高架橋工程中的智慧工地平臺建設與應用

戴 風

上海浦東工程建設管理有限公司 上海 200127

隨著我國經濟步入新常態，新型城鎮化建設的不斷推進，建筑行業也正逐步轉向走綠色、智能、精益和集約的可持續發展之路[1-4]。近年來，隨著云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、BIM（建筑信息模型）等先進信息技術的不斷發展且日趨成熟，傳統建筑行業可以借助這些新技術、新方法，實現施工現場的智慧化、平臺化管理，從而改變相對落后的生產方式，提高項目整體管理水平，進而促進建筑業的持續健康發展。

住建部信息中心在2017年的調查結果顯示，目前全國建筑企業智慧工地應用情況，其中用于人員管理的有43.88%，用于進度管理有44.30%，用于成本管理的有43.25%，用于施工策劃的有41.35%，用于文檔協同的有39.66%，用于質量管理的有39.03%，用于安全管理的有38.82%，用于機械設備管理的有37.98%，用于物料管理的有37.98%。智慧工地建設已然成為當前建筑工程領域的熱門趨勢，開展智慧工地建設也是實現建筑工程精細化管理的最優途徑。

1 工程概況

上海市龍東大道改建工程全線市政高架橋梁采用預制裝配新型施工工藝，全長約13.85 km，是上海中心城區“一橫三環+十字九射”快速路系統的重要組成部分，是浦東新區串聯內環、中環、外環及郊環的重要快速化改建通道。項目施工管理主要包括以下特點及難點：

1）建設場地狹長、人員進出管理困難：市政路橋項目施工場地屬于典型的狹長形布置，近14 km的沿線施工場地，出入口眾多，施工人員和機械設備進出情況難以準確掌握。

2）周邊環境復雜，環境保護要求高。本工程施工沿線需跨越外環高架、道路交通及河道暗浜等，施工時需嚴格控制周邊地表沉降或開裂的發生，周邊環境保護要求高。

3）工程規模大，安全管理難。本工程涉及單位和人員眾多，安全管理人員有限，尤其是對于分包單位的人員安全管控難以落實。

4）綠色施工管理困難。項目周邊分布大批高密度住宅社區，綠色、文明施工管理要求高。

2 智慧工地平臺建設

2.1 平臺建設目標

平臺建設的總體目標是以綠色、環保、智慧為核心，遵循促環保、升效率、降風險的基本原則，緊緊圍繞現場多條件約束下的“人、機、料、法、環”精細化施工管理難題，重點圍繞建筑施工信息集成化、定量化、實時化、智慧化、可視化管理，充分利用視頻監控聯動、物聯網、圖像（視頻）內容識別以及大數據等先進信息技術，搭建基于物聯網的智慧工地管控平臺，實現多端口（電腦端、平板電腦端、手機端、大屏端）數據內容遠程實時更新、動態過程展示，最終實現施工全過程管理（圖1）。

圖1 “智慧工地”平臺建設總體要求

通過建立集人員管理、設備管理、視頻監控、安全監控和環境監控各個子模塊于一體的智慧施工管控平臺，對施工現場生產活動所涉及的人員、機械、物料、方法、環境等關鍵要素全程全時、高效有序、數據開放共融共享管理，確保施工全過程管控全面聯網、業務協同、智能應用，實現“防患于未然，全周期管理”。

2.2 平臺主要功能

2.2.1 工程信息集成化展示

龍東大道改建工程包括管線搬遷、樁基施工、承臺澆筑等多個分項工程，涉及人員機械眾多，智慧平臺應當能快速收集、梳理、統計、展示各類人機材等工程信息。

2.2.2 過程進度實時化反映

常規工程管理主要依靠人員巡檢或文本登記，從下至上層層傳遞，過程煩瑣誤時。建立的智慧平臺應當能準確快速反映整體工程進度和某專項工程工序的施工狀態，實現對各高風險工程和關鍵工序施工過程的實時化管理。

2.2.3 敏感環節智慧化管理

智慧平臺的核心是智能化管控，平臺能對關鍵施工環節及施工風險進行預警和管理。結合遠程視頻技術，能對施工高風險區域實現風險提示和分級預警功能；可以自動對現場違規操作等進行有效記錄。

3 智慧工地平臺應用實踐

3.1 人員智慧管控

人員智慧管控基于視頻+物聯網技術實現施工人員實時分類管理，隨時掌握施工現場作業人員情況，配合其他硬件實現系統高效多部門遠程聯動管控。

3.1.1 勞務實名制

龍東大道項目規模龐大，高峰期日均用工量近千人。建立勞務實名制管理模塊，通過對工人進場信息的全方位錄入，強化現場合法用工管理以及保證工人工資的按時足額發放。

3.1.2 進出場人員考勤管理

結合安全帽識別和人臉識別，對進出施工安全通道的人員自動開展進出人員歸屬單位、歸屬工作區域的雙重認證，對于非本區域的闖入人員進行語音警告。智慧平臺通過多閘機組網實現對施工人員實時分類考勤管理，可實時顯示在場人數與工種分布，智能統計日、周、月流量，如圖2所示。

圖2 出入信息實時展示和統計

3.2 機械設備智慧管控

機械設備信息化管控平臺實施內容主要包括設備信息遠程管理、設備入場信息化審核、設備日常巡檢管理、高風險性設備安全管控。

3.2.1 設備信息遠程管理

搭建機械設備信息化管控平臺，系統展示現場設備數量、使用狀況，平臺具有電腦端和平板電腦端，讓項目管理人員隨時隨地可查看現場設備使用情況（圖3）。

圖3 現場設備使用情況統計

3.2.2 設備入場信息化審核

機械設備通過信息化入場審核模塊進行流程管控。在入場時機械設備提前粘貼二維碼標簽，標簽信息包括設備型號、制作部廠商、操作人員信息，在入場前現場管理人員可通過手機端直接快速查詢設備相關信息。監理及相關審核人員具有審核權限，經現場審核通過后方可允許設備進場和使用。項目管理人員可以通過設備管理平臺查看設備資料及入場時間。

3.2.3 設備日常巡檢管理

對應大型設備，如吊機、樁機等，設備管理平臺通過巡檢管理模塊進行現場管控，設備負責人將設備維護信息，包括文字、圖片，定期上傳至二維碼信息庫，監理可隨時通過手機端查看維護記錄，并記錄設備違規使用情況。項目管理人員可以通過設備管理平臺查看設備在場應用情況和違規使用情況（圖4）。

圖4 設備日常巡檢管理

3.3 視頻安全監控

3.3.1 人員行為安全管控

通過視頻場內人員行為管控技術。平臺結合安全帽識別和遠程視頻監控技術，自動識別區域內人員是否佩戴安全帽、安全帽佩戴是否正確，對未佩戴情況自動進行語音提醒，并以彈窗方式及短消息、微信等多途徑通知管理人員，確保施工現場安全帽的正確佩戴，保障工人安全。

3.3.2 高風險性設備安全管控

對于高風險設備，如電箱等，設立設備安全管控模塊，要求設備維護人員定期采用照片拍攝上傳方式記錄設備維護情況和設備安全狀況，監理可現場掃描設備二維碼查看設備維護記錄，快速上傳違規使用情況。

3.4 環境智慧管控

環境智慧管控技術基于自動監測環境傳感器，結合物聯網、云計算和無線網絡通信技術，對施工現場的揚塵濃度、噪聲等級進行監測。通過前端監測設備采集揚塵濃度，后臺數據處理系統自動分析污染等級并發出預警，輔助管理人員有效控制揚塵濃度（圖5）。

圖5 智慧工地環境監測曲線分析

平臺提供自動觸發、人工干預2種管控模式，可進行手動、自動切換設置。在設置為自動狀態時當揚塵濃度達到設定值時系統會自動開啟噴淋作業，直至揚塵濃度降低至設定最低值時自動關閉，也可以手動遠程開啟現場噴淋系統和霧炮機等設備，實現施工現場按需降噪、降塵（圖6）。

圖6 噴淋和霧炮設備聯動

4 結語

本文圍繞上海市龍東大道改建工程的特點及管理重難點，充分融合現有的移動互聯網、大數據、云計算、智能化等先進的信息化技術，著力打造“智慧工地”管控平臺，助力項目成功實施。

通過體系規劃、信息主導、技術創新，搭建基于物聯網的“智慧工地”管控體系，實現施工真實環境、數據、行為的交互、感知、決策、執行和反饋，為管理者決策提供參考依據，有效解決了施工策劃、施工控制、決策分析方面的管理問題，推進了施工管理智慧化、生產智慧化、監控智慧化、服務智慧化，讓工地成為了一個具有數字化、在線化和初步智能化特征的“生命體”。

其中，人員智慧管控模塊采用了人臉及安全帽識別一體化考勤技術，對施工人員進出場信息進行實時采集動態顯示，同時采用勞務實名制管理方法對勞務人員的超齡、特殊工種的資質完成有效管理。設備機械智慧管控模塊采用了“一機一碼”的方式實現設備信息遠程管理、設備入場信息化審核、設備日常巡檢管理、高風險性設備安全管控。視頻安全監控模塊采用了視頻內容識別AI（人工智能）算法，完成對場內施工人員行為安全性的判定及預警。環境智慧管控模塊采用基于自動監測環境傳感器，結合物聯網、云計算和無線網絡通信技術，自動分析污染等級并發出預警，實現施工現場按需自動化降噪、降塵。

[1] 毛志兵.推進智慧工地建設 助力建筑業的持續健康發展[J].工程管 理學報,2017,31(10):80-84.

[2] 曾凝霜,劉琰,徐波.基于BIM的智慧工地管理體系框架研究[J].施工 技術,2015,44(10):96-100.

[3] 薛延峰.基于物聯網技術的智慧工地構建[J].科技傳播,2015(15):64.

[4] 歐蔓麗,曹偉軍.建筑業智慧工地管理云平臺的研究及應用[J].企業 科技與發展,2017(8):50-52.