西湖大學項目智慧工地信息化探索和實踐

崔 滿

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

時代的進步、工程管理的復雜度，都在要求建筑施工管理必須實現與互聯網的融合，主動走進信息化時代。在移動互聯、物聯網、云計算、大數據、傳感器和RFID（射頻識別）等技術應用于建筑施工管理以前，傳統的管理技術手段，無法使建筑企業或施工企業做到精細化管理。但建筑行業信息化時代的到來，云計算、物聯網、傳感器以及RFID的發展和成熟，將徹底改變這一被動局面，從而實現建筑行業的信息化、精細化管理手段[1-3]，同時，也真正體現“安全生產、科學管理、預防為主、綜合治理”的全新項目管理理念。

1 項目簡介及信息化目標

西湖大學是一所“高起點、小而精、研究型”的高等院校，未來將成為中國頂尖創新人才的搖籃（圖1）。

項目位于杭州市西湖區雙橋單元，校園總體規劃總建筑面積約695 000 m2，地上建筑面積約522 500 m2。首期范圍包括學術環、學術交流中心、學術會堂、實驗動物中心以及行政辦公樓、教師周轉公寓、師生服務中心等單體工程。西湖大學智慧工地信息化目標為：

圖1 西湖大學總體效果圖

1）項目層面：以BIM（建筑信息模型）模型為基礎，以建造全過程信息化為主導，提升項目精細化管理水平。

2）企業層面：構建“智慧工地”標桿性工程，打通建造與運維數字信息，加快企業信息化轉型進程。

2 智慧工地信息化的實現路徑

西湖大學信息化圍繞2條路徑展開：

1）現場信息化：以“人、機、料、法、環、測”為核心，橫向覆蓋項目管理各個條線（圖2）。

2）過程信息化：以物料管理為主線，縱向貫穿招采、運輸、安裝、驗收施工全過程。

3 現場信息化

圖2 西湖大學智慧工地信息化平臺

整合采集現場各類智能識別、監測設施數據，基于信息化平臺進行數據邏輯分析，從而為現場管理提供數據信息支持。

3.1 人員實名信息管理

針對參建單位及人員工種眾多的情況，完善人員實名信息庫，將人員姓名、年齡、工種、進出場日期等16項信息納入平臺管理，工人進入現場接受人臉識別，形成考勤記錄明細。

針對務工人員考勤記錄，可進行姓名、工種、單位、時間區間上的篩選，并形成數據輸出，輔助現場勞動力管理。對整個參與工程建設的務工人員，做出一系列數據分析，例如：截至土建階段，木工、鋼筋工和雜工占據了大多數，而從年齡層次上看，40～49歲，50～59歲的工人也是人數占比最大的2個群體。

除考勤管理外，智慧工地加強對超齡務工人員的管理，平臺具備數據分析功能，根據管理需要，可將違規超齡人員或臨近超齡紅線人員信息篩選出來，輔助依法合規用工管理。

3.2 現場車輛管理

西湖大學車輛管理包括：對車輛進出場管理、現場違停監控管理，以及結合智能地磅對運輸材料車輛的稱重管理。隨著工程進展及施工節點迫近，車輛違規停靠現象出現增多趨勢，根據某段時期內數據顯示，現場共發現42項違規停靠事件。

3.3 基坑變形監測

在基坑變形監測中，信息化平臺整合基坑沉降、水位、傾斜數據等信息，項目管理人員可隨時調取沉降變形曲線資料，同時，平臺設定變形報警值，一旦發生危險情況，第一時間將最大變形位置信息發送至項目人員。截至2020年6月30日，該平臺模塊已累計運行464 d，總計報警181次。

3.4 現場標準養護室養護監測

現場智慧工地信息平臺，以數字或圖像形式實時顯示記錄溫度、濕度等各項參數，當監控數據出現異常時，系統報警提醒技術人員查找問題，排查故障。

3.5 高支模應力應變監測

西湖大學智慧工地平臺對接高支模監測系統，實時監控沉降、應力應變趨勢和桿件穩定狀態，全天候信息記錄并上傳平臺，數據異常則警示管理人員及時采取措施，將隱患消除在早期階段。

3.6 綠色工地監測

西湖大學智慧工地系統對接現場環境監測設備，實時反饋現場揚塵、噪聲、空氣溫濕度數據，水電能耗智慧抄表，為現場創建綠色文明工地提供信息支持和決策依據。

根據數據統計，2020年6月共計14 d雨天，其中中雨為6 d，截至6月底，項目總計用電量為614萬 kW·h，總用水量為42萬 m3。

3.7 人員安全行為監控

為打造現場平安工地，對務工人員進行安全帽智能監控，判定違規人員姓名及單位信息。

現場布設基于AI（人工智能）圖像采集系統，判定違章作業行為，并及時反饋至平臺及移動終端，輔助現場管理人員發出指令，實施監管職責（圖3）。

圖3 現場操作安全行為監控

3.8 大型設備安全運行監控

將塔吊以及人貨梯等大型設備運行信息對接智慧工地系統，全面記錄操控人員信息、機械狀況、實時吊運荷載、工作路徑及天氣因素等關鍵信息，通過全局計算，在群塔作業期間可發出碰撞預警，對人貨梯運輸超載現象進行智能判斷，必要時進行電子限位制動，防止造成重大安全事故。

3.9 現場協同管理

西湖大學智慧工地管理體系，具備快速反應系統功能。在現場巡檢中，管理人員發現質量、安全問題時，可在移動終端發起整改指令，要求相關責任人限期整改，實現檢查—整改—復查的閉環管理，高效動態地提升現場管控能力。

從現場發現問題、發送整改通知、責任單位整改到最終的審核通過，實現問題的閉環處理流程。除使用手機APP之外，平臺對現場問題逐條記錄，分類管理，對問題狀態、是否延期等進行明細匯總，便于問題跟蹤。

3.10 構建現場信息數據庫

西湖大學智慧工地管理體系，具備數據庫系統功能。將一段時間內所發生的設計、技術、質量、安全等問題詳細記錄在案，根據區域、問題類型、發生原因分類統計，現場管理人員借助大數據的優勢，掌握問題分布規律，有針對性地調整下一步工作重心。

對于各類問題、總數是多少、已解決多少項、現場各區域現場問題的分布等，系統平臺提供了一個詳細的數據分析。

4 過程信息化

在西湖大學建設中，為貫徹全過程信息化理念，將過程信息化作為西湖大學的重點工作進行部署。對一個設備，一批鋼筋或混凝土，一件鋼構件，一批幕墻鋁材、玻璃，各種裝飾材料等等，從招標采購階段開始，將信息化管理縱向貫穿于運輸、安裝、驗收等全過程。

1）對各專業BIM模型進行合模處理，查漏補缺。建立材料設備清單與合同供應商目錄，避免漏項。

2）按照現場檢驗批相同的劃分方式，拆分各專業模型，構建與現場工程實際一一對應的虛擬BIM模型。

3）將某一檢驗批次的模型量、下料的計劃量以及現場的實物量數據匯總，從而得出與現場一致的“三量”比對結果。

通過“三量”比對，把握現場計劃可靠度，在此基礎上優化施工計劃，及時糾偏。

過程信息化的最終目標，即將施工過程中的重大節點、重大情況翔實記錄，收集貫通建造與運維的數字信息，構建完整的施工全過程信息數據庫，在實體工程整體交付的同時，提供業主一份完整的數字孿生信息成果。

5 結語

西湖大學以打造上海建工智慧工地標桿工程為目標，研究基于信息化技術的智慧建造，構建集“數據采集、信息記錄、數據分析、快速反應”為一體的智慧工地平臺系統。以“人、機、料、法、環、測”為核心，橫向覆蓋項目管理各條線，涵蓋人員、車輛、現場監測、技術、質量、安全、進度、資料等關鍵環節；以“材料管理”為主線，縱向貫穿項目建造全過程。以BIM模型為載體，整合項目設計初始信息、施工過程信息和竣工運維信息，在項目竣工的同時實現數字化交付，為未來西湖大學智慧運維提供數據信息基礎。

[1] 謝瑋成.淺談"智慧工地"的應用與發展[J].中國房地產業,2017(23): 43.

[2] 中國建筑業協會工程建設質量管理分會.施工企業BIM應用研究 [M].北京:中國建筑工業出版社,2013.

[3] 英自昱,岳磊,劉滿玲.打造智慧工地,助力智慧城市[J].智慧建筑, 2014(3):49-51.