“智慧工地”可視化綜合管理平臺

[關鍵詞]智慧工地;可視化;管理

一、項目背景

（一）建筑業安全事故多發

建筑行業是我國國民經濟的重要物質生產部門和支柱產業之一，在改善居住條件、完善基礎設施、吸納勞動力就業、推動經濟增長等方面發揮著重要作用。與此同時，建筑業也是一個安全事故多發的高危行業。

近年來，在國家、各級地方政府主管部門和行業主體的高度關注和共同努力下，建筑施工安全生產事故逐年下降，質量水平大幅提升。但不可否認，形勢依然較為嚴峻，尤其是隨著我國城市化進程的不斷推進，建設工程規模也將繼續擴大，建筑施工質量安全仍不可掉以輕心。

如何加強施工現場安全管理、降低事故發生頻率、杜絕各種違規操作和不文明施工、提高建筑工程質量，仍將是擺在各級政府部門、業界人士和廣大學者面前的一項重要研究課題。

（二）國家政策的管理監控

2010年，國務院下發《國務院關于進一步加強企業安全生產工作通知》23號文件，同年質監總局下發164號文件，要求在建筑起重設備上必須加裝安全監控管理系統。

2014年，國家住房和城鄉建設部更是提出了加快推進市場監管一體化平臺建設的布署，推進了全國各省市建筑信息監管一體化平臺建設的進程。真正實現“數據一個庫、監管一張網、管理一條線”。

2015年11月，《全國安全生產監督監察系統推進安全生產監督檢查隨即抽查工作實施方案》，強調建筑行業安全監管系統建設的全面覆蓋工作給出指導意見。

2016年8月，住建部發布《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》中指出建筑業企業的信息化要重點發展基于互聯網的協同建造應用系統和建筑企業信息化的關鍵技術，推動標準化建設，提高建筑業主管部門的管理、決策和服務水平，實現建筑業信息化建設跨越式發展。

2017年3月，住建部辦公廳關于《進一步加強建筑施工安全生產工作的緊急通知》明確指出，要督促建筑施工企業加大安全生產投入，嚴格各項安全標準和要求，進一步加強和規范企業安全生產管理工作，推進企業全員、全方位、全過程的安全管理。

二、行業現狀

（一）工程建設規模大、場所固定

建筑工程建設具有明顯的生產規模大宗性與生產場所固定性的特點。

建筑企業70%左右的工作都發生在施工現場，施工階段的現場管理對工程成本、進度、質量及安全等至關重要。同時隨著工程建設規模不斷擴大，工藝流程紛繁復雜，如何搞好現場施工現場管理，控制事故發生頻率，一直是施工企業、政府管理部門關注的焦點。但是由于傳統的施工現場管理具有勞動密集和管理粗放特性，導致以下問題尤為突出：

安全意識薄弱、安全教育走過場、現場安全檢查效率低。安全管理歸根結底是對人的管理，搞好對人的管理關鍵是提高全員的安全素質。

（二）施工現場職工流動性大、管理難

由于行業的特點，施工現場職工的流動性很大，有的企業和項目部大量招收農民工，施工安全知識相當缺乏。即使采取了職工三級教育措施，可是教育內容都是公式化、簡單化、陳舊化，沒有任何針對性，員工的素質得不到預期提高的目的。

工地現場人員組成復雜、施工人員流動性強、管理難度大。施工現場工種包括鋼筋工、混凝土工、砌筑工、木工、電工、油漆工、水暖工、架子工（搭設腳手架）、機械工、測量放線工以及輔（雜）工等等，由于工種種類多，施工隊伍多，傳統的手段難以驗證工人身份;施工隊伍人員交替平凡，流動性大，加之工地現場開放性管理，閑雜人員隨意進出，為工程現場種下了諸多安全隱患的 “種子”;工人出勤缺乏電子記錄，工資核算與支付證據鏈不清，勞資糾紛頻繁發生。

（三）施工場地環境復雜、監控難

工程現場施工機械安全事故頻發，人員傷亡事故損失大。升降機、塔吊等高發事故危險源點多、線長、面廣，單靠人力巡檢排查，工作效率低，而且難以做到全過程、全方位的監督管理，容易出現監管漏洞。

施工過程環境污染監測困難，預防效果不明顯施工現場的揚塵、噪聲的監測工作存在周期長、數據量大的特點， 傳統方式依靠人工測量，耗費人力、工作效率，記錄的數據缺乏客觀性及說服力。與此同時，數據只能用于后期追責，做不到前期預防，及時防治。

施工場地環境復雜、人員監管成本大、問題回溯難。

首先政府管理部門無法實時對轄區所有工地進行全方位視頻監控及安全管理。管理部門須親自派人到工地進行安全檢查及監督;施工企業無法實時對工地生產進度及安全措施進行全方位監控，施工企業必須親自到工地后才能了解到工地進度及存在的隱情。

其次安全事故發生后，企業缺少可靠的數據，難以定責，增加了事故處理的難度;施工企業無法對事故原因準確分析，降低了事故預防的可靠性。

三、智慧工地可視化的價值

建筑行業是我國國民經濟的重要物質生產部門和支柱產業之一，同時，建筑業也是一個安全事故多發的高危行業。如何加強施工現場安全管理、降低事故發生頻率、杜絕各種違規操作和不文明施工、提高建筑工程質量，是擺在各級政府部門、業界人士和廣大學者面前的一項重要研究課題。

在此背景下，伴隨著技術的不斷發展，信息化手段、移動技術、智能穿戴及工具在工程施工階段的應用不斷提升，智慧工地建設應運而生。建設智慧工地在實現綠色建造、引領信息技術應用、提升社會綜合競爭力等方面具有重要意義。

智慧工地是將智慧的理念在建筑工地進行應用，通過智能化技術手段，圍繞施工過程管理，建立互聯協同、智能生產、科學管理的施工項目信息化生態圈，并將此數據在虛擬現實環境下與物聯網采集到的工程信息進行數據挖掘分析，提供過程趨勢預測及專家預案，實現工程施工可視化智能管理，從而實現智慧建造、綠色建造和生態建造。

為此，我們提出了在項目建設過程中打造智慧工地、進行施工全過程智慧建造的重要思路與設想。

（一）建設智慧工地的現實需求

當前建筑施工企業面臨管理成本壓力大、安全隱患發現難、規范操作落地難、現場施工環境惡劣等諸多難解決行業難題的破局。智慧工地解決方案同時兼顧施工方與監管單位的雙向訴求，是解決當前工地管理難題的最佳方案，也是建筑行業“互聯網+”應用典范。

（二）智慧工地帶來的現實成效

智慧工地建設雖然會增加項目直接成本，使企業在低成本競爭方面處于劣勢，但是通過智慧工地建設，給項目帶來的經濟效益、社會效益則難以衡量。通過智慧工地建設，可產生以下成效：

1.管理動作前置：可使管理動作前置，實現從事后被動補救到事前主動預防的轉變，并實時對事故預警、報警進行處理，防患于未然。

2.提升現場管理水平：監管單位、施工企業、現場管理人員及其他相關機構均可在任何時間、任何地點根據授權查看施工現場實時情況并進行監管。

3.提升企業形象：有助于智慧建造的發展，實現了工程實時數據、圖片、視頻等信息的量化、透明化、公開化管理，為業界提供觀摩、交流的機會大大增加，同時提升了項目及企業形象，擴大了企業品牌影響力，為企業贏得潛在市場。

四、組成模塊

（一）人員管理模塊、有效解決勞資糾紛

隨著國家不斷加大對建筑勞務市場的監管力度，勞務市場逐步規范，違法勞務分包現象逐年減少，勞務用工逐步規范。但勞務用工管理整體較為混亂的狀況還沒有得到根本扭轉，不少施工企業通過工程承包人或班組長招用民工，且以包代管，對人員不履行相應的管理職責導致：人員培訓難以落實、民工和企業權益難以得到保障、遇到緊急突發事件時難以得到妥善處理、管理部門無法全面掌握從業人員實際情況、工地出入管理不嚴、閑雜人員隨意進出，引發一系列問題的出現。

工人與施工單位工資糾紛時常發生，造成群體性事件，對社會穩定團結發展造成了一定的負面的影響。如何通過合理的管理手段使得管理部門及時掌握施工從業人員的工作實際情況成為一項很迫切的工作。

1.涉及問題

數字化工地人員管理系統的建立，可以有效串聯起相關部門或者單位，為解決建筑企業與從業人員的勞資糾紛提供了重要的數據依據。主要涉及以下問題：

（1）社會上的一些不法份子惡意敲詐卻拿不出合理證據。由于各主管部門管理嚴格，施工企業有意拖欠民工工資現象不太會存在，但是，反而出現了一些農民工以“拖欠工資”為由進行敲詐的事件。而一旦出現此類事件，相關的主管部門就以“穩定壓倒一切”為理由讓施工單位承擔責任，企業只能“啞巴吃黃連，有苦難言”。

（2）經常會有工資糾紛或班組長以工程虧損為由半途要求追加工程款。

（3）經常會錄用到有不良記錄、缺乏安全教育及職能教育的農民工人，給安全生產管理帶來隱患。

（4）無法及時掌握施工現場的勞動效率。

（5）在出現現場事故時無法及時掌握工地人婁及人員分布情況。

（6）對于真正出入工地的作業民工出勤人數不清、出勤天數不清，導致實際工資無法結算。大部分工地在實行點工制的模式時，對工地現場作業人員的人數以及人員上工的天數統計不全或無法統計導致引起工資糾紛，最終以企業受損終結。

（7）建筑企業的實際情況：層層轉包，包工頭結錢跑路，民工只能向總包企業討薪。建筑工程中各項目基本都以承包的方式合作，包工頭基本上都為自然人，包工頭與總包企業結完工程款跑路的案例時有發生，如此一來民工只得向企業討薪，企業為此或許又搭上損失。

（8）非工地作業人員隨意進出工地造成意外傷害。建筑工地實地現場多為敞開狀態，無論是否為工作人員都能隨意進出，同時工地又是事故多發場所，也常有閑人或小孩在施工現場遭遇事故，這無疑又是需要企業買單。

（9）管理設備已具備，但卻管理不到位。在經歷了一些不必要的損失后，一些企業也開始重視作業人員的管理，但卻又找不到合適的管理系統及管理方法。

2.系統亮點

（1）支持移動終端，用戶登錄手機軟件即可快速瀏覽工程施工人員狀態。

（2）數據遠程云存儲，永不丟失，安全可靠。

（3）支持多用戶登錄系統，支持勞務公司、班組長登錄操作。

（二）視頻監控模塊、全面掌握施工動態

視頻監控無疑是施工企業對施工現場最直觀的科技監管手段之一。

現代監控的聯網、高清、無線 三方面更加貼合工地行業應用的實際場景。項目遠程視頻監控系統可應用于項目施工生產、質量、安全、文明施工管理等方面，管理者可及時掌握施工動態，對施工難點和重點及時監管。

監控范圍全面覆蓋現場出入口、施工區、加工區、辦公區和主體施工作業面等重點部位，還可結合移動單兵設備進行工地常規巡檢或應急救援、隱患排查、項目驗收、組織專家進行遠程指導等情況使用。

（三）塔吊安全監控系統、降低生產事故發生

塔機安全監控管理系統是獨立不屬于塔機上的安全監測監控系統，其在塔機防超載、特種作業人員管理、塔機群塔作業時的防碰撞等方面的應用，為降低安全生產事故發生，最大限度杜絕人員傷亡發揮著重要的作用。

1.力和力矩監控

塔吊在作業過程中，超限超載比較容易發生，輕者造成塔機關鍵部位疲勞，縮短塔機使用壽命;重者直接導致塔臂斷裂或塔吊傾覆，造成大量人員財產傷亡。

（1）安裝智能力矩監控設備，自動采集每吊重量;

（2）司機室安裝顯示屏，實時顯示每吊重量，司機隨時可看;

（3）當吊重超限超載時，系統自動聲光預警;當起吊重量大于相應檔位的允許額定值時，系統自動切斷上升方向的電源，只允許下降方向的運動;系統可智能判斷塔機的起重量與起重力矩，在控制塔機危險操作動作時，分自動控制降擋減速和降擋停止兩個過程逐步減速，有效的保證了塔機的操作安全;

（4）塔吊每吊數據均通過 GPRS 模塊實時發送到監控系統平臺，遠程可同步監控。

2.群塔作業監控

群塔作業時，由于塔吊大臂回轉半徑的交叉，容易造成大臂之間碰撞事故發生;由于視覺誤差或司機誤操作，高位塔吊吊繩與低位塔吊吊臂在交叉作業區容易發生碰撞;塔吊吊物與周邊建筑物容易發生碰撞。

（1）群塔中每塔均安裝防碰撞監控設備，對塔吊作業狀態（轉角、半徑、塔高等）進行實時監控，塔吊智能識別和判斷碰撞危險區域;

（2）大臂進入碰撞危險區域，系統即開始聲光預警，距離越近， 報警越急，及時提醒塔吊司機停止危險方向的操作。

3.特定區域監控

由于塔吊大臂回轉半徑較大，容易出現大臂經過學校、馬路、房屋、工棚等人群密集區域;塔吊鋼絲繩容易碰觸高壓線;塔吊容易撞擊高層建筑、山體等周邊高物。

裝區域保護監控設備，設定塔吊作業區域，智能限制大臂或變幅禁入特定區域，實現區域保護。配備智能人臉識別/指紋識別。

塔吊和塔吊司機的管理一直是監管的重點，也是難點，塔吊備案制的實行成效顯著，但塔吊量大面廣，施工現場仍然存在無資質塔吊;塔吊司機持證上崗的要求是嚴格的，但對于無資質頂班仍然監管乏力。

（1）通過塔吊監控系統平臺，對塔吊實行在線備案管理，對塔吊的安裝、拆卸和移機進行全方位遠程異地管理;

（2）通過對塔吊司機實行人臉識別/指紋識別、實名制管理， 進行有效監管。

（四）吊鉤盲區可視化系統、實時高清展現工地

1.系統概述

塔吊吊鉤可視化系統是基于塔吊作業行業需求，根據實際工況，向市場推出的一款全新智能化視頻作業引導系統。

該引導系統能實時以高清晰圖像向塔吊司機展現吊鉤周圍實時的視頻圖像，使司機能夠快速準確地做出正確的操作和判斷，解決了施工現場塔吊司機的視覺死角，遠距離視覺模糊，語音引導易出差錯等行業難題。能夠有效避免事故的發生，是新形勢下提高工地現場施工效率，減少安全事故率，減少人力成本，推廣數字化標準工地等不可缺少的行業利器。

2.系統功能

（1）吊鉤可視化監視功能

安裝在塔機上的攝像頭能實時智能跟蹤吊鉤下方吊物的情況，并能根據吊鉤的位置自動調整攝像頭的倍率，保障駕駛員可以清晰的看到吊鉤吊載運行的情況。

（2）多路視頻監視

根據用戶需要可擴展駕駛艙視頻、排繩視頻、回轉視頻等特殊部位圖1的監控。

（3）視頻存儲和下載功能

系統具有視頻存儲功能，存儲時間不低于72小時，并可便捷的回放或通過硬盤或U盤導出。

（4）遠程傳輸功能

系統具有遠程視頻數據遠程傳輸的功能，可通過無線網橋或4G網絡將視頻信號實時傳輸至地面管理者監視屏及云平臺上，供監管人員遠程觀察塔吊的實時工作狀態。

（五）質量/安全管理模塊、實現自上而下責任落地

通過質量/安全隱患巡檢系統，移動端在線完成現場安全巡檢工作的檢查、整改與復查循環，同時數據可以自動同步至Web端進行綜合分析。

借助未銷項隱患、本月整改情況、隱患級別/類別分布及最近7天隱患趨勢等數據分析，監控工程安全管理狀態，確保降低和避免安全風險的不利影響。

系統旨在幫助現場安全管理人員提高安全管理能力意識，同時通過信息化的手段實現施工企業自上至下安全責任落地，實時監控項目安全管理狀況。

通過系統建立施工企業安全管理數據倉庫，包括海量的隱患庫、標準危險源、全國標準規范等，以此為基礎通過信息化手段實現現場安全檢查、整改、復查等業務智能流轉。從而實現公司對項目安全狀況實時監控、自動生成業務表單，最終通過大數據的手段，對本企業所有項目安全管理狀況進行指標分析、趨勢分析，為公司決策提供數據依據。

系統采用BS架構，分為PC網頁端和手機移動端，PC端用于維護基礎數據倉庫，打印業務表單，安全數據分析等工作。手機移動端主要用于現場的安全檢查、整改、復查等工作。

現場安全員在例行檢查過程中，直接通過手機針對隱患問題，直接拍照并填寫隱患內容、檢查區域、責任人、整改期限、罰款金額等信息，填寫完成后系統自動推送給相關整改人。

整改人接到相關隱患整改通知后，對相關隱患進行整改，整改完成后將整改后照片拍照上傳至系統，整改結果填寫完成后系統自動推送給檢查人進行復查。檢查人在收到系統的復查提醒后，對現場隱患進行復查，復查合格后將復查結果拍照上傳至系統，工作閉合。當復查不合格時，可再次將整改任務推送給責任人去整改。當現場發生重大安全隱患時，系統可自動推送給項目經理及公司相關領導。

通過此套巡檢機制，可有效記錄現場安全管理業務細節，所有工作環節規范化。整改工作責任到人，防止發生互相推諉事件。同時項目及公司層領導也可以通過手機實時監控現場的安全隱患狀況，重大隱患隨時提醒到手機上，做好事前控制，防患于未然。

（六）智能巡更模塊、解決信息傳輸問題

1.系統概述

移動巡更系統不需要購買任何硬件設備，可以安裝在任何智能手機和在電腦Web中顯示的施工管理系統。用于幫助施工管理方解決施工作業方式難以有效監督和績效評估，信息反饋滯后難以分享給相關的管理人員，巡檢結果難以分析等諸多問題。

2.系統功能

（1）新建項目功能

按不同的工程在電腦Web端建立項目，在項目內添加巡查人員。可根據人員所在項目，自動歸類上傳數據到相應項目中。

（2）編輯巡更點功能

可在系統中新增、刪除、改變巡更點，將需要檢查項目的信息和巡更點對應。

（3）生成二維碼功能

設置巡更點后，系統會自動生成二維碼，用戶可下載、打印二維碼。

（4）巡查人員設置功能

將巡更點、巡更線路與巡查人員綁定后，該巡查人員的巡查記錄能夠自動歸類到相應項目中，避免項目之間信息混淆。

（5）在線巡更功能

巡查人員在工程現場用手機掃描二維碼后打開巡查頁面，在該頁面中能夠填寫巡查日志，拍攝、編輯現場照片等。這些信息能夠即時自動上傳云端服務器，并保存。

（6）結果自動反饋功能

巡查情況實時同步，用戶可在電腦Web端或者手機移動端內查看工地巡檢情況，包括巡查時間、巡查日志、巡查位置和問題反饋等內容。

3.系統亮點

（1）一鍵轉任務

在手機APP中可將巡查問題直接轉成需要解決的任務，包含參與人、解決時間要求、可見人（監督人）等，有助于問題快速有效處理。

對外可查除了項目相關人員對巡查詳情可見，其他人員可掃描現場二維碼查看巡查概況。有助于企業領導和相關部門對工程現場管理監督。云端存儲所有巡查信息全部存儲在云端服務器內，用戶通過賬號在任意手機和電腦上使用移動巡更系統。

（2）記錄導出

項目巡查信息支持批量導出，作為工程項目過程資料。

（七）揚塵噪音監測系統、數據檢測和報警展示

揚塵噪音監測子系統，是建設工程揚塵噪音可視化系統數據監測，和報警展示的平臺端與監測設備端。

通過監測設備，對建設工程施工現場的氣象參數、揚塵參數等進行監測與顯示，并支持多種廠家的設備與系統平臺的數據對接，可實現對建設工程揚塵監測設備采集到的PM2.5、PM10、TSP 等揚塵數據、噪音數據、風速、風向、溫度、濕度和大氣壓等數據進行展示，并對以上數據進行分時段統計，數據上傳至上海政府環保平臺。

五、思考

為打造國有企業科技創新樣板工程，集團公司持續加強科研平臺、人才隊伍建設，大力推進智慧工地建設，深入研究探索，以技術質量、進度、費用、職業健康安全、綠色施工和環境保護為首要目標，基于以往裝配式構件施工技術理論，結合現場實際進行創新。

智能采用工廠進行構件組裝質量可控，也解決了施工場地狹窄、工序交叉作業的問題。通過智慧平臺相關功能的研發，在環保、節材等方面為項目帶來更大的經濟效益。搭建“智慧工地”平臺，通過支護探測裝置的開發和現場精細化智能化管理，具有提質增效，提高施工現場安全管理水平。

通過技術創新與有關技術標準和規范相結合，可為企業開拓更加廣闊的市場空間，也為工法由現行企業標準向行業標準、國家標準、規范的提升創造了有利的條件。