大型市政項目中智慧工地平臺的應用

陳 燕 陳 禹

上海建工集團工程研究總院 上海 201114

隨著BIM、物聯網、大數據、人工智能等技術的發展，智慧建造新技術在施工現場的應用極大改善了建筑業的技術水平和管理水平。2016年國家發布的《國家創新驅動發展戰略綱要》中明確提到“加快工業化和信息化的深度融合，把數字化、網絡化、智能化、綠色化作為提升產業競爭力的技術基點”。

本文所介紹的“大型市政項目智慧工地管理平臺”符合該綱要中的戰略部署，符合《“十三五”國家科技創新規劃》的總體精神，也滿足《上海市科技創新“十三五”規劃》確定的重點任務需求。

1 大型市政項目智慧工地管理平臺策劃

在建筑行業的施工階段，工地信息化是實現智慧工地的主要手段之一，通過互聯網，將工程在施工過程中的人員信息、設備信息、監控信息等諸多信息流形成項目信息環，為現場施工智能化的管理、監控、統計分析提供支撐，從而實現智慧建造。

1.1 管理目標

本文智慧工地管理平臺的研究是基于大型市政項目，市政工程與其他建設工程相比，一般具有工程體量大、投資高、周期長、影響范圍廣、專業多、對周邊環境影響大、施工組織復雜、工程目標要求高等特點，這無疑給項目管理帶來巨大挑戰。因此，亟需通過基于BIM大型市政項目智慧工地管理平臺，對工程人員、設備、環境、監控的集成化管理，推動建設工程精細化、集約化管理，打通各階段、各專業、各參與方之間的信息傳遞，實現建設項目管理信息化。

1.2 解決思路

大型市政項目智慧工地管理平臺基于BIM技術，融合物聯網、互聯網等先進技術，實現工程管理人員與工程施工現場的整合[1-7]，圍繞項目的全生命周期建立一個支撐現場管理、互聯協同、智能決策、知識共享的智慧管理平臺（圖1）。

2 具體實施

智慧工地系統采用先進的物聯網技術，主要由信息采集層、網絡接入層、網絡傳輸層、信息存儲與處理層組成。如圖2所示。智慧工地系統將工地進出口的視頻數據、實名制考勤信息及時上傳到中心管理平臺。平臺融合多方數據，報警聯動抓拍、視頻、通知給負責人，方便現場管理方及時準確了解工地現場的狀況，有效提高項目管理和現場管理的效率。

圖1 平臺架構

圖2 系統架構

2.1 系統組成

系統組成分為三級架構，分別為以攝像頭、閘機為主的前端感知層；以交換機、通信線為主的傳輸層；以平臺軟件，數據存儲、計算分析為主的控制中心。

2.2 主要內容

1）人員管理。施工現場按照全國建筑勞務實名制標準進行項目建筑工人實名制信息錄入工作，錄入成功后，可在后臺系統查看在場施工人員的姓名、年齡、工種、公司、培訓證書等情況，為工程辦提供數據支撐，避免由于勞務問題影響工程進度。現場采用智能門禁系統，通過利用RFID卡片或IC卡片實現人員進出信息自動記錄和分析，門禁系統和人員管理系統融合，禁止非系統中人員進入，同時將進出人員實時顯示在大屏，同時門禁系統結合AI技術，實時監控進入工地人員是否佩戴安全帽，對未戴安全帽的人員進行拍照保存和提醒。此外，現場還通過施工人員佩戴的安全帽對其進行定位，定位精度在空曠范圍內可達30 cm，能夠實現人員的精確定位和軌跡查詢，這不僅可以在人員靠近危險區域時及時發出報警提示，還可以通過現場人員定位信息，調度安排現場人員工作任務，提高負責人調度工作效率。

2）設備管理。實現現場設備統一化管控，建立設備準入制，為每個施工設施設備打印1個二維碼或RFID身份牌，粘貼在施工設施設備上。當這些設施設備存在安全問題時，可以通過掃碼方式將問題關聯到相應的施工設施和設備。此外，可通過BIM模型展示設備所處位置，實現設備操作人員與設備一一對應。現場車輛進出口位置還設置了高清攝像頭和車牌識別裝置，自動采集出入車輛圖片信息，對汽車起重機、材料運輸車、渣土車出入未清洗上路和無證車輛入場清運等違法違規現象進行抓拍，實現工地設備車輛進出記錄及追溯，及時將違規違法信息反饋給監督人員，結合工地現場安全隱患排查處理方法，實現監督的閉環管理（圖3）。

圖3 設備管理界面

3）環境管理。通過物聯網技術對接施工現場環境監測傳感設備，可實時查看施工現場的總懸浮顆粒濃度、噪聲、風力、溫度、濕度等環境指標，如果超過預警程度，則自動提醒管理人員進行人工干預。現場基于BIM的揚塵控制系統，當現場揚塵數值達到揚塵監測預警值時，通過網絡數據傳輸到服務器平臺，并在三維BIM場布模型上高亮顯示報警點位，電腦端管理人員可根據報警信息調動霧炮機到事故現場，并一鍵觸發霧炮機和圍擋噴淋聯動系統進行處理，實現了建筑工地揚塵污染的在線監測、處理一體化管理，減少了現場霧炮機的數量。因此，基于BIM技術與現場環境監測設備相結合，可對施工現場的環境情況進行精準監控，開展綠色施工（圖4）。

圖4 環境管理界面

4）監控管理。平臺可獲取并集成現場所有遠程攝像頭的位置和數據信息，并可根據調用指令實時調取相關監控內容，滿足項目管理者對施工現場實施監控的需求。基于BIM技術的監控管理，滿足了傳統監控無法找到所需監控點位的需求，通過在BIM模型上布設與現場一致的監控點位，便于管理人員根據實際需求有針對性地查看所需畫面，有助于提高施工現場管理效率。現場所配置的攝像頭系統還結合了AI技術，對監控區域內未戴安全帽人員進行抓拍，規范現場管理安全，降低現場安全隱患（圖5）。

圖5 監控管理界面

3 平臺應用方式

本平臺基于B/S軟件架構，后臺程序運行于云端服務器，所有用戶通過網頁端和微信端登錄系統，根據用戶權限設置，賦予每一個登錄用戶使用系統的相關功能。

項目管理人員可以通過網頁端實時了解現場人員、設備、環境、監控相關情況，便于及時對現場發起的告警提示進行處理。同時微信端也可查看現場實時情況，支撐告警信息及時推送，為現場的安全施工保駕護航。此外，智慧工地平臺上的所有數據信息還可通過大屏展示的形式進行查看，適用于展示和匯報項目整體情況。如何使平臺有效應用是個難點，本項目主要從以下幾個方面落實。

3.1 操作便利性

沒有不用平臺的員工，只有不好用的平臺。現在總結下平臺的優點，首先是以業主為主導的平臺，有利于對項目做總體全過程規劃，對全參與方進行更有效的管控。其次，該平臺實現了設計、施工及與運維對接全過程應用。最后，操作便捷也是一大亮點，所有操作均堅持三步原則，點擊3次即可實現操作目的，并且線上根據線下設置工單，線下打印線上工單，避免很多平臺存在的線上線下重復工作的問題。線上發起問題，線下解決問題，線上關閉問題，實現線上線下聯動。

3.2 保障措施

平臺要落地實施必須要有相應的保障。首先是前期策劃，前期做好充分的調研，認真總結分析項目及行業的特點、難點，做好全面考慮。其次是實施標準，有了策劃，一定要做好各項標準制定，以確保原定目標有效開展。軟硬件配置，軟件開發一定要秉承可落地、便于操作原則。最后要制定考核辦法、實行過程審核，培訓分類別層次展開，而不是模塊式培訓。

3.3 難點及對策

1）不同軟件之間的格式互通，不同硬件與軟件的對接，很難做到“一模到底”。我們在項目應用中，通常建議施工方、運維方在設計階段提前介入，共同參與前期策劃，建立監督與管理機制有效實現一模到底。

2）全員參與BIM應用。現場施工人員素質良莠不齊，參與單位眾多，場地分布廣，各場地應用需求不同，導致“全員參與BIM應用”推行困難。對應以上問題，本項目選取重點區域試點應用，逐步推行全線應用。

3）軟硬件可靠性問題。本項目全線約14 km，場地跨度大，各場地硬件布置不同，且部分場區位于郊區，信號較差。基于這些問題，項目上配置了靈敏度及數據交互的可靠性較高的硬件設備。

4 結語

大型市政項目智慧工地管理平臺是基于BIM技術、GIS、互聯網、云平臺等技術開發而成的，可實現市政項目的標準化、精細化管理，不僅是城市道路建設的一個重要實踐和亮點，也是當前市政建設管理的迫切需要。與此同時，該平臺對數據的在線監測、集成和分析不僅為項目決策提供了科學依據，更提高了施工組織的協調性，有效地提高了項目管理效率。

但現階段智慧工地管理平臺還存在一些不足之處，如智慧工地管理平臺建設的針對性和應用性與施工現場還有一定差距，首先是平臺上填寫的一些表單樣式與實際有差異，可能無形中增加了現場的工作量；其次，項目參與方眾多、多項目管理有差異，導致平臺表達無固定格式，大多需根據現場實際需求重新設定調整；最后，要想更好地運用智慧工地管理平臺，缺少不了軟硬件的搭配，該部分需要比較大的資金投入，這也是現階段限制該平臺應用發展的一個因素。針對以上這些問題，對于智慧工地接下來的研究，我們應該實時與現場保持聯系，根據現場需求改進平臺，使平臺應用更加貼合現場管理操作，真正意義上做一個落地的大型市政項目智慧工地管理平臺。