智慧工地系統在建筑工程管理中的應用

佟琴梅

（云南省曲靖市會澤縣不動產登記中心，云南 會澤 654200）

0 引言

隨著科學技術的快速發展，建筑行業的現代化已經提上日程。為了緊跟時代發展腳步，傳統建筑工程管理模式已經不能滿足當前行業發展，伴隨著現代化技術（BIM 技術、物聯網技術、大數據技術等）的興起，智慧工地系統應運而生，本文主要討論智慧工地系統在建筑工程的管理方面的應用。

1 傳統工地管理問題

傳統建筑工程現場管理模式存在3 個主要問題。

1.1 管理難度大

建筑施工中有很多基層勞動人員，他們技術能力不高，安全意識較差，管理難度較大。一旦發生事故，造成的影響復雜，對工程進度和工程質量影響巨大。

1.2 環境污染

傳統施工過程中污染物防治工作極差，且污染物處理能力低下，對環境的污染較為嚴重。

1.3 管理方式落后

在傳統的建筑工程管理中，常常存在管理部門管理不積極的問題，而且傳統工地管理受人為因素影響較大，管理系統不完善，管理效率低下。

傳統建筑工程管理中存在的問題可以利用智慧工地系統有效解決或減少。

2 智慧工地系統概況

2.1 智慧工地系統構成

智能工地系統由3 個操作部分構成：應用部分、平臺部分以及終端部分[1]。

2.2 智慧工地系統關鍵技術

會澤縣近年來緊抓科研事業，大力發展高新技術產業，培養新時代創新型人才。會澤縣數字經濟產業園開發建設項目便是典型代表。該產業園區依托物聯網、大數據、人工智能等關鍵技術為創新驅動，旨在建立新時代的標志性創新技術產業園區。

該產業園區的建立為會澤縣的眾多大型項目的發展提供了技術和人才的支持。同時也為智慧工地系統的建立與完善提供了關鍵技術支撐。

2.2.1 BIM 技術

BIM 技術是最新研發出的一項技術，通過收集不同類型的相關參數，集成所有施工點項目的起始過程的全部信息進行數學建模及仿真，在數學層面模擬仿真三維實體，設計出一個與原模型比例一致的建筑模型。

BIM 技術具有以下優點。

（1）協同性能好。工地智能管理過程中，往往需要多樣化的軟件同時處理一項數據，因此這時不同軟件之間或者不同系統之間的矛盾也就體現出來。BIM 技術協同性好的體現在于他有獨立數據庫，具有單一工程數據源，不會產生多種軟件一同工作時由于不一致性產生的分歧，并且具有自主創建工程模型和共享實時數據的功能。

（2）全過程可視化。BIM 模型創建過程中均可以實現可視化，將整個模型的建立直觀地呈現在管理人員面前，模擬過程中會發現施工過程存在的安全隱患、施工問題等，管理人員通過此模型可以避免相應的損失。早期的建模技術是由低維度慢慢擴展到高緯度，而BIM 技術實現三維一體化，建模速度更加可觀。而且對觀察人員的觀察能力要求較低，建模效果好。

（3）可模擬性。BIM 技術可以建立一個完整的信息模型，對于建筑工程中的某一項目可以鏈接其不同階段的數據和信息，繼而完整地描述每個工程對象，并且系統內部自帶各種算法，可以模擬其實時工作的工作狀況，利用此項技術可以大致估計建筑工程的工作進程。

2.2.2 定位技術

無線定位方法指的是系統接收物體發射的無線電波信號，記錄下相關數據并進行分析。根據既有算法模擬出方位或坐標信息（經度、緯度、高度）[2]。常用的無線定位方法有幾種：信號強度分析法、到達時間定位法、到達時間差定位法。在智慧工地系統中使用的定位技術可能不止這3 種，需要根據實況而定。

2.2.3 大數據技術

大數據技術指的是多個物體將各類信息通過計算機這個媒介進行上傳工作，計算機將這些所得數據進行分類、共享等后期處理工作。大數據可以儲存豐富的數據信息，而且數據類型多樣化，在各方面都有廣泛應用。

2.3 智慧工地系統實現目標

智慧工地系統將施工方面的各項信息收集完善，并進行數據分析工作。實現了管理層面同數據層面的有效結合。

會澤縣旨在通過智慧工地系統提高工地管理效率、確保工地施工在安全和環保方面達標。互聯網與人工智能催生了智慧工地系統的產生發展，智慧工地系統將兩者的優點很好地融合在一起，完成管理模式的創新。智慧工地系統能夠為數據采集和分析工作帶來許多便利，并且完善了傳統工地模式下管理的弊端，與實際工程現場的情況進行結合，實行信息化管理，創造現代化的新型工地管理模式。

3 智慧工地系統在建筑工程管理的應用

3.1 管理施工人員

對施工人員的管理涉及施工人員人身安全與工程的整體進度，以下詳細介紹智慧工地系統各項關鍵技術在建筑工程管理方面的應用。

3.1.1 依托大數據技術的實名管理系統

首先保證每一位進場施工人員的實名認證，嚴格進行實名制的管理。對缺乏實名認證意識的施工人員進行道德教化，詳細地為其講解實名認證的好處。要求每一位施工人員都進行實名登記，將自己的工齡、等級、以及學歷等相關信息一一上報。最重要的舉措就是采集人臉信息，施工人員通過面部識別進入施工現場。收集完信息之后，利用大數據技術將所有的人員相關信息保存在數據庫中，以便后期隨時調用。通過SQL 系統建立數據庫之后[3]，為每一位施工人員準備工作卡，工作卡用于餐飲消費，實現施工現場一卡通。而一卡通的數據終端接入智能系統的監管系統，實時記錄人員出入信息，以及每一位施工人員的行動路線，并記錄其所處位置。這樣也可以確保突發情況時迅速調動人員。工地管理系統同時可以根據自己的情況及時有效地分配到最合適的崗位，在一定程度上提高了施工質量。智慧工地系統根據人員施工能力、經驗的甄別分配以合適的工作，真正做到人盡其用。

該防空洞項目建設要求設計嚴格封閉，禁止外來人員闖入，這可以使用大數據技術建立實名管理系統，確保對該項目施工人員的實名管理。為了確保施工管理的封閉性，智慧工地管理系統設置禁止外來無關人員闖入的系統，保證嚴格的封閉性，將施工影響降到最小。

3.1.2 VR 技術應用于人員培訓

依托智慧工地系統對全體施工人員進行現代化的培訓工作。傳統的崗前培訓方式主要采用口頭傳授然后進行面試的形式，以至于很多專業知識僅僅停留在理論部分，為今后的事故埋下安全隱患。智慧工地管理系統依托先進互聯網技術，首先可以搜尋相關專業視頻供大家觀看，觀看過后，使用VR 技術令施工人員得到各種安全事故的沉浸式體驗。通過對各種事故的模擬可以迫使施工人員規范自身行為，提高安全意識。

在地下防空洞的建設過程中，有許多基層工作人員，安全意識不高。采用VR 技術使其體驗在地下建設中發生的各類安全事故，使其規范自身行為，提高安全意識。

3.1.3 自帶定位系統的智能安全帽

安全帽是建筑施工過程中最基本也是最重要的一項保護工作。智慧安全帽不同于以往的安全帽，他集成了多項智能技術。可以對人員的地理位置進行實時定位，確保施工的平穩進行，同時施工人員若未正確佩戴安全帽，或者產生了操作上的失誤，智能安全帽會自動報警，提示降低了施工人員的施工風險。

在該地下防空洞建筑過程中，存在多種安全隱患，而且安全問題不易發現，施工人員佩戴智能安全帽可以保證其生命安全，而且有效避免操作失誤的發生。

3.2 監控相關數據

建筑工程通常涵蓋范圍面廣，環節復雜，要人為地監控所有環節并不現實，因此智慧工地系統采取廣泛使用智能監控的方式，對建筑施工的每一環節都進行監控工作。

3.2.1 監控污染情況

會澤縣建筑施工過程中的傳統型污染主要包括空氣污染、固體廢棄物污染、土壤污染等，其中空氣污染較為嚴重，表1 為云南省曲靖市會澤縣環境空氣質量結果，針對性地指出云南省曲靖市會澤縣存在大氣污染的情況。

表1 云南省曲靖市會澤縣環境空氣質量結果

會澤縣的污染源大部分由建筑工程產生，以下從兩種污染類型入手，介紹智慧工地系統在污染監測與管控方面起到的作用。

（1）傳統型污染。近年來，我國環境保護力度不斷加大，而對于建筑工地的環境要求更是重中之重。施工現場難免會產生揚塵、廢水等，對空氣和水資源都會造成不可忽視的影響，而且會嚴重影響施工進度。在會澤縣數字經濟產業園的防空洞規劃設計中，明確指出了環保要求。使用智慧工地系統可以有效減少對環境的污染程度，達到節能減排的效果。在施工前，智慧管理系統的監測系統會收集原材料的基礎信息，利用內部算法模擬施工現場，粗略估計出固體廢棄物、廢氣以及廢水等污染物的種類、化學成分以及質量。如果不符合國家標準則會給出相應解決方案供規劃人員參考。施工完成后，在污染物排放前，監測系統會對污染排放量進行詳細的統計工作。一旦發現有污染超標的情況，會發出報警信息，直至將污染物進行凈化處理，達到合法標準才進行排放，有效降低污染物對環境的危害。

（2）噪聲污染。施工現場多大型設備（如塔吊），工作時不可避免地會產生噪聲污染，人類將噪聲污染歸為一種污染類型，因其對人們的日常生活有一定的阻礙作用。以會澤縣為例，會澤縣建筑過程中產生的噪音問題對市民生活，學生學習都產生了一定影響。智慧工地系統首先在工地整體范圍內設置了隔音墻，起到一定的阻隔作用。同時，在多個大型的噪音制造設備附近設置了分貝檢測系統，一旦超過規定分貝則會發出警告，管理人員會對大型設備進行工作模式的調整。

3.2.2 實時監控施工情況

以會澤縣數字經濟產業園區的防空地下室設計項目為例，審查意見詳細指出，對于施工構件、排水管道、防護門以及通風口等設施不得進行預留設計，智慧工地系統對每個工作周期的施工情況進行詳細的統計工作，并且以效果圖的形式直觀地展現出建筑工程的施工情況。還可以對施工方案進行優化調整，這樣不僅符合施工要求，而且可以有效避免二次施工。

3.2.3 監控外部環境

在地下防空洞的施工過程中，地下環境多變，智慧工地系統可以通過多種傳感器對工程周圍環境進行各種環境參數的采集，包括溫濕度，壓強，以及天氣狀況。如果外界環境不適合施工，會向管理人員報告，管理人員選擇施工進行與否。防患于未然，可以避免因自然原因發生的設備損壞以及事故發生。

3.3 管理設備運行

3.3.1 管理施工設備

施工設備多為大型機械設備，長時間工作會出現高磨損，運行不靈敏的情況。這不僅影響了工地的施工效率，還有概率造成人員傷亡。對施工設備進行智能的管理有利于減少這些問題。

以塔吊為例，介紹對機械設備的智能化管理。

塔吊是工地施工的常見機械設備，而塔吊問題也是長久以來難以解決的問題。要有效防止塔吊事故的發生，智慧管理系統對塔吊進行全面的、細致的監控工作。首先在塔吊的典型部位安裝各種傳感器，例如力矩傳感器實時地監測某部位所受力矩，高度傳感器負責感知所處高度，等等。通過物聯網技術[4]將各類數據傳輸入管理計算機，管理人員可以獲得塔吊工作的實時數據。如果發現某項數據嚴重超出正常范圍，（如塔吊超高負荷工作），會觸發安全警報系統，管理人員通過此系統可以發現塔吊問題所在，并進行及時地修正工作。此外，該系統對于人員使用塔吊的行為也有一定規范作用，減少了不正確行為的產生。

3.3.2 管理環保設備

在施工環境中安裝傳感器對揚塵以及噪聲進行實時檢測，處理器設置規定的范圍，對于揚塵較多的情況，會觸發揚塵報警裝置。報警裝置與降塵設備相連，降塵設備收到命令后，進行降塵處理，直至揚塵達到可控范圍。處理噪聲污染的方式類似，由聲音傳感器實時檢測噪音大小，超過一定分貝則會引起警報，帶動降噪設備的工作。

4 結語

本文介紹了智慧工地系統的基本概念與關鍵技術，闡述了智慧工地系統在工程管理時的目標。重點分析了智慧工地系統在建筑工程管理中的3 大應用。在現代技術與傳統工地結合而成的智慧工地系統中，重大機械設備的安全系數以及工作效率得到有效提升。智慧工地系統緊緊圍繞人文主義和可持續發展理念，將環境保護和安全保證放在首位，具有極大發展潛能。會澤縣在智慧工地系統的使用中仍存在不足，待后期技術完善后可加以改正。