公路工程智慧工地頂層方案設計與應用效果分析

孫圣懿

南京市公路事業發展中心公路科學研究所

1 概述

2019 年9 月國務院下發的《交通強國建設綱要》提出“大力發展智慧交通”、“全面提升城市交通基礎設施智能化水平”等要求；2016年交通部安質司《關于打造公路水運品質工程的指導意見》指出，應探索“互聯網+交通基礎設施”發展新思路，推行公路工程“智慧工地”建設，提升公路工程項目管理信息化水平。

為了響應國家相關文件要求，切實提升公路工程的建設質量與安全水平，有必要進一步推行智慧工地建設。然而，無論是硬件和軟件，目前對于智慧工地尚沒有統一的認識與定義[1、2]。本文依托實體工程的建設，開展智慧工地頂層方案的設計并通過實際應用，對其應用效果進行分析。

2 智慧工地的框架結構

公路工程智慧工地的建設應聚焦公路工程施工現場的實際需求，綜合考慮項目成本、質量安全管理目標等因素，緊密圍繞項目前后場的人、機、料、法、環等5項關鍵要素，進行定制化的框架結構搭建，具體結構如圖1所示。

3 智慧工地頂層方案設計

在智慧工地框架結構的基礎上，通過對現有軟件、硬件的調研和分析，介紹了智慧工地當中，項目管理、人員管理等7大模塊的主要功能，可為智慧工地的建設與推廣提供借鑒。

3.1 項目管理

項目管理包含合同管理[3]、計量支付、考核管理、文檔管理等內容。通過合同管理，登記上傳合同文本和掃描件，記錄合同信息和主要條款，以及過程中的合同變更等信息。系統如同網盤一般自動生成合同臺賬和清單，并及時更新，可根據變更類型的不同，選擇相應的變更程序和流程，每項變更程序之間相互關聯，做到自動留痕，可追溯。

通過計量支付功能，登記上報每期計量與報驗的信息，并可在網上辦理計量支付過程中的審批手續，并生成計量支付臺賬。

通過發文管理，進行收發文網上辦理，可以在線辦理收發文審批流程，并對公文進行自動歸檔；在線發布新聞、通知公告等信息，通過手機短信，提醒各單位接收相關通知文件；通過辦公管理在線瀏覽規范文件，填報施工日志和月報。

根據平安工地考核辦法，內置完整的考核用表，建立網絡化的安全考核機制系統，每月自動生成對各參建單位的考核結果，實現考核管理的公開、公平及透明，如“平安工地”的網上打分及統計等。

3.2 人員管理

圖1 智慧工地框架

人員管理包含考勤管理、實名制與培訓管理、工資管理等模塊。通過人臉識別考勤系統，可以對人員考勤實現全面自動化管理，隨時掌握人員出勤情況，能夠快速、準確地查詢人員各個時間的位置等考勤信息，便于指揮部進行管理；為所有進場人員通過身份證讀卡錄入實名制登記系統，進行勞務人員實名制管理。工資管理可與考勤管理系統相關聯，能自動生成每名員工當日出勤小時數，剔除異常數據并生成日報表；每月初系統還能自動生成月報表，包含員工姓名、考勤天數、出勤小時數、應發工資、實發工資等數據[4]。

3.3 設備管理

可應用二維碼識別管理系統[5]，在現場拌和站等固定設備和攤鋪機、壓路機、運輸車等可移動機械上貼上包含設備編號、設備規格型號、管理責任人、進場日期、驗收狀態等信息的二維碼。通過二維碼識別管理系統，可有效加強對機械設備等動態管理。

此外，在兩區三場入口處通過攝像頭對項目運輸車輛的管控以及社會車輛出入道口的管控，能夠識別車輛在每個道口的通過時間以及車輛的基本信息，明確每輛車的放行人員以及車輛的基礎運輸軌跡，從而實現對建設單位、施工單位、監理單位進出入車輛的有效監督和管理。

3.4 物料管理

通過物料管理模塊及時了解各原材料物資的價格信息，加強物資采購價格指導和嚴格管理。可以通過對各類原材料進場登記管理，實時了解各材料進場數量、產地、驗收狀態等，加強原材料進場驗收管理的規范性，同時能夠有效節約采購成本。

3.5 質量管理

以瀝青路面施工為例，通過在拌和樓、運輸車輛、攤鋪機、壓路機中安裝傳感器，實時采集施工過程中的級配、攤鋪碾壓溫度、車輛運行軌跡、速度等參數，對施工過程中的參數進行實時管控。

圖2 瀝青路面施工管控示意圖

此外，還可以通過對各試驗室儀器設備的升級改造，可實現試驗設備聯網監控，對關鍵試驗的檢測過程、檢測結果實時監督，數據實時上傳平臺，可有效杜絕試驗檢測數據造假行為，目前可監控的試驗類別：瀝青品牌、瀝青原材料、瀝青混合料、無機結合料、水泥原材、鋼筋原材、鋼筋焊接等。

3.6 安全管理

安全管理包含視頻監控、特征設備安全監測以及結構物安全監測等。對工程建設的關鍵部位安裝如球機、槍機等視頻監控設備，實時監控現場的人員與設備的施工行為。通過視頻監控，對兩區三場、生活區、辦公區的安全、重大、危險性高或隱蔽性施工作業進行全程監控，管理者從而對現場的施工狀況進行實時監控。

此外，在基坑施工過程中，可采用基坑自動化監測系統確保深基坑的結構安全。通過現場的各種傳感器和高精度測量設備，對基坑巖土體地表位移、內部位移、結構應力、地下水位、傾斜等一系列關鍵參數進行連續監測，當出現坍塌危險時即時進行預警。

3.7 生態環保

生態環保模塊主要通過對大氣、水文的關鍵參數進行監測，當指標超過閾值時，即時進行預警和處置。以揚塵監測與噴淋系統為例，本系統可對空氣中的PM2.5、PM10、溫度、濕度、噪聲等參數進行監測，監測數據可通過平臺實時展示，當指標超標時，紫東控制噴淋系統，通過霧炮機進行噴淋除塵。

4 應用效果分析

依托南京江北地區某干線公路改擴建工程智慧工地的應用效果表明，智慧工地可以取得以下經濟效益。

（1）機械燃油方面：采用如3D攤鋪施工、無人駕駛集群化等智能化施工技術，可以精準施工，施工機械油耗降低約15%。

（2）人員成本方面：采用智能化施工與監管技術，可減少監理及管理人員約30%。

（3）節約資源方面：采用智能降塵與養生系統，實時監測、預警、智能治理揚塵，節約用水40%。

社會效益方面，智慧工地的建設，以數據驅動的新型柔性組織形態和工程管理模式，使工程建設各要素可測、可知、可控，從而實現工程建設綜合成本大幅降低，不僅降低工程活動能耗，減少污染，而且保障施工安全，提升安全管控能力和突發事件處置能力，具有較高的社會效益和推廣應用價值。

5 結論

通過本文對智慧工地頂層方案設計，取得以下主要研究成果。

（1）結合項目實際數據，按照項目管理、人員管理等7 大模塊，搭建了智慧工地的框架結構。

（2）詳細介紹了智慧工地各模塊的采集參數以及主要功能，可供同類項目參考借鑒。

（3）通過實體項目的應用，智慧工地建設可以切實提升項目建設質量與管理效率，降低成本，取得了較好的社會經濟效益和推廣應用價值。