智慧工地管理平臺在建筑施工中的應用研究

馬 軍 丁國棟 楊曉娟

（1.青島開發(fā)區(qū)投資建設(shè)集團有限公司，山東青島 266555；2.青島天河制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級研究院有限公司，山東青島 266555）

建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)生產(chǎn)部門，是我國國民經(jīng)濟三大支柱產(chǎn)業(yè)之一[1]。建筑業(yè)也是一個安全事故高發(fā)的行業(yè)，在信息時代，如何利用新技術(shù)提高施工安全系數(shù)、降低安全事故的發(fā)生是建筑行業(yè)需要考慮的重點問題。智慧工地是信息技術(shù)在建筑領(lǐng)域的體現(xiàn)形式，是一種工程全生命周期的全新管理理念[2]。智慧工地管理平臺融合了多種信息技術(shù)，輔助現(xiàn)場安全監(jiān)督和管理，可以在提高安全性的同時有效縮短施工周期，使各部門的溝通更為順暢，降低成本，符合綠色建筑的理念。

1 當前我國智慧工地發(fā)展問題

隨著建筑行業(yè)復雜度以及建筑體量增長，對現(xiàn)場管理技術(shù)的要求越來越高，傳統(tǒng)的管理模式在管理準確度、經(jīng)濟性、可靠性等方面難以滿足現(xiàn)代企業(yè)施工要求。智慧工地概念的提出標志建筑行業(yè)開始向智能化、信息化方向轉(zhuǎn)變[3]。信息技術(shù)使我國智慧工地建設(shè)進入輕量化應用階段。

各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)被應用到施工現(xiàn)場，集成智慧工地管理平臺[4]。但智慧工地的發(fā)展處于探索階段，必然存在多種問題，主要集中在政策、人才、技術(shù)三大方面。

（1）缺乏政策引導，行業(yè)標準尚未統(tǒng)一。

宏觀方面，國家主管部門、各級政府部門和行業(yè)協(xié)會未對智慧工地管理平臺指定統(tǒng)一的要求標準，法律責任界限不清，缺乏政府層面的有效政策引導。加大對智慧工地的宣傳推廣、為其營造良好的輿論環(huán)境，也是推廣智慧工地管理平臺亟須解決的問題之一。

（2）缺乏專業(yè)支撐，人才培養(yǎng)迫在眉睫。

智慧工地管理缺乏專業(yè)產(chǎn)業(yè)人才，系統(tǒng)知識培訓不足，導致管理盲點。人才是企業(yè)第一資源，培育產(chǎn)業(yè)人才、匯聚產(chǎn)業(yè)資源，是企業(yè)應用智慧工地需要解決的首要問題。

（3）缺乏互聯(lián)互通，集成應用面臨阻礙。

缺少頂層設(shè)計和統(tǒng)一標準，導致施工中的部分子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)難以共享，形成“信息孤島”，制約了智慧工地潛在價值的發(fā)揮。應進一步改進軟件接口設(shè)置，完善配套設(shè)施，加強網(wǎng)絡基礎(chǔ)建設(shè)，解決集成應用瓶頸問題。

2 平臺總體架構(gòu)

智慧工地監(jiān)管平臺借助大數(shù)據(jù)、云計算、BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，集成遠程監(jiān)控系統(tǒng)、BIM建造管理平臺、塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)、周界防范紅外對射系統(tǒng)、勞務實名制信息化系統(tǒng)、智能化噴霧降塵系統(tǒng)、質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、安全教育系統(tǒng)等，將建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、檢測機構(gòu)、監(jiān)督部門等施工相關(guān)方進行有機集成。智慧工地監(jiān)管平臺的基本體系架構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡層、傳輸層、平臺建設(shè)層、應用層以及信息安全體系、標準規(guī)范體系和行業(yè)監(jiān)管等部分。

智慧工地監(jiān)管平臺體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧工地監(jiān)管平臺體系架構(gòu)

3 智慧工地管理平臺在建筑施工中的實際應用

3.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)

為加強現(xiàn)場施工管理，在工地出入口、建筑材料堆放處、材料加工區(qū)、塔吊上方、圍墻位置等監(jiān)控重點區(qū)域安裝攝像裝備，采用無線或有線的方式，將施工現(xiàn)場的視頻影像實時回傳到監(jiān)控中心，加大監(jiān)管力度，實現(xiàn)透明施工。

3.2 BIM建造管理平臺

BIM建造管理平臺利用Revit建模及后期渲染等技術(shù)手段，實現(xiàn)施工的動態(tài)模擬，直觀準確地反映施工進度，加強對施工進度的把控[5]。BIM在施工質(zhì)量控制中的應用貫穿施工建設(shè)，包括事前預控、事中控制、事后處理。BIM技術(shù)的應用可以提升項目的科技含量，實現(xiàn)綠色施工。

3.3 塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)

塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)基于傳感器、嵌入式技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡等技術(shù)，支持單機運行狀態(tài)監(jiān)控、區(qū)域保護實時監(jiān)控、群塔防碰撞、智能報警（圖片上傳）、塔司身份識別等功能，從技術(shù)手段對塔機運行進行實時監(jiān)管、遠程報警和隱患告知，有效防范和減少塔機安全事故的發(fā)生[6]。

3.4 周界防范紅外對射系統(tǒng)

在施工危險區(qū)域安裝紅外對射報警器，施工人員靠近危險區(qū)域時，報警器的熱點元件檢測到人體存在或移動，可以進行警示報警，及時提醒施工人員注意安全、提高警惕，避免安全事故的發(fā)生。周界防范紅外對射系統(tǒng)也可以用于盜竊事故易發(fā)區(qū)域，通過設(shè)置電子圍欄，有效防止不法人員進入，減少盜竊事故的發(fā)生。

3.5 勞務實名制信息化系統(tǒng)

2020年5月1日實施的《保障農(nóng)民工工資支付條例》明確規(guī)定，企業(yè)應與招用的工人依法簽訂勞動合同，全面實行農(nóng)民工實名制管理制度。傳統(tǒng)的勞務管理中，務工人員頻繁更換會帶來人員信息管理不規(guī)范、工資界定不清等問題，勞務實名制信息化系統(tǒng)能夠?qū)κ┕と藛T信息有效整合，保障勞務人員合法權(quán)益，降低企業(yè)勞務糾紛的風險。

3.6 智能化噴霧降塵

智能化噴霧降塵系統(tǒng)裝有自動感應裝置，可以對施工現(xiàn)場的灰塵濃度進行實時監(jiān)測，濃度達到設(shè)定值上限時，系統(tǒng)會自動噴灑水霧降塵；灰塵濃度低于設(shè)定值下限時，系統(tǒng)會自動關(guān)閉，可以24h不間斷工作。系統(tǒng)噴灑的水霧為納米級，能有效改善施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，省水節(jié)能、高效環(huán)保。

3.7 質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用手機客戶端進行現(xiàn)場拍照、工程監(jiān)督記錄，生成現(xiàn)場取證記錄、監(jiān)督整改通知書，通知各責任主體。系統(tǒng)具有現(xiàn)場整改情況復檢、未整改預警、特殊崗位資格驗證、行政處罰上報等功能，形成可視化驗收的管理痕跡，為可能出現(xiàn)的管理糾紛提供證據(jù)。

3.8 安全教育系統(tǒng)

安全教育系統(tǒng)通過搭建安全教育體驗館，成熟的VR軟件技術(shù)配備專業(yè)的硬件產(chǎn)品（VR頭盔、眼睛以及智能電視等），模擬高空墜物、消防滅火、觸電、支模坍塌等項目，打造極致的安全教育沉浸體驗。改變傳統(tǒng)的“說教式”教育，能夠有效提高管理人員和現(xiàn)場施工人員的安全和防范意識，更好地達到安全教育的效果。

4 智慧工地管理平臺的應用價值

4.1 數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，提升決策水平

智慧工地管理平臺通過應用先進技術(shù)，結(jié)合軟、硬件實現(xiàn)現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，有效加強施工人員、管理人員間的協(xié)同，使管理人員實時了解現(xiàn)場情況、互聯(lián)互通；可以打通各部門、各業(yè)務板塊間數(shù)據(jù)不共享的壁壘，實現(xiàn)施工信息集成化管理，大幅提高管理決策的準確度。

4.2 增強精益管理，保證作業(yè)效率

智慧工地管理平臺能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場的“人、機、料、法、環(huán)、測”六大關(guān)鍵要素進行實時監(jiān)控和管理，提高項目管理的精益化水平[7]，對項目成本、質(zhì)量、進度、安全的管控更科學嚴謹，可以減少施工浪費和人工投入，提高作業(yè)效率，有助于快節(jié)奏、高質(zhì)量工程項目的成功實施。

4.3 杜絕安全隱患，提升服務能力

施工現(xiàn)場的安全隱患、是施工管理的難點和焦點。智慧工地管理平臺具有安全帽檢查、危險區(qū)域紅外對射預警、塔吊防碰撞管理、VR安全教育等功能模塊，重點突出人的安全因素，能夠及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，規(guī)范操作行為，大幅提升施工安全，用科技筑牢安全防線。

4.4 信息全面協(xié)同，團隊高效運作

智慧工地管理平臺以“中樞大腦”的形式及時收集施工現(xiàn)場的進度、質(zhì)量、安全、物料等信息，發(fā)送給各相關(guān)方，方便各方積極配合、高效協(xié)同，可以實現(xiàn)一對一信息互動，確保施工指令到人、責任到人，為工地管理賦能。

5 結(jié)語

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)的發(fā)展，智慧工地與新技術(shù)的結(jié)合度將更高，施工進度、施工安全、成本控制將得到有效保障。基于“物聯(lián)網(wǎng)+建筑施工大數(shù)據(jù)”的服務模式，可以對建筑施工進行全周期、可視化、可追溯管理，提高對施工人員、施工物料、施工設(shè)備的利用率，降低施工成本和施工能耗，根據(jù)實際情況進行最快捷的智能響應，引領(lǐng)建筑產(chǎn)業(yè)新一輪轉(zhuǎn)型升級。