建設工程項目智慧化管理方式的研究和運用實踐

陳裕剛

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

自黨的十九大以來，數字經濟蓬勃發展，數字中國、網絡強國、智慧社會將成未來創新型國家的重要特征。隨著2014年《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》的提出， “大力推動新一代信息技術創新應用，加強城市管理和服務體系智能化建設”已經成為工程項目現代化管理的發展方向。

目前我國工程項目智慧化管控仍然處于起步階段，主要體現在：管控方法單一，目前常見的管控方式只有視頻監控、門禁管控，缺乏其他信息化管控手段；管控對象不全面，對于設備、現場安全的管理手段缺失。如何綜合應用各類信息化手段，對項目現場進行全面智慧化管控是每個項目管理人員都迫切需要解決的難題[1-4]。

1 工程背景

龍東大道改建工程位于上海市浦東新區，是浦東新區東西向主干道，西起羅山路立交，東至G1503，全長13.85 km。

作為該工程的一個標段工程，本項目西起金橋路路口，東至華東路路口，全長6 225 m。工程主要內容包括新建主線高架橋和匝道橋、S20（外環線）立交改建、地面橋改建以及地面道路改建和排水工程等。橋梁工程除基礎承臺結構，下部和上部結構均采用預制裝配化施工工藝技術，預制裝配率達90%；建設施工期間必須保持既有道路暢通運行，工期12個月。

2 信息化管理策略

2.1 信息化管控需求分析

本工程建設規模大，參與人員眾多，工程特點主要包括以下幾點：

1）建設場地長、人員設備管理難。本工程長達6 km，出入口多，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，安全管控風險高。本工程施工沿線需要跨越外環線、地面河道以及眾多路口，施工不能對周邊道路造成沉降和開裂，環境保護要求高。

3）工程規模大，安全管理難。本工程涉及的單位和人員眾多，總包人員有限，施工高峰期間，9個路段及外環立交共10個點同步施工，現場管理力度要求極高。鑒于常規項目管理方法并不能達到施工要素精細化管控的目的，本項目需要采用智慧化管控方法。

2.2 智慧化管控目標

為更全面地對現場進行全方位管控，通過安裝在建筑工地作業現場的各類監控裝置，基于BIM技術，打造智慧大腦平臺，構建智能監控和防范體系，有效彌補傳統方法和技術在監管中的缺陷，將龍東大道改建工程打造成全面智慧型管理實踐工地，實現對人員、機械、材料、環境的全方位實時監控，變被動“監督”為主動“監控”，大力提升了項目管理水平（圖1）。

圖1 管理平臺首頁

3 智慧化管控方法

3.1 BIM信息化全過程管控

本項目采用BIM技術建立起三維高精度建筑模型，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。

BIM技術充分應用于本項目全階段。項目前期階段，采用BIM技術對全線現狀管線及復位管線搬遷碰撞模擬，避免常規設計圖紙無法將整條道路下對應的管線情況完全表達的弊端，直接通過模型檢測出管線的碰撞，從而在真正施工時避免這些問題發生，減少因設計變更和返工造成的損失（圖2）。

圖2 三維管線模擬

設計出圖階段采用三維建模，可以直接反映局部配筋區域產生碰撞的現象，便于藍圖出具前進行優化調整，減少了后期施工過程中產生的問題，確保現場的正常有序 施工。

現場施工階段，將工程施工節點根據技術方案進行三維動畫模擬，將施工全過程通過BIM技術進行1∶1設計，通過數據對比和模擬分析，找出不同解決方案的優缺點，得到最優方案。確定好方案后，直接轉換成視頻形式，采用視頻交底，確保所有施工人員都能清晰了解每個施工工序，減少后期因為施工不當問題而產生的窩工返工情況（圖3）。

圖3 施工模擬

3.2 人員智慧化管控

針對施工現場人員進出頻繁的現象，建立智慧門禁系統進行人員智慧化管控。系統后臺錄入現場管理人員及作業人員信息，門禁攝像頭采用先進的人臉檢測識別儀，通過后臺數據錄入的比對，精確實現人臉檢測、跟蹤、識別。務工人員來到工地后通過人臉辨別，檢測到是屬于名錄內的人員便立即打開閘機放行。

通過智慧大腦平臺可直接顯示每一個區域范圍內，施工作業人員總數，并實時反映管理人員和作業人員到崗人數（圖4）。

圖4 人臉安全帽配搭識別一體機

3.3 機械設備智慧化管控

系統關聯現場車禁控制及大門車輛識別裝置，可實時反映當日到達現場機械設備數量情況，實現機械設備進出的智慧化管理。

工地現場可以通過二維碼掃描方式對機械設備作業狀態進行備案和辨識，現場巡檢人員無需翻閱設備資料，通過手機端直接現場查看設備狀態。平臺建立設備信息化審核備案流程，授權監理等人員檢測設備后，直接通過微信端出具檢測合格證明，將待檢設備直接自動轉換為作業機械，大大簡化審核流程，提高設備審核效率。

3.4 環境智慧化管控

根據相關環保規范要求，在鄰近敏感建筑（小區建筑、學校等）施工場地圍擋內，配置揚塵監控設備，同步監測空氣中總懸浮顆粒數、噪聲等數據。

本項目針對工程范圍內存在敏感建筑、主干道路交叉口及易產生揚塵區域，在圍擋內側上部安裝噴霧系統。當發生揚塵超標，自動開啟圍擋噴霧系統或霧炮。抑塵過程中仍持續監控，待空氣中總懸浮顆粒數降至標準值以下后，停止抑塵。

通過智慧大腦平臺，可直接查詢任意一段時間內揚塵情況，針對存在揚塵超標現象，選擇是否開啟圍墻噴霧或霧炮機等聯動措施，并遠程查看揚塵超標啟動抑塵措施后的抑塵效果（圖5）。

圖5 環境監測模塊

3.5 預制構件智慧化管控

建立PC構件系統綜合平臺，通過對每個構件的下單、生產、倉儲、運輸、吊裝等全過程管理，實現預制構件智慧化管控（圖6）。

圖6 預制構件系統模塊

下單：總包單位根據每月生產計劃，通過平臺對預制構件公司進行下單。

生產：構件公司收到訂單后，立即對所需生產的構件編制加工生產計劃，進行鋼筋翻樣，加工胎座確認以及生產場地清理。待原材送檢合格后方可投入加工生產，生產過程中各個工序制作及驗收過程資料及影像可即時反饋至平臺。

倉儲：構件生產完成后，在構件上部張貼唯一性標識，記錄構件信息和倉儲位置。

運輸：施工現場基于標識碼，通過平臺下達運輸訂單。構件公司安排車輛進行吊裝上車。構件上車后，構件公司管理人員掃描標識輸入構件運輸信息。施工現場人員可通過App查看構件物流運輸狀態及位置。到達現場預驗收完成后通過App進行構件簽收確認。

吊裝：構件吊裝前掃描標簽輸入起重吊裝機械、起重員、指揮員信息、吊裝時間。吊裝完成經驗收合格無誤后最終確認完成。

3.6 現場安全智慧化管控

結合視頻監控技術，實現對施工現場的安全管控。本項目對施工區域部分進行全覆蓋監控攝像頭布設，并對工地大門配備高清攝像頭進行實時監控。通知智慧大腦平臺可以查看現場各個攝像頭布置位置，點擊攝像頭可以直接查看現場監控情況，對球機攝像頭還可進行角度調整，該平臺技術具有云臺控制及回放功能。

監控系統攝像頭具備安全帽未戴自動識別功能，發現人員擅自摘掉安全帽，監控系統立即拍下視頻照片，直接傳輸至門衛室報警，并推送相關管理負責人員立即處理。后期將同步開發場內吸煙報警、圍擋缺失、人員倒地等智能識別功能（圖7）。

圖7 場內安全帽未戴報警系統

4 結語

智慧建造的目標是提升工程質量、進度和效益，包含了建造技術智慧化、管理智慧化兩個層面。“智慧大腦”平臺將傳統的施工工地和各類先進信息化技術進行深入融合，打通施工現場環境、施工全要素與周邊區域環境互聯互通的數據通道，緊緊圍繞人、機、料、法、環等關鍵要素，提高各種資源要素的利用效率，做到現場施工與城市運行和諧發展。

隨著在施工過程中的深入應用，信息化技術勢必在項目進度管理、施工組織、安全管理、質量管理、物資管理、成本管理等多方面都有很多有價值的應用點，實現“減負、降本、提質、增效”項目管理目標。

[1] 劉智敏,王英,孫靜,等.BIM技術在橋梁工程設計階段的應用研究 [J].北京交通大學學報,2015(6):80-84.

[2] 張秋信,劉天成.BIM技術在平塘特大橋設計中的應用[J].公路,2019 (9):27-31.

[3] 侯清文,周斌斌,夏玉柿.智慧工地系統在建筑工程管理中的應用 [J].工程建設與設計,2020(4):273-274.

[4] 王帥.BIM與物聯網在智慧工地建設中的聯合應用探討[J].江西建 材,2020(2):8-9.