“智慧工地”在公路工程項目中應用研究

(福建船政交通職業學院,福州 350007)

引言

“智慧工地”是指構建具有PC端和移動端的“智慧工地云平臺”，對施工工地涉及到的“人、機、料、法、環”等方面實現信息化的有效監管[1-6]。

簡單地說，就是讓建造工地通過物聯網、二維碼、BIM、大數據、移動互聯網等信息技術的應用，具有“智慧”，減少對人的依賴，一方面能盡量減少人的不穩定因素給工地管理帶來隱患，另一方面通過信息技術的應用提高工地工作效率，實現企業信息化管控，提高管理水平，降低企業管理成本。可以說，“智慧工地”將是工程項目管理必要的發展趨勢。目前，“智慧工地”在“點狀”或者“塊狀”(如房建領域)項目中應用日益成熟[7-9]，公路工程項目一般是線性工程，涉及面廣，涉及到道路、橋梁及隧道工程，由于施工條件和環境的限制，不可預見因素多，施工控制點多，管理內容跨度大，施工中存在一定的質量和安全管理問題。本文從某實際公路工程項目出發，分析了“智慧工地”在此項目中的應用情況，并對其隧道施工人員機械信息化管控技術優化研究，提高其適用性和可推廣性，以期為其他類似工程提供參考。

1 “智慧工地”應用分析

1.1 設計理念及總體架構

基于系統管理平臺實現參建各方的協同管理及建立高效智能監管管理模式，“智慧工地”建立符合現代項目管理理念的工程項目管理體系。針對確定的項目管理體系，采用信息化手段固化應用，協同管理，及時傳遞信息，提高工作效率。通過分解工作管理工作單元實現工程質量、安全的動態管理，從而建立范圍廣泛的、可視化的、動態的輔助項目質安監管體系，為工程數據分析、溝通協調、問題解決等提供方便。

“智慧工地”搭建的信息平臺實現項目的動態管控，設計理念及平臺總體架構如圖1所示。基于工程物聯網與信息技術建立云端信息平臺，并將應用延伸至現場(移動化微信應用)，建立智能化，移動化，預警化的業務監督。對工程各工序作業進行全方面動態監管，實現工程單元的程序化、協作化、預警化監控。

圖1 “智慧工地”設計理念及總體架構

1.2 信息技術支持

“智慧工地”涉及到的信息技術范圍廣，包括物聯網、BIM、大數據、云計算、移動互聯網等技術[10-14]。智慧工地信息技術支持結構圖見圖2所示。

通過各種信息技術實現工地的智慧管理。通過二維碼、RFID、傳感器[15]等實現對“物”的識別，再通過現有的互聯網、無限通信網絡等實現數據的傳輸，最后通過云計算、大數據、中間件等技術實現對物品(包括人、機、料、法、環)的自動控制與智能管理。

圖2 智慧工地信息技術支撐結構圖

2 背景工程介紹

2.1 工程概況

本背景工程為某國省干線公路工程，路線全長9.395km，項目設計標準為二級公路，設計速度采用60km/h，雙向四車道，路基寬度18m，瀝青混凝土路面，主要工程量有：長隧道2座2 890m，大橋4座1 174m。

2.2 智慧工地構建

2.2.1 信息總指揮中心建設

工地項目部設置信息總指揮中心(見圖3)，配置4IN1拼接大屏，匯聚顯示整個項目重要數據。同時設置了監控、定位、環境監測、車輛調度等幾大系統。配合視頻監控系統開通遠程廣播、IP對講，協調調度，遠程控制等功能,全面提升了項目的管控水平。

圖3 信息總指揮中心圖

2.2.2 視頻監控系統

(1)遠程監控系統

采用先進的計算機網絡通信技術、視頻數字壓縮處理技術、視頻監控技術和安全監測技術，所采集視頻信號并入揮指中心大屏，項目管理人員可以有效加強建筑工地施工現場的安全防護管理，實時監測施工現場安全生產措施的落實情況，對施工操作工作面上的要素等實施有效監控。

(2)網絡IP遠程廣播系統

本系統中的網絡IP遠程廣播系統是利用計算機和通訊等技術，以傳統廣播系統為基礎，由計算機來進行控制管理的廣播系統。本廣播系統具有穩定性、實用性、兼容性、靈活性等功能。結合現有的網絡、視頻系統，可實現指揮中心通過大屏視頻、語筒遠程語音指揮各分中心管理、組織人員協同作業。為排難、施工、管理等方面提供一條更為快捷的信息通道。見圖4所示。

圖4 工地現場監控系統

圖5 工地現場人車管理系統

2.2.3 路橋隧定位系統

(1)車輛、人員進出管理系統

在隧道口設置人車分流，同時設置人臉識別裝置(見圖5)，人員和車輛進出信息在信息中心及LED大屏上顯示，極大地方便了項目管理者對人員和機械設備的實時管控。

(2)GPS工程車輛定位系統

GPS工程車輛系統，通過采用最新的GPS定位技術+互聯網云平臺，構建一個由指揮中心監管各工地生產、車輛派遣、作業調度情況，同時協調工地用車，生成一套直觀的及時指揮調度、精確GPS定位的生產調度系統。

(3)隧道人員定位系統

隧道人員移動實時定位智能化管理系統系統(見圖6)：利用無線、有線通訊網絡作為主傳輸平臺，相應的終端等設備與系統掛接，通過移動定位管理平臺，從而實現對區域內移動物體的全方位智能化管理。可以實現洞內人員的精準定位，以及行為軌跡跟蹤。

2.2.4 環境監測與聯動除塵系統

通過環境監測系統對施工現場揚塵、噪聲與霧霾監測，將數據顯示在指揮中心大屏上(見圖7)。同時，在施工現場設置聯動霧炮機等噴淋系統既可進行手動噴霧降霾，又可實現PM25檢測后聯動場區內的各個霧炮機等系統自動噴霧降霾，實現工地環境綜合治理工作。治理揚塵污染，不僅有利于大氣環境質量的提高，對于改善施工人員的生活工作環境也具有積極意義。

所有環境監測數據經云平臺，直接接入信息中心大屏，信息中心可實時觀測現場環境數據，并傳導至降塵系統聯動控制。

圖6 路橋隧定位系統

圖7 工地環境監控系統

2.2.5 梁片智能噴淋云控系統

梁片噴淋養護系統，是針對梁片養護的需求，結合互聯網與物聯網技術而開發集成的。梁場施工養護人員，只需在電腦觸摸操作平臺輕輕觸摸點擊，就可開啟或關閉相應臺座上的噴淋系統，對梁片進行養護，也可以掃描二維碼下載安裝一個APP，進行遠程操作(見圖8)。噴淋云控制系統可以根據養護需求，設置定時、周期養護，大大節省人工的同時，也將梁片養護做得更加周到、細致。

圖8 梁片智能養護云控系統

2.2.6 二維碼信息管理系統

二維碼系統是施工工地結合目前存在的一些信息管理薄弱現狀而引入的“二維碼+互聯網+云技術”的一種解決方案，從而實現關鍵數據集中管控，在本梁場的實際應用中，二維碼可用于協助管理每片梁生產的各道工序，全程監控，上傳信息平臺。通過掃描對應梁片二維碼，可查看該梁片的梁片信息，包括原材料信息、施工過程質量控制記錄、梁片養護記錄，張拉壓漿數據等信息，管理人員通過二維碼可追溯梁片施工過程的每一道工序、工藝、安全、質量及相關責任人(見圖9)。通過智能化管理更好地實現數據集中管控，進一步提升施工質量及安全管理。

圖9 二維碼信息管控平臺

3 成效綜合分析

通過對“智慧工地”的應用分析，結合具體的工程實例開展智慧構建，實現工地的有效監管，主要應用成效體現在以下四個方面：

(1)應用物聯網、BIM、云計算等技術建立一個先進、務實、高效、安全的信息管理平臺，以實現項目綜合管理、建設項目動態管控、數據聚合匯報應用、遠程視頻監控等業務管理信息化應用，提高對施工班組和施工人員管理效率；

(2)建立的項目管理系統具有統籌管理、智慧監管等功能。同時，確保建設項目時刻處于動態的受控狀態，并按照項目既定的項目建設目標要求，完成各項建設任務；

(3)針對公路工程項目的特殊性，涉及到爆破，開挖等危險工序，信息管控平臺的搭建解決了最后一公里的問題，極大地實現了工地生產的安全管控；

(4)通過Internet網絡，用戶可在任何地方、任何時間利用移動端(平板電腦或者手機)遠程查詢和監控工程管理，基于移動式的應用系統專門為項目管理者考慮設計。