數據采集技術在施工現場管理中的應用研究

靳立磊（山東高速資源開發管理集團有限公司，山東濟南 250101）

準確、完備、可靠的工程數據，不僅可以為施工方現場作業提供更好的借鑒，還可以輔助施工現場管理人員對作業環境的感知，從而制定更加科學合理的施工管理方案[1]。為落實此項工作，部分施工單位在現場施工作業時，嘗試了將信息化技術與數字化技術引進施工現場，通過此種方式，實現對現場工程數據的實時感知與獲取[2]。但如何基于現代化技術落實對現場作業的管理，還有待深入考究，因此，下述將基于數字采集技術的應用，設計對應的現場管理方案，為工程施工方與管理方提供進一步的參照與借鑒。

1 工程概況

本文研究的工程項目為某地區建筑項目，此項目位于較為繁華的地段，工程項目概況見表1。

表1 建設工程項目概況

為提供施工現場更科學的管理作為支撐，在施工前，安排專門的技術人員進行場地環境的勘查，經過大量的勘查與數據統計后發現，施工場地屬于淤泥質場地，施工難度較大[3]。要實現在預期時間內完成項目施工，應結合項目需求，制定完善的管理方案。

為了協助市政工程單位組織的工程項目施工任務，需要深入淤泥質場地施工的研究，掌握與軟土地質環境施工相關的工作要點。例如，施工前，參與施工的工作人員應明確此類地質在施工中具有影響因素多的特點，這些影響因素會在不同程度上干預工程施工進度，直接或間接影響地基結構的穩定性[4]。為解決此方面問題，下文將根據工程施工質量要求，設計對應的現場管理方案。

2 數據采集技術在施工現場管理中的應用

2.1 施工現場資源管理

施工時，若能夠針對施工現場使用的設備、材料等進行優化配置和動態管理，則能夠有效保障施工的質量、進度等按照設計計劃方案完成。由于施工現場會產生大量的生產要素信息，因此需要結合數據采集技術實現對施工現場各類資源的統一管理。在施工現場根據工程設計要求，明確資源的數量、設備及材料的進場時間、進場后的相關要求，針對各類資源進行合理的配置和組合，并使其能夠充分應用到施工當中[5]。在應用現代化采集技術后，針對施工現場的材料計劃、采購、儲備等可按照圖1所示的流程進行管理。

圖1 施工現場的材料計劃、采購、儲備等管理流程

借助現代化數據采集技術，針對各類施工材料信息進行快速識別并記錄。具體而言，以某鋼筋構件為例，對其進行管理時，可在鋼筋構件上貼入電子標簽，并利用讀卡器實現對鋼筋構件生產廠商信息、生產批次信息以及質檢情況信息的讀取[6]。同時，在施工進行中，針對每一項施工材料的使用情況記錄，進一步提高施工材料的管理效率，并且能夠降低勞動成本。根據材料的使用情況以及入庫存量，及時與供應商進行實時溝通。結合數據采集技術，對施工材料、機械設備等進行跟蹤和定位。在這一過程中可按照式（1），生成各類現場資源標簽。

式中Wα(w)-施工現場資源標簽；

i-施工現場資源種類數量；

Pr-基于數據采集技術的資源信息配對過程表達；

α-施工現場資源屬性數值；

xi-施工現場某一種類i的具體資源量。

利用式（1）生成施工現場資源標簽，通過計算機可實現對資源標簽的統一管理，以此達到對施工現場資源的數字化管理。

2.2 基于數據采集技術的施工現場生產率分析

在完成上述對施工現場資源的管理后，再結合數據采集技術，針對施工現場的生產率進行分析。通過施工現場的生產率可以衡量施工中各項生產要素的使用效率[7]。結合數據采集技術獲取的數據信息，將施工現場的生產率劃分為靜態生產率和動態生產率兩種。其中靜態生產率可通過式（2）計算得出。

式中η靜-施工現場的靜態生產率；

m-施工現場管理期間總產出量；

m′-施工現場管理期間要素投入量，即各類施工材料、設備以及勞動力的投入量。

動態生產率的計算公式見式（3）。

式中η動-施工現場的動態生產率；

η′靜-施工現場基準期靜態生產率；

p-基準期產出量；

p′-基準期投入量。

根據式（2）和式（3）可實現對施工現場動態生產率和靜態生產率的綜合分析，結合得出的具體數值，實現對施工現場的規劃、測定、評價和控制，以此達到對施工現場管理的目的。

2.3 現場施工質量與進度管理

在上述論述基礎上，再完成對施工現場質量和進度的管理。以打樁施工為例，在施工現場可選擇在樁頂部位置植入一個RFID標簽，并通過無線電信號的方式實現對打樁施工是否達到規定深度的判定。針對施工現場帶有標記的施工材料，可以將供應商、品類、規格等信息存儲到RFID識別裝置當中，確保在施工過程中所使用的材料為所需的材料[8]。同時，在混凝土結構當中也可以嵌入RFID標簽和溫度傳感器，以此實現對混凝土結構固化過程的實時監測，以及對混凝土表面質量、平整度等質量評價參數的評估。再結合數據采集技術建立竣工三維模型，利用竣工三維模型與施工現場的比較，能夠更快速找出與設計方案存在偏差或缺陷的位置，以此給出更合理的施工補償措施，從而確保施工質量符合設計要求。

除此之外，結合數據采集技術還可實現對施工現場具體施工進度的管理。對施工現場進行自動監控，根據監控反饋實現對現場施工的管理和決策，并盡快處理顯著偏離計劃的現場施工活動。還可采用將計劃施工接近度與現場施工進度對比的形式，結合3D數字點云，實現對實際進度覆蓋模型面積的展示，并通過攝影測量技術從數字圖像中獲取3D模型，將其與竣工三維模型進行對比，以此提取更多施工現場的進度信息。最后，針對數據采集技術獲取到的各項進度信息，可以用三維形式對其進行展現，實現對項目現狀更直觀的展示，從而為管理人員制定決策提供更可靠的依據，并且在確保施工質量的前提條件下，促進施工進度的提升。

3 管理效果分析

完成此方法設計后，為檢驗設計的方法在工程項目現場管理中的應用效果，下述將以某工程項目為例，設計實例實驗。實驗步驟如下。

根據施工現場部署，按照本文設計的方法，在管理終端設計一個UWB商業管理終端，管理終端構成見表2。

表2 UWB施工現場商業管理終端構成

結合現場作業管理需求，根據信號在終端到達的時間差，合理布置在施工現場作業環境中的多個超寬帶接收機，將接收機與定位系統進行連接，放置在管理室中，通過此種方式，實現對施工作業現場人員、機械、采用的集中管理。同時，根據不同機械與材料所在的空間位置，布置對應的標簽，接入網絡后，按照接收機反饋數據的速度，進行空間數據與信息的實時更新。

確定實驗方案后，與施工現場工作人員進行交涉，圈定不同設備在現場中的有效覆蓋范圍，從而確定現場施工管理范圍。

使用三維激光掃描設備對施工現場與作業場地進行掃描，掌握更多的施工現場三維數據，將其作為管理工作的支撐。

安裝接收機設備時應注意保持不同設備之間的合理間距，當設備之間存在障礙物時，可采用適當調整接收機位置或增加接收機數量的方式，確保終端反饋數據的完整性。必要情況下，可以根據現場實際情況，現場設置不同高度的接收機。

實時獲取數據，輔助三維建模技術，構建針對施工現場的三維可視化模型，更新現場機械車輛的位置數據，通過此種方式，實現對現場作業機械的規范化管理。

按照上述方式，完成對本文實驗的設計，將反饋的施工機械車輛現場軌跡與車輛真實軌跡在三維空間中進行匹配，當軌跡呈現適配狀態時，說明本文在設計管理方法時引進的數據采集技術具有一定可行性，反之，說明本文設計的方法無法實現對現場作業車輛的跟蹤，即無法實現對現場規范化管理的輔助。按照此種方式，整理實驗結果，如圖2所示。

圖2 施工現場作業車輛行進軌跡

從圖2的實驗結果可以看出，本文設計的方法可以實現對施工現場作業車輛行進軌跡的高精度描述，即基于數據采集技術反饋的車輛作業信息與車輛在現場的實際作業信息匹配度較高，由此可以證明本文設計的方法在實際應用中具有可行性。可以參照此種方式，在現場進行其他工作的管理，以此種方式，提高管理工作的規范性，提升現場施工作業效率。

4 結語

通過本文的研究，明確了使用現代化技術輔助施工現場管理的必要性與可行性，為進一步實現對此方面工作的優化，提高現場作業效率，優化施工現場生產水平，還應在后續的相關工作中，加大對技術研究的投入。同時，應從施工現場資源配置層面入手，根據施工隊伍的人數、規模，進行現場作業人員的配置，保證將施工中的權責劃分落到實處，通過此種設計方式，可降低工程施工成本并縮短工期。