智慧工地系統在建筑施工過程中的應用

蒲祖紅，崔雋娜

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

良好的智慧工地系統能夠對建筑施工現場進行有效的安全管理，不僅能減少建筑施工安全事故的發生，而且還有利于推動建筑施工行業的穩定發展。多樣化的先進技術為智慧工地系統提供了許多支持，使智慧工地系統在實際應用時更具備實用性，對建筑行業的安全管理與建筑技術水平的發展具有十分重要的意義和價值。

2 對智慧工地及其操作系統的概述

智慧工地中有對現代科學技術的綜合應用，這些現代化科學技術包括BIM、大數據以及移動互聯網和人工智能等技術，以建筑工程項目的整個生命周期為主要開展目標，圍繞建筑施工現場的各項工作、各層級以及一線作業崗位開展相關監管工作，對施工現場的相關施工人員、建筑設備、建造材料以及建造環境等各項關鍵要素進行全面、實時、智能化的監管，更好地實現信息化創新管理體系[1]。以項目為核心，實現多級聯動、多方協同、整合高效和管理預控，并以此確保建筑工程能夠順利實現質量、安全及進度和成本建設等方面的目標，促進部門間聯動辦公，推動項目實現智能化管理和精益化建造。

智慧工地操作系統是信息化時代形成的一種新型建筑工程生命周期管理理念。就智慧工地系統而言，即利用現代信息化技術方法與手段對工地進行管理，并構建信息化管理平臺。應用信息傳感與人工智能技術，通過工地的監控裝置及進出口傳感器和穿戴設施等設備連接建筑工程中的人與事，從而形成物聯網（見圖1）。

圖1 智慧工地示意圖

3 建設智慧工地系統的必然性

建筑工程的施工條件比較差，存有較多的安全隱患，這些問題若是得不到及時解決，勢必會對現場工作人員的人身安全帶來嚴重威脅。建筑行業需要很多人力進行作業，許多工作人員在實際施工過程中比較缺乏自我保護以及相應的施工安全意識，而且部分施工企業還存在未對建筑施工工作人員開展相關施工安全意識的講授和培訓工作，導致在工程建設中，安全管理無法有效保障，容易出現違規情況，亟需智慧工地系統的應用，解決安全問題。

4 在建筑施工過程中對智慧工地系統的具體應用

4.1 對塔吊實施安全監控

塔吊全監控系統主要包括工程管理、設備管理以及監控系統等幾部分[2]。在對塔吊進行安全監控的過程中，通過對建筑施工現場的塔吊安裝監控設備，及時收集塔吊運行時的載重、風度以及角度等相關安全指標數據，對塔吊在運行時的狀態進行實時監控，如圖2所示。一旦有違反相關規定的情況出現，塔吊上的安全監控系統就會根據實際情況進行自主判斷，若是判斷結果為違反規定的操作，塔吊安全監控系統就會及時發出警報，及時且有效地制止塔吊司機不規范行為，這不僅能夠對操作人員的安全操作起到良好地監督作用，而且還能對塔吊的正常運行從根本上進行保障，真正做到提前對物的不安全狀態以及由人所產生的不安全行為進行有效防控。

圖2 建筑施工現場塔吊安全監控系統的設置

4.2 周界防范紅外對射系統的應用

建筑施工中的辦公區、場區等區域是最為重要的工作區域，需要重點加強對這些區域的監控和安全管理，這些區域經常會出現盜竊情況，因此，為了有效防止類似偷盜等事件的發生，保護建筑施工相關財產以及管理人員的人身安全，需要對這些區域加強監管，應用周界防范紅外對射系統[3]。周界防范紅外對射系統也屬于智慧工地系統中的一種監管系統，它能對布防區域發生的侵入行為進行自動探測，一旦探測到有外物侵入，就會開啟自身警報系統，發出報警信號，而且還能準確地為相關管理人員指出被入侵的具體位置。從周界防范紅外對射系統的實際應用來看，其具備有較高的報警準確率，并且對外來入侵起到非常好的防范作用，在進行監控和探測的過程中，不需要監控人員對布防區域進行實時觀察，對問題所在，也不需層層上報，可直接根據探測結果以及給出的相關應對措施進行及時處理，使安全管理更具智能化、人性化（見圖3）。

圖3 工地周界防范系統示意圖

4.3 智慧工地系統在施工質量管理中的應用

4.3.1 智慧門禁準入信息系統的應用

在建筑工地應用智慧門禁準入系統時，主要是針對工地施工過程中所產生的考勤信息、工資發放信息及勞動信息等實行定制，并進行實名制管理，以確保各項工地施工管理等制度得到切實落實[4]。工地所設置的大門，可以有效阻隔外界各閑雜人士，同時還是阻擋外界干擾的重要保障。所以，在建筑工程施工中，建筑工地的大門也充分發揮著重要作用。而信息化門禁系統主要通過物聯網+大數據等方式，應用識別技術，增強工地施工管理。

1）基于識別技術的工人準入信息

工地是建筑施工的重點場所，施工人員的準入問題或施工過程中的考勤問題等成為一大管理難點。一般而言，一些常規辦公室應用的IC卡考勤形式及技術應用于工地施工中并不適宜，也不恰當，一旦IC卡丟失，勢必會給工地施工工作人員帶來極為不利的影響。而若采用指紋識別方式進行識別，由于施工人員長期勞作，通常手部傷口都會比較多，或是清洗不干凈、磨損嚴重等，會直接影響最后的打卡及考勤效果（見圖4）。因此，面部識別成為主要方法。①人臉識別方式：當前，這種識別方式較新穎且逐漸普遍，監測系統在對信息來源進行合理判斷時，會通過2D、3D算法進行有效判斷。②虹膜識別技術方式：這一技術方式相對成本較高，但具有顯著優勢。

圖4 工地實名制管理系統（圖片來源：杭州埃歐哲）

2）智能化安全帽的準入信息

可利用生物識別技術對智慧工地施工人員開展實名制管理。而智能化安全帽的工地準入，則是在常規安全帽里添加定位、儲存信息和處理傳感器[5]。在安全帽主端錄入工地施工人員的具體信息，再將這些人員信息儲存至模塊中，當工地施工工作人員開展施工作業時，就能佩戴專門的智能化安全帽，而在智能安全帽的主機端，會隨時接受施工人員的相關信息，并予以準入信息反饋（見圖5）。

圖5 智能化安全帽（圖片來源：www.iotku.com）

3）追蹤管理系統

在建筑施工工作人員進入施工現場后，主機終端可對佩戴安全帽的工作人員實施定位模式，目的是能讓相關建筑工程施工管理人員直接且直觀地了解到施工人員的具體工作狀態與新進路線，從而方便工程施工管理人員對施工工作人員工作進行組織及指導（見圖6），從而合理有效且全面地對工程施工現場的智慧工地管理系統運行方式進行有效分析。

圖6 施工現場追蹤管理系統的運行

5 結語

將智慧工地系統應用到建筑施工過程中，不但對建筑工程施工的順利開展起到促進作用，而且還能對工程施工在安全性方面起到良好的保障效果，提升建筑工程的經濟效益、社會效益，該系統應在建筑工程施工中積極推廣及應用。

就目前來說，智慧工地系統還有許多待優化和改進的地方，實際應用效果還不能達到最佳狀態和要求，這就需要相關管理人員及施工人員在實際工作中不斷積累經驗，對那些先進的知識、技術和技能加強學習，有效結合相關施工現場具體情況不斷優化和提高智慧工地系統的先進性、可行性。