數字化智慧管控在一體化項目管理中的深化應用研究

■上海市電力工程監理有限公司 龔淼 張雷 黃昊

伴隨新一代信息技術、人工智能技術與工程施工技術的深度融合，數字化智慧管控工地的概念應運而生。基礎建設管理涉及多層面、多環節、多人員，施工時間跨度也較長，安全、質量、進度、技術、造價等一體化項目管理因素成為現場管理中的難點問題。如何運用數字化智慧管控，使其在現場一體化項目中出成效，尤其在安全、質量、進度等方面做到早發現、早預防、早處理，減少事故的發生，提高項目管理效率，已經成為建設行業共同關注的焦點。

數字化智慧管控在一體化項目管理中的應用背景

（一）政策驅動方面

2020年，住房和城鄉建設部等13部門聯合印發了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》；2022 年《“十四五”建筑業發展規劃》再次明確“建筑工業化、數字化、智能化水平大幅提升”的發展要求。

（二）技術驅動方面

隨著新一輪科技革命和產業變革向縱深發展，以人工智能、大數據、物聯網、5G和區塊鏈等為代表的新一代信息技術加速向各行業全面融合滲透。

（三）國網基建數字化轉型變革

2022 年，國家電網有限公司全面開啟了基建“六精四化”三年行動新征程，著力構建以“六精”為主要內涵的專業管理體系，積極推進以“四化”為基本特征的高質量建設。開展智慧管控、智慧工地建設，也是打通基建數字化落地“最后一公里”的關鍵。

推進數字化智慧管控在一體化項目管理中的意義

（一）數字化智慧管控是一種新型項目管理手段和工程管理模式

應用于全過程一體化項目管理的數字化智慧管控，是建立在現場高度“智慧工地”信息化基礎上的一種支持施工技術全面智能、人機料法環測全面感知、工作互通互聯、信息協同共享、決策科學分析、風險智慧預控的新型施工手段。

（二）數字化智慧管控實現一體化項目管理中的統籌兼顧

在繼承感知層建設成果的基礎上，依托輸變電工程的“智慧工地”數字化管控應用技術，推動一體化項目管理中工程建造方式和施工管理模式的變革，提升工程現場標準化、智能化、少人化水平。

（三）數字化智慧管控為智能化管理賦能

數字化智慧管控將使用人工智能、數據挖掘等先進信息分析和處理技術，實現數據的匯總、計算和分析，實現對工程安全、質量、進度、成本等的全方位多維度管控。

數字化智慧管控在一體化項目管理中的主要做法

（一）總體框架

1.智慧化技術手段應用。

數字化智慧管理平臺利用數字化、云部署、物聯網、移動互聯等現代化技術手段，按照“信息技術、工程技術和項目管理的數據融合”理念，以管理業務為需求導向，將工程建設過程中“人、機、環境”信息數據準確采集、傳遞、集成、分析、預警，最終實現企業級平行項目數據統一、共享，達到智慧化管理。

2.構建智慧數字化管理應用體系。

智慧數字化管理應用體系包含現場數據采集層、傳輸層、處理層、應用層等內容，同時接入企業既有業務管理系統，實現數據的集中展示和分析，輔助科學決策。

3.基于BIM模型的智能輔助決策。

實現AR、數字孿生等新技術和BIM模型的深度融合，一體化數字智慧管控項目前瞻性地推動電網基建項目設計數字化、施工機械化、管控智能化、數據平臺化管理的轉型目標，依托物聯網、移動通信、大數據采集分析等，從全過程數字化、輔助決策、智慧管控實現創新。

（二）主要創新做法

1.基于數智化多元數據融合技術，在電網建設工程旁站監理全過程一體化管控的應用。

（1）利用數據感知技術為管理模塊提供實時化的多平臺應用集成。

可以通過AR 工地實景技術和三維可視化技術對基建工地的各項數據和項目施工信息，進行實時化處理，使之在管理平臺上得到充分展現。通過實時化感知數據，對項目的施工進度以及安全程度進行有效分析，從而排除電力項目的安全隱患，及時調整項目實施方案，規范電力項目的施工流程。實時化的數據錄入與傳輸，有利于電力項目在施工過程中及時調整場地空間，有利于管理人員感知高危環節的存在及時消除安全隱患，也有利于施工現場的環境監測，從而進行綠色施工。對現場APP 應用數據、基建管控數據、后臺管理數據、現場采集數據、視頻會議數據、安全管控數據等進行數據匯集、系統深度融合，形成數據中心。實現對眾多子系統的統一管理和控制，通過綜合管理平臺實現統一數據庫、統一管理。

圖1 多平臺多應用集成

（2）利用物聯網技術為項目工作人員提供智慧化的服務模塊。

公司管理層通過項目全過程管控可視化系統，直觀了解公司所有在建工程項目的基本信息、項目進度情況、風險質量情況、現場管控等具體信息。有助于項目管理的高層人員借助于系統提供的決策支持功能對項目管理過程中的若干重大事項進行決策。在完備的數據基礎上對項目進度、項目質量進行掌握，并對項目的施工進度等進行調整和改進，以保證項目的建設周期和建設質量。可以通過AI 智能分析，對復雜的項目施工人員進行全面的人員管控，通過人臉錄入和指紋錄入等形式對施工人員進行智能管理，以智慧化的服務平臺來代替傳統的人力管理。通過物聯網技術將數字化管理平臺的應用范圍擴大，有利于施工現場的管理層通過通信設備及時把握現場施工狀況，同時通過可視化的技術應用以及大數據的分析狀況有效調整工程進度，根據實際工程進度，對工程造價進行精細化調整和精準化管理。

圖2 可視化地圖

2.基于大數據分析技術及云計算模式的人工智能協同技術，在“業主+監理”全業務一體化管理的輔助決策應用。

（1）應用大數據技術打造透明化的遠程監管模塊。

建設工程項目管控模塊應用可實現一鍵生成旁站記錄、駐隊監理檢查記錄、巡視檢查記錄，實現由線下至線上的數字化管控轉型。工程項目全過程管控APP 應用可對各專業重要工序進行的旁站記錄、駐隊監理、項目安全總監巡視檢查實現全過程記錄，并且根據檢查記錄可一鍵生成旁站記錄表、駐隊監理檢查表。生成的記錄表會上傳至后臺管理系統進行存檔備份，并且可隨時隨地下載及分享。

圖3 旁站記錄

電力基建在施工過程中通過智慧工地的信息技術手段的使用，數據平臺能夠感知項目工程施工現場各項要素的構成變化，對項目工地進行可視化監控，對施工人員的施工行為和電力工程的標準化操作通過可視化的智慧工地監管模式進行遠程檢查。此外，相關管理部門可以通過遠程操控的方式，對電力施工的重要環節進行有效監督。

（2）利用人工智能和云計算模式構造科學分析的智能化管理模塊。

全過程智慧管控模塊應用大數據技術，可提供過程趨勢預測及專家預案、現場問題智能識別及預警，并通過各類圖、表及統計數據直觀展現現場進度、安全、質量管控情況，自動開展進度偏差識別、過程趨勢預測、現場問題識別，自動推送預警信息及專家預案。

氣象監測模塊。電網GIS 平臺進行深化應用，將氣象監測站的實時氣象數據在電網GIS平臺上與變電站、線路、桿塔等矢量數據疊加結合，可實時掌握變電站及輸電走廊附近的溫度、風向、風速、相對濕度、降水強度、地面氣壓、能見度等氣象監測信息，有利于及時掌握氣象對電力建設影響的趨勢和研判。

現場移動監控模塊。建設工地現場的移動監控前端采集由高清網絡攝像機和音視頻處理設備組成，通過H.264 編碼技術的低碼率、高質量圖像、高容錯以及網絡適應性強等優勢，利用物聯網將數據傳輸入服務器層中，終端可進行云臺操作、鏡頭調焦、抓拍等控制操作，另外根據后端部署預警服務器對危險操作行為進行識別報警。

人臉識別門禁模塊。進站驗證口使用的是二維人證比對，從二維攝像頭中獲取一幀已經檢測到的人臉的圖片，將兩者人臉框圖像發送到后臺進行特征提取和分數比對。當人臉比對通過時，會通過串口發送開閘指令，至此整個人臉識別流程就結束。

風險管控模塊。風險管控模塊與既有的智慧稽查系統實現數據集成，實時獲取每個工程項目的風險管控信息以及現場整改單信息，并在全過程管控平臺中進行展示。便于施工工地管理以及施工人員及時進行風險管控，及時發掘工程項目內的隱患點、隱患等級以及隱患狀態。

圖4 項目進度風險

3.BIM 模型+AR虛擬現實的虛實融合技術在進度管理和施工全過程智慧管控的深化應用。

（1）“BIM+全過程工程咨詢”實現方案效果可視化呈現。

全過程工程咨詢BIM正向應用實現消減設計失誤，避免變更返工。通過持續深化數字化模型全過程交付流程，探索三維模型在施工建設及項目管理中替代二維藍圖的可行性，將施工實施依據由傳統紙質圖紙轉變為手持終端以及電腦端的立體三維模型，實現圖紙數據智能化獲取分析的無紙化工作新方式。

虛擬建造確保施工進程順暢，信息即時準確管理痕跡可溯。通過BIM5D 進行基于流水段的任務精細化管理，解決了傳統進度管理模式溝通效率低、過程管控難、管理無閉環、分析無依據、進度無復盤等問題，項目管理者均通過網頁端來了解項目進度情況，基于網頁端模型來直觀查看現場進度。此外，相對于以往傳統的圖紙及方案交底的形式，依托BIM模型可在三級及以上風險工作以及停電作業方面充分發揮數字化技術可預演、可視化的優勢，減少施工人員因理解偏差而造成工程事故的概率，以推進工程安全管理目標的實現。

（2）創新性應用BIM 模型輕量化處理技術實現變電站施工效果模擬。

應用可視化BIM 技術，可以對變電站在深化設計階段或開工典禮、項目建設早期的建設效果作現場模擬，推敲、驗證設計方案，展示建筑在現場的建成效果，在正式施工前即可排查變電站的設計瑕疵與錯誤，提前發現問題，避免因此導致的施工成本增加。

（3）前瞻性的基于多元定位算法融合技術實現現場一次設備部署施工指導與驗收。

基于SLAM、VIO、圖像識別等多種定位算法，實時優化虛擬模型和變電站內真實建筑物的相對位置關系，通過AR 掃碼與定位，使得建筑模型和機電模型能夠準確地施工和安裝在對應位置。定位二維碼部署根據現場情況，在條件適宜的重點關注區域布置定位二維碼：一次設備室、走廊轉角、電容器室；10千伏配電裝置室、走廊轉角、電抗器室；10 千伏配電裝置電纜層、電纜層。機電安裝工程現場可視化。進行AR+BIM 模型定位疊加，在當前毛坯階段實景查看機電安裝工程建成效果。

（4）實用性的采用BIM+AR 虛實融合技術在變壓器安裝過程中輔助決策管控的實際案例應用。

進度管理在工程建設中的應用情況。通過將施工計劃關聯到BIM 模型上，利用3D/AR 可視化與現場實際施工進度相比對，起到利用模型對比現場施工進度的作用。軟件中提供了專用工具，對項目工期和施工計劃進行了錄入與標記，并會自動在APP端生成進度演示動畫。進度細粒度符合“年月周日”等多種時間標準，并允許對任意BIM 構件進行工期添加和標注。

質量管理在工程建設中的應用情況。AR 系統中內置了輸變電工程標準工藝，相關設備資料可以進行掛載；同時允許AR系統和BIM設備構件上進行輸變電工程質量通病防治材料的管理，用戶可以進行查看和巡檢。此外，工程質量檢驗及評定中可以進行對應設備狀態更新，為運維過程提供質量評價結論，提升質量管理效率。

實施效益和效果

通過信息系統對項目信息的有效管理，可以為項目管理人員提供高效率的數據處理能力和精準的數據計算，能夠有效降低項目管理成本，從而使得項目管理人員可以將工作重點提升到項目監控與項目決策層面來。同時本項目平臺可以促進協同管理，公司各部門可以在平臺實現信息溝通和傳遞從而減少溝通成本。公司通過打造朱松220千伏輸變電工程、松江220 千伏變電站改造工程、寶安220千伏輸變電工程3 個試點應用，對項目施工過程的安全、質量、人員開展管控，對其中設備、基坑、高支模、環境等進行實時、動態的數據采集和監控，實現了項目規范化、高效、低成本管理的建設目標，進一步提高了工程建設管理水平。數字化智慧管控實現了BIM+AR 技術在施工進度階段的應用，實現數字孿生站與實體站的同步建設，為變電站設計、施工、運維和改擴建的全生命周期管控創造條件，未來的可持續發展性和多樣性將為一體化項目管理帶來良好的效益。■