施取得了良好的效果，不僅保證了工人的正常的工作和休息，而且還達(dá)到了節(jié)約水資源的目的，極大地減少了水資源的消耗程度。

智慧工地助力建筑業(yè)信息化全面升級

新時代，“互聯(lián)網(wǎng)+建筑業(yè)”表現(xiàn)形式越來越多樣化，越來越多地融入高端的IT技術(shù)，最終高效地滿足和實(shí)現(xiàn)了工程施工建設(shè)項目的綠色、智能、低碳、集約化的智慧管理模式。這些在智慧工地中應(yīng)用到的智能系統(tǒng)與云存儲的結(jié)合使用，必定會引領(lǐng)智慧工地的一場全新變革。

1.平安工地

“安全第一，預(yù)防為主”是我國安全生產(chǎn)的方針。同時，安全管理是企業(yè)管理中的一項重要內(nèi)容，它包括施工現(xiàn)場的全過程、全方位和全體人員。智慧工地就是充分利用新一代信息技術(shù)——“互聯(lián)網(wǎng) +”來提高安全管理水平，以最小的資源投入，把安全事故減小到最低，保障工地施工安全，實(shí)現(xiàn)工程效益最大化、價值最大化。將物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、云計算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)運(yùn)用到工程施工現(xiàn)場安全管理中來，成為解決工地施工安全最直接、最有效的手段。

平安工地的系統(tǒng)包括塔吊限位防碰撞及吊鉤可視化系統(tǒng)、廠區(qū)無線電子巡更系統(tǒng)、施工電梯安全監(jiān)控系統(tǒng)、廠區(qū)周界防范系統(tǒng)、電氣防火監(jiān)測系統(tǒng)、智能感應(yīng)危險區(qū)域報警系統(tǒng)、工地卸料平臺監(jiān)測報警系統(tǒng)、工地互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛出入管理及道閘控制系統(tǒng)、紅外熱成像防火監(jiān)測報警系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的應(yīng)用，對工地的安全性能的提高是大有裨益的。

2.綠色工地

近年來，由于環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，而建筑施工也是造成環(huán)境污染的原因之一，整個社會對建筑業(yè)提出了更高的要求，綠色工地則成為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、持續(xù)發(fā)展的不二之選。綠色施工作為建筑全壽命周期中的一個重要階段，是實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域資源節(jié)約和節(jié)能減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。綠色施工不僅是在工程施工中實(shí)施封閉施工，沒有塵土飛揚(yáng)，沒有噪聲擾民，在工地四周栽花、種草，實(shí)施定時灑水等內(nèi)容，它還涉及到可持續(xù)發(fā)展的各個方面，比如生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、資源與能源利用、社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等內(nèi)容。

綠色工地實(shí)施的系統(tǒng)包括環(huán)境監(jiān)測及降塵除霾聯(lián)動控制系統(tǒng)、水電無線節(jié)能及能效管理系統(tǒng)、臨建空氣能空調(diào)及熱水控制、廠區(qū)風(fēng)能太陽能路燈控制系統(tǒng)、工地雨水回收及屋面噴水降溫控制系統(tǒng)、辦公區(qū)屋面光伏發(fā)電節(jié)能系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的實(shí)施對工地及其周邊的環(huán)境有利無弊。

3.和諧工地

智慧工地的運(yùn)用在整個施工的最前端，在項目施工的一線現(xiàn)場，若工地上有突發(fā)狀況的發(fā)生，往往會影響到工地的穩(wěn)定，企業(yè)的正常工作會受到干擾，從而影響社會的安定。因而，創(chuàng)建和諧工地既有利于保證工地現(xiàn)場的穩(wěn)定，又有利于促進(jìn)企業(yè)的和諧發(fā)展，最重要的是，有利于構(gòu)建和諧社會。從中央到地方，從企業(yè)到工地，都十分重視和諧創(chuàng)建，創(chuàng)建和諧工地已具備了良好的社會環(huán)境。

和諧工地使用的系統(tǒng)包括勞務(wù)門禁管理系統(tǒng)、施工人員定位系統(tǒng)、無線智能廣播系統(tǒng)、食堂及超市消費(fèi)管理系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的運(yùn)用將會使得和諧工地逐漸成為和諧企業(yè)、和諧社會的一個文明窗口。

4.智能工地

智能時代的風(fēng)暴已經(jīng)融入了我們生活的每個方面，智能手機(jī)、iPad等移動終端智能設(shè)備已經(jīng)成為我們生活的必需品。智能工地就是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為建筑施工質(zhì)量安全管理提供了先進(jìn)的技術(shù)手段，通過安裝在建筑施工作業(yè)現(xiàn)場的各類傳感裝置，構(gòu)建智能監(jiān)控和防范體系，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法和技術(shù)在監(jiān)管中的缺陷，實(shí)現(xiàn)對人、機(jī)、料、法、環(huán)的全方位實(shí)時監(jiān)控，變被動“監(jiān)督”為主動“監(jiān)控”。

智能工地運(yùn)行的系統(tǒng)包括工程質(zhì)量管理協(xié)作平臺系統(tǒng)、廠區(qū)無縫 AP覆蓋系統(tǒng)、3D掃描及打印技術(shù)、智能無人值守電子磅秤系統(tǒng)、BIM+VR體驗管理系統(tǒng)、智能觸控信息展示系統(tǒng)、智慧工地控制機(jī)房、互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程會議系統(tǒng)等。智能工地能夠有效提高建筑施工質(zhì)量，這些系統(tǒng)的運(yùn)行能夠使我們的建筑行業(yè)更加高效和安全。

智慧工地是智慧城市理念在建筑工程行業(yè)的具體體現(xiàn)，平安工地、綠色工地、和諧工地、智能工地的創(chuàng)建是其重要表現(xiàn)。這不僅是一項功在當(dāng)代、利在千秋的社會工程，同時，也是一項規(guī)模宏大、任務(wù)非常艱巨的系統(tǒng)工程。但由于難度大，情況復(fù)雜，還需各界共同努力，共同實(shí)現(xiàn)精益建造、綠色建造和生態(tài)建造，最終推進(jìn)建筑業(yè)信息化的全面升級。