建筑施工中智慧工地系統的應用

陳凡，羅磊，崔小飛

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

近些年，隨著我國社會經濟水平的不斷提高，建筑行業也得到了很大的發展，但是建筑現場施工中，安全事故也時常發生，嚴重危害了人們的生命財產安全，政府相關部門對其愈加重視，因此，建筑工程施工現場的安全管理已成為新的發展趨勢。智慧工地系統的出現，能有效的解決施工現場的安全管理問題，促進建筑行業的穩定發展，同時，先進的信息化技術為智慧工地系統提供了智能技術的支持，不僅能促進自身的在建筑行業的競爭能力，還對我國綠色建筑發展奠定了基礎，進一步推進建筑行業多樣化、智能化的發展步伐[1]。

2 智慧工地系統概念

智慧工地系統是對建筑施工工地利用信息技術手段進行管理，通過信息技術搭建信息化管理平臺，利用人工智能等技術手段，通過入口傳感器、監控裝置等設施，將現場相關人員與現場活動相連接，形成物聯網，進一步提高建筑工程的管理效率[2]。

3 智慧工地系統發展現狀

目前，智慧工地系統的應用較少，系統發展較不成熟，但隨著智慧工地的不斷更新實踐，在建筑工地中起到了越來越大的作用，有效改善了現場的施工環境，下面對其中具有代表性的智慧工地系統進行分析研究。

3.1 環境監測、智能噴霧系統

建筑施工現場產生的揚塵等污染物，極易對施工區域以及周邊環境造成污染，破壞生態環境資源。通過環境監測和智能噴霧系統相互協同進行工作，可充分體現出高效、節能、效果優等特點。智慧工地的智能監測噴霧系統可以24h不間斷的對施工現場及周圍環境進行監測，將監測到的數據傳輸至大數據平臺上，若出現超標現場，將會對其采取針對性措施。環境監測、智能噴霧系統可以有效降低周圍粉塵濃度，改善施工環境，同時，對施工環境中溫濕度、風力、風向等信息進行實時監測，并將監測結果傳輸至觸摸屏上，通過對數據進行分析處理，進而起到噴霧降塵作用，環境監測、智能噴霧系統的效果圖如圖1所示。此智慧系統著重體現了對環境資源的保護措施，傳統的施工現場降塵方式都是采用人工除塵的方法，只能對道路上的粉塵進行處理，且費時費力，處理效果較差，采用智慧工程系統的降塵措施，充分體現了以下優點：①降塵效果明顯；②智慧系統大量的減少了人工作業量；③自動化、智能化，最大減少了水資源的浪費。

圖1 環境監測、智能噴霧系統效果圖

3.2 電氣無功補償系統

建筑施工中機械設備過于陳舊，臨近使用年限設施較多，設備功能較少，不含先進的技術含量，電力損耗過大，同時，設備的功率因數過低導致能源的極大浪費。利用智慧工地中無功補償設備可以提高電能源的利用率，并隨著無功補償設備的不斷更新完善，越來越多的設備應用到工程實際中。電氣無功補償系統主要包括總隔離開關、無功補償智能控制器兩部分組成，在總隔離開關下設置10套電容組，各個電容器組由交流接觸器、電容器、斷路器、熱繼器相組成的，在無功補償智能控制器上對設備設置功率因數定值，之后再通過智能控制器對系統功率因數進行采集，若采集的數據未達到設定值時，無功補償智能控制器依次對電容器組發出信號，直至設備的功率因數達到設定值。設備系統功率因數的大小通過系統負荷的大小決定，無功補償智能控制器通過及時采集設備功率因數的反饋信息進行整個系統的調動。通過對本系統將近一年的實際工作分析，其節能效果明顯，根據信息反饋得出，本系統的功率因數在0.9左右波動，傳統的建筑施工機械設備的功率因數通常在0.75左右波動，進而設備的功率因數提高了20%，根據實際現場的使用情況，本系統負責的總功率為99kW的機械設備，按照使用系數為0.5，每天工作6h，進而主體施工60d共計用電為：60×6×0.5×99=17820kWh。電力無功補償系統實際用電為98kw，且電流互感器變比為120，進而實際用電98×120=11760kWh，共節約電量17820-11760=606kWh，用電效率提高了34%，電力無功補償系統有效的提高了建筑的用電效率，大幅度的降低了電量損耗，因而，在建筑施工中加大對電力無功補償系統的實際應用，將進一步提高電能的利用率。

3.3 邊界紅外對射系統

在建筑工程的施工現場，施工區域、辦公區域、宿舍區域等主要依靠安全管理來保證項目的順利進行，工地中極易出現偷盜現象，如何保證工地的安全，是相關管理人員的一個難題，進而邊界紅外對射系統隨之誕生。智慧工地施工現場周圍的邊界紅外對射系統采用電子技術，對周圍環境自動探測，在區域受到外界入侵時，自動產生報警信號，同時為管理人員提供入侵區域，提供相應的對策措施。邊界紅外對射系統采用紅外發射器，從發射段發出4束人視覺不可見的紅外光組成網狀結構，接收段在收到紅外光時進入防衛狀態，并且當入侵人員將4束紅外光完全阻擋時，才能啟動報警裝置，避免出現錯誤報警的問題。邊界紅外對射系統的報警率較高，可以有效地防范外界入侵，減少了偷盜事件的發生，為工地提高了防范效果，減少了相關管理人員的工作量，降低了人力資源的浪費，使現場的安全管理更加智能化、人性化[3]。

3.4 智能限電控制系統

工地工人的生活用電屬于建筑安全管理的重點內容，工人隨意更改線路、私拉電線等不可控制問題時常發生，為工人的人身安全帶來嚴重隱患。工地現場時常發生宿舍失火等安全事故，并且多數事故的起因是由于違規用電引起的。工地智能限電控制系統主要對用電電壓、用電時間和用電負荷上進行控制。通過多種技術手段可對用電進行控制，有效地保證工地用電安全，最大程度地降低管理難度。

4 智慧工地系統的應用

4.1 工程概況

某綜合樓總建筑面積約8萬m2，地上12層商業及辦公樓，地下兩層，項目由A、B兩棟單體組成，A棟單體為辦公樓，B棟單體為商業樓。該項目施工工期較短、施工場地較小，多次出現交叉施工的現象，施工現場管理難度較大，因此，為了保證項目的建設質量，最大化地提高項目的經濟效益，通過利用智慧工地系統實現對項目的人、物、料等方面的管控，進而推動全面智慧工地管理系統的發展應用。

4.2 智慧工地管理系統

本智慧工地管理平臺的構建主要包括資源層、集成層、應用層及展現層四個模塊。首先，資源層主要是指利用無線定位技術對施工現場人、機、料等方面賦予數據特性；集成層主要利用互聯網技術、無線網技術等信息手段將所有的資源信息傳輸至數據平臺中心；應用層主要通過利用各種先進設備將所集成的數據進行分析、處理；展現層主要是將處理后的數據搭建各個子系統，包括安全管理系統、數據集成系統、人員管理系統、塔吊監控系統等。智慧工地管理平臺科學合理地調動了施工人員、施工機械、施工材料等，最大程度地保證項目的經濟效益。

4.3 安全管理系統

工地安全系統中，對可能會影響人員安全的危險源進行有效識別，并為此提出相應的解決方案，智慧工地系統通過自動識別技術對高風險施工進行識別，同時分析出原因，智慧工地系統對主要危險源的分析如表1所示，從表中可以看出，施工常發生的意外主要集中在這幾個區域，對其進行區域劃分，降低安全事故的發生，為系統預警工作提供數據支持。

表1 危險源的分類及分析

4.4 數據集成系統

在建筑施工過程中，相關人員依照國家相關標準對各個施工環節進行逐項檢查工作，及時發現問題并作出相應解決措施，保證建筑的施工質量。通過利用智慧工地系統對項目的各個施工環節進行實時監督記錄，對所收集的數據進行整體匯總，例如，責任人、管理人、滯后原因等進行數據反饋，第一時間對相應問題提出解決措施。此外，建筑工地的實際施工中將涉及到較多的材料使用，計算量較大，通過智慧工地系統，對建筑材料實現實時監督、管理，例如，在車輛進場時利用智慧工地系統對其進行自動化管理，進一步降低相關人員的工作強度，提高智慧工地系統的應用，推動建筑工程智慧工地系統的發展。

4.5 人員管理系統

建筑工程的勞動力來源地廣泛，員工的管理難度較大，通過智慧工地系統，利用大數據對相關人員進行管理，進出工地人員進行實名登記，并且將實時考勤技術應用到日常管理中去，保證人員管理的科學有效性，在對人員進行實名登記時，在實名管理平臺上與相關政府相互聯通，規范建筑用工市場，保證勞動人員的合法權益。此外，通過人臉認證等方式采集員工的個人信息，設置實名考勤系統，提高人員管理的科學性，有效地降低人工成本，同時，智慧工地系統還可以通過智能定位系統等手段，對一些突發的現象進行及時處理，降低建筑工地管理的成本。

4.6 塔吊監控系統

建筑施工中，塔吊裝置的安全是相關人員必須考慮的因素，在塔吊裝置應用智慧工地系統，對建筑項目設備進行實時化監控。在建筑的施工中，將監控系統安裝在塔式起重機上，主要起到對施工設備的操作和工作狀態進行實時監測，同時，若相關人員出現違規操作時，將會自動發起警報信號，引起相關人員的注意，進一步提高了建筑施工管理的科學性。

5 結語

綜上所述，現代建筑工程施工中，采用智慧工地系統的信息化技術是一項創新性改革，是建筑行業發展的必然趨勢，并且隨著先進的信息技術不斷發展完善，進一步推進智慧工地系統在建筑工程中的應用，成為現代信息化城市的重要組成部分。在建筑工程的施工過程中，利用智慧工地系統，增強工地施工的安全管理效果，促進企業的經濟效益。因此，進一步提高工地現場智慧系統的應用，進而促進企業的經濟效益。