智慧工地系統在建筑施工安全管理中的應用

胡述浩 吳育才 李萌

海洋石油工程股份有限公司 天津 300461

引言

在建筑施工管理中，管理人員需要優化安全管理工作。安全管理往往貫穿于施工建造的全過程，是施工建造整體程序中極為重要的程序之一。目前，智慧化管理模式已經在各行各業得到了廣泛應用，智慧工地的概念，在前些年就已經提出。智慧工地系統能夠對整體建筑物、構筑物的工地現場施工管理工作進行變革，在施工建造過程中，能夠大幅度降低事故的發生概率。因此，業界有識之士應在建筑工程安全管理中積極推廣應用智慧工地管理系統。

1 智慧工地系統的構成

智慧工地系統功能的實現主要由特定的硬件系統構成，即感知層、網絡層和應用層。三個系統層次的功能不同，在它們的相互聯通和感知下，為智能化的實現提供了重要的技術支撐。

1.1 感知層的功能

1.1.1 對工程施工中的人員、材料、設備等信息和施工信息等進行采集。

1.1.2 下達各種命令，及時對系統中處理的結果進行反饋。這一層次的組成主要由反饋設備和采集設備構成，如：RFID標簽；各種不同的傳感器；GPS等定位裝置或者視頻裝置等[1]。

圖1 智慧工地系統的構成

1.2 網絡層的功能

能夠對各個子系統中的信息或者不同終端中的信息進行傳輸和轉換。構成主要有無線或者有線的信息傳輸系統，例如：光纖或者WLAN等軟件。

1.3 應用層的功能

1.3.1 能夠對信息進行智能化分析或智能化處理。

1.3.2 在智能化分析后提出可行的解決方案。組成構成主要有數據庫、智能移動的設備等相關的硬件平臺、智能處理器等。

由此可見，在感知層中，能夠為整個工地的信息提供保障；網絡層承擔著信息傳輸的作用和信息共享的作用；應用層能夠解決工程施工中存在的一些問題，給出相應的解決方案。

2 智慧工地系統的優勢

智慧工地系統的有效運用是工地施工現場安全管理現代化、信息化的典型代表。它依托大數據和信息處理技術搜集、處理數據，擁有傳統人工無法比擬的高效性、系統性和準確性。

該系統智能化的數據處理模式能夠使安全管理人員獲得施工現場重要的數據，同時還能進行智能化數據分析、反饋等，因此能大大減少數據統計篩查、風險評估的失誤率，提高工作效率。而且獲得的信息更準確全面，有助于工地施工安全管理水平的提高。

作為建筑行業現代化、信息化管理的代表，智慧工地通過對互聯網技術的運用，能夠對工地施工的所有環節進行資源整合統籌安排，各平臺信息交互和共享暢通無阻，能促進施工現場的全方位高效管理，因此是管理模式、理念的進步。

智慧工地系統的有效運用需要擯棄固有管理思維并與時俱進，為工地施工和建筑工程行業的發展提供新的思路，對工地施工安全管理水平的提高有顯著的促進作用[2]。

3 建筑施工安全管理中存在的各類問題

3.1 施工人員安全意識相對淡薄

就建筑行業總體特點而言，勞動力密集，人員流動性較大，施工人員整體文化水平偏低，安全意識薄弱，安全技能不足。在具體的施工過程中，雖然管理人員對施工人員進行了安全教育，但是由于時間短、頻次少，教育方式過于簡單，無法結合施工作業的特點進行授課，課件缺乏針對性、趣味性，加上施工人員學習意愿和接受能力不強，導致安全培訓教育工作往往無法達到預期效果。

3.2 施工現場管理人員的專業能力和綜合素質有待提高

建筑工程管理因其自身特點對現場的綜合安全管理提出了更高要求，對管理人員的安全管理水平以及相應的管理技能都提出了更加多元化的要求。施工現場管理人員想要細化安全管理工作，就需要明確安全管理目標，重點解決施工人員的安全管理問題。目前，施工現場管理存在人手不足、專業水平不高、綜合素質較低等問題，無法有效落實安全管理制度以及各項安全管理措施。如何提高施工現場管理人員的專業能力和綜合素質，是目前建筑企業亟待解決的問題之一。

智慧工地系統就是解決這些問題的有力工具，將會有效提高安全管理工作的水平和效率[3]。

4 智慧工地在施工現場安全管理中的應用

4.1 設備本質安全管理

建造施工中，施工作業人員主要為承包商，專業素質不強，安全意識匱乏，作業不規范的現象比比皆是，容易埋下各類安全隱患。具體而言，施工中應用的各種大型機械設備就是較為明顯的危險源，而現代技術可以通過智慧化管理提升本質安全管理水平。另外，施工現場設備數量較多，為保證設備安全工作，可以在設備上安裝防碰撞系統，在系統中錄入安全距離參數，在超過安全距離時發出警報并緊急停止，防止出現危險，提高設備的本質安全性。

4.2 材料控制與設備安全監管

施工建設階段會涉及多個施工環節、種類和數量眾多的材料和設備，復雜程度較高，若出現材料存放不科學，導致材料變質，或者出現材料失竊等問題，都會造成經濟損失，需要安全管理人員強化管理手段，優化管理方案。傳統現場管理模式下，材料存儲與使用都有賴于動用人工力量進行清點，但這種方式不僅工作壓力大，而且效率較低，產生人為失誤的概率較高，數據真實性也不強。因此，為解決這個問題，智慧工地需要應用物聯網和大數據技術，提高管理材料與設備的科學性，對采購、存放和應用等各個環節進行跟蹤記錄。各個環節都需要落實電子檔案的建立任務，使管理人員在材料管理方面會更加便捷，統計也會相對更方便。系統會通過數據的形式，顯示材料的重要程度以及使用頻率，在后續施工階段，在材料使用方面的分配會更加合理。機械設備同樣也是如此，管理人員可以通過掃描智慧芯片的方式查詢施工情況，避免出現設備丟失而產生經濟損失的情況。

4.3 人員智慧管理系統

智慧工地系統擁有智能化的人員管理功能。其中的實名制管理模塊能為每個工作人員建立臺賬或檔案，每個人的檔案與其工作行為緊密關聯并及時更新。這樣系統就能對人員的工作行為進行監控，對違章違規作業能及時發現并反饋給班組長以及其他直接管理人員，同時提出進行針對性的改正。智慧工地系統的人員管理模塊在每個月的月底會對每個管理對象的違規違章行為進行統計，并分析評估得出安全生產模范和不同人員安全生產的排名。對表現優異的人員給予一定的獎勵進行表揚，而對于表現不佳的人員進行懲罰，對于處罰次數累計達到上限者會提示其被禁止進入工地作業。

總體而言，智慧工地系統能夠對所有現場員工實施“一卡通”式全方位的管理，并且能依托數據搜集優勢進行多維度、多層面的分析，促進建筑行業人員管理和承包商管理的信息化和智能化發展。

4.4 智能穿戴設備防護系統

技術手段的完善在施工人員安全防護方面也有所體現，包含智能眼鏡、智能手環、智能安全帽等防護用具。其中，智能安全帽應用前景較好，每個進入現場的工作人員，都應當佩戴安全帽。傳統安全帽主要具備減震與較高硬度，達到頭部防護的目的；而智能安全帽系統主要包含射頻識別技術、無線通信技術、語音通信技術等，能提高穿戴設備的智能化水平，除了可以和傳統安全帽一樣防護高空墜落物體的傷害，還能采集并處理來自施工人員的作業信息。當施工人員處在工地危險源附近時，就會啟動內置預警系統，發送警告信息，管理人員也會第一時間通知相關施工人員，防止出現安全事故。

4.5 綠色施工

綠色施工即工地施工有足夠的計劃性、精準性，資源分配合理，空間統籌規劃到位。智慧工地系統通過綠色施工計劃對工地施工流程進行優化，對資源重組整合分配，大大提高了施工效率，實現了對空間的最大利用和保護；對水電資源的使用進行無線監測，達到節水、節電的目標；根據實際作業需要對人員進行統籌安排，減少人力資源閑置浪費的問題；充分利用在線監測霧化噴淋作業，提高作業覆蓋度的同時，加強環境保護。

4.6 塔吊安全監控系統

塔吊安全監控系統指在塔式起重機上安裝監控系統以及無線傳輸設備，對設備運行記錄、設備參數等進行分析和輸出，實現塔吊的動態監控。運行過程中發生操作違章時，會發出警報。安全監控系統可以安裝防碰撞系統，超重或即將發生碰撞時及時報警、提示司機，司機可以根據信號選擇適當的措施，避免安全事故的發生。

4.7 深基坑監測系統

深基坑監測系統是利用土壓力盒、錨桿應力計等智能化傳感設備，監測基坑開挖、支護施工和周邊設備或建筑穩定情況。將互聯網和信息進行整合，利用針對性的監測儀器測得數據，并將數據及時發送到監測平臺進行分析，分析后可將結果反饋到對應的工作人員，一旦數據異常，立即進行警報，可使技術人員及時發現并解決問題，提高基坑監測的準確性。

5 智慧工地建設的展望

建筑業是城市發展的“基石”，而智慧工地是智慧城市在建筑生產領域的延伸，是智慧城市的創新體現之一，為城市建設發展添磚加瓦。但建筑生產同時也是城市管理的軟肋之一，管理混亂、安全事故、信息孤島、環境污染等諸如此類問題的存在成為建筑行業的痛點。“智慧工地”管理體系的逐步應用打破了建筑領域發展的“桎梏”，完善了項目管理體系。

然而，事物在發展，科技在創新，如何更好地完善智慧管理功能模塊，如何更好地應用智慧工地管理模式，如何更好服務項目管理智能化水平的提高，進一步深挖其價值，提升項目的綜合效益，筆者有兩點想法。

5.1 應用“北斗+物聯網+動態BIM+大數據”模式

“智慧工地”通過融合北斗導航定位、大數據、云計算、人工智能、動態BIM等先進技術的應用，在數字地圖上深化人員設備管理與危險源監測，為項目管理工作提供可視化、實時性、全過程安全管控手段，打造人員設備安全智能防護網，提高了工程建設效率和精益化管理水平，實現工程建設現場的全覆蓋、無死角管控。

5.2 逐步搭建集團級智慧工地管理平臺

目前，智慧工地管理平臺的搭建，許多集團公司與子分公司、項目部都是分別獨立建設，沒有形成集團統籌和統一通用的智慧工地系統。業務流程、采購工作和管理系統等資源存在一定程度的重復投入和重復建設的情況。

為了優化資源配置，提高公司的競爭力，集團需要一套既適合公司發展又能模式兼容、信息授權共享的智慧工地管理系統。管理系統通過集團統籌統建，建立統一通用、適合生產提升的智慧平臺，從多點分析分散、不兼容到集成集約、互聯互通，減少重復投入和重復建設，節約軟硬件及管理成本費用。

6 結束語

綜上所述，順應我國建筑行業發展的需要，智慧工地系統應用到建筑施工現場的安全管理工作較為必要。將BIM技術、物聯網技術和定位技術與施工現場的安全管理工作進行融合、完善和創新，可以加強部門之間的配合，規范現場的安全施工管理，促進建筑行業的安全管理水平的快速發展。