大數(shù)據(jù)背景下建筑施工現(xiàn)場智慧管理研究

王永恒 山西建筑工程集團有限公司工程師

近年來，在我國建筑業(yè)飛速發(fā)展與社會經(jīng)濟飛速增長的背景下，對建筑施工現(xiàn)場管理工作提出了更高的要求。建筑施工現(xiàn)場管理工作十分復(fù)雜和系統(tǒng)，在當(dāng)前要求下，若想最大化提升其管理水平，應(yīng)盡快實現(xiàn)施工現(xiàn)場的智慧管理，而施工現(xiàn)場智慧管理的實現(xiàn)離不開先進的大數(shù)據(jù)技術(shù)。

1 大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)可以簡單解釋為“規(guī)模巨大與類型復(fù)雜的數(shù)據(jù)的集合”，其特征十分明顯，具體包括以下幾點：一是體量大，大數(shù)據(jù)的規(guī)模龐大且數(shù)據(jù)增長迅速；二是多樣性，大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型繁多且數(shù)據(jù)構(gòu)成復(fù)雜；三是速度快，大數(shù)據(jù)的時效性強且數(shù)據(jù)處理迅速；四是價值高，大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍廣泛且數(shù)據(jù)應(yīng)用頻率高。大數(shù)據(jù)衍生出很多相關(guān)技術(shù)，如大數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等。而大數(shù)據(jù)技術(shù)的實現(xiàn)則離不開信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等高新科技[1]。

2 大數(shù)據(jù)背景下建筑施工現(xiàn)場智慧管理的實踐應(yīng)用

在建筑施工過程中，多方都具有一定的施工現(xiàn)場管理責(zé)任，在此背景下，有必要開發(fā)一個建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，以利于各方之間的信息交流、共享及協(xié)同管理。而在建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)的具體開發(fā)過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用十分關(guān)鍵[2]。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)可以將各方信息參數(shù)化，并集成在建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)中，同時構(gòu)建一個可供各方參與的虛擬信息交流環(huán)境，只需要對各方進行相應(yīng)的權(quán)限設(shè)置，即可使大家在系統(tǒng)平臺上靈活處理自己權(quán)限范圍內(nèi)的信息，并且實現(xiàn)各方之間的協(xié)同管理[3]。

2.1 智慧施工方案優(yōu)化

在基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)中輸入建筑工程相關(guān)數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)的三維建筑模型，仿真模擬其施工方案的執(zhí)行全過程，可以將施工方案中涉及的全部問題都展示出來，以輔助施工方案優(yōu)化。通過對建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)的應(yīng)用，可以及早發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的各種問題，并進行及時解決[4]。建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)還具備施工方案碰撞檢測功能，可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)施工方案中各部分之間存在的沖突，進而不斷優(yōu)化施工方案。

2.2 智慧施工人員管理

人是各項工作的實際執(zhí)行者與操作者，無論在任何情況下，人的影響都至關(guān)重要。在建筑施工過程中，施工人員負(fù)責(zé)掌握各項具體施工操作，所以其管理非常重要。可以借助基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，對全體施工人員進行詳情且全面的登記，并將相關(guān)登記信息進行有效分類、整理及存檔。當(dāng)需要查閱相關(guān)施工人員的信息或是需要了解施工人員的工作狀態(tài)時，均可以直接在建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)上調(diào)取信息。建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)還支持階段性地對統(tǒng)計信息數(shù)據(jù)進行分析，從而自動顯示倒班工種、持續(xù)工作時間、工作日等信息，以便了解施工人員隊伍的工作情況，輔助優(yōu)化人員調(diào)配。另外，通過在建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)上進行數(shù)據(jù)分析，還能及時發(fā)現(xiàn)危險作業(yè)等緊急情況下的數(shù)據(jù)，并自動將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端，同時發(fā)出報警訊號，以避免施工人員疲勞作業(yè)引發(fā)安全事故，更好地保障施工人員的人身安全。

例如，很多智慧工地會給施工人員發(fā)放勞務(wù)實名制一卡通，其是一種集合了智能技術(shù)和信息化技術(shù)的智能卡。使用勞務(wù)實名制一卡通可以實現(xiàn)對全體施工人員的全方位、有效管理，全面了解施工人員的工種、考勤、違規(guī)以及安全培訓(xùn)落實情況等，可以提高施工人員管理的精細(xì)化程度。同時，在施工人員管理中使用勞務(wù)實名制一卡通的安全性也較高，CPU 卡有著良好的防數(shù)據(jù)篡改、丟失等功能，且借助與勞務(wù)實名制一卡通相互聯(lián)通的手機App 可實時觀測進場人數(shù)，為施工現(xiàn)場人員管理提供便利。

再如，施工現(xiàn)場存在一些危險性較高的區(qū)域或者是材料存放地等禁止外人進入的區(qū)域，為杜絕人員傷害、盜竊等事故，可以在這些區(qū)域的周圍設(shè)置基于可移動紅外對射設(shè)備的便捷式周界防護系統(tǒng)。如果有人進入防護區(qū)域，導(dǎo)致紅外光束被遮斷，系統(tǒng)便會發(fā)出報警信號。同時還可以將便捷式周界防護系統(tǒng)與人工智能技術(shù)有機結(jié)合起來，對穿過防護區(qū)域的物體進行準(zhǔn)確識別，以減少系統(tǒng)誤報的發(fā)生。

2.3 智慧施工設(shè)備管理

在建筑施工現(xiàn)場，往往需運用很多施工設(shè)備，如起重設(shè)備、土方施工設(shè)備、鋼筋混凝土施工設(shè)備等，必須要加強對這些設(shè)備的管理，以保證施工工作的安全順利開展。應(yīng)用基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，與施工設(shè)備上的智能控制裝置信號相連接，可實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并發(fā)出報警訊號。還可借助建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)設(shè)置處理異常信息的微端，自動根據(jù)反饋對設(shè)備關(guān)鍵部位運行信息進行識別，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自動消除隱患。此外，基于建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，還可通過無線信息上傳設(shè)備監(jiān)控信息到云端，形成連續(xù)監(jiān)控報告[5]。

例如，智慧施工設(shè)備管理中可以采用高支模監(jiān)測報警系統(tǒng)，其主要由采集系統(tǒng)、軟件平臺以及報警裝置3 個部分組成。高支模監(jiān)測報警系統(tǒng)可以借助智能數(shù)據(jù)采集儀、傳感器對高支模整體的水平位移、杠桿傾角、立桿軸力以及模板沉降等情況進行實時、動態(tài)監(jiān)測，有利于保障高支模施工安全。同時，通過實時監(jiān)測高支模的實際情況，并與提前設(shè)置好的參數(shù)進行比較，一旦超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，高支模監(jiān)測報警系統(tǒng)便會自動化報警，以便于人員進行檢查、處理。

再如，針對塔吊這一大型施工設(shè)備，可應(yīng)用塔吊運行監(jiān)控系統(tǒng)進行管理。該系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控軟件以及安裝在塔吊駕駛室的黑匣子、各種傳感器（如風(fēng)速傳感器、幅度傳感器、角度傳感器、傾角傳感器）、無線通信模塊等組成，可以對塔吊的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，有利于保障施工現(xiàn)場的安全。

塔吊運行監(jiān)控系統(tǒng)的作用包括以下幾點：第一，風(fēng)速超限防護，該系統(tǒng)可借助風(fēng)速傳感器采集當(dāng)前自然環(huán)境下的風(fēng)速狀態(tài)，如果超出安全上限，則檢測中心與塔吊駕駛室便會收到報警信號；第二，群塔碰撞防護，該系統(tǒng)可對相鄰塔吊的信息進行自動收集、計算與顯示，針對處于交叉作業(yè)區(qū)域的塔吊，如果相鄰塔吊之間的距離小于提前設(shè)置好的安全距離，系統(tǒng)便會發(fā)出報警信號，以便于預(yù)防碰撞事故；第三，禁行區(qū)域防護，有很多區(qū)域禁止使用塔吊作業(yè)，如學(xué)校上空、高壓線上空以及部分重要建筑的上空等，如果塔吊進入禁行區(qū)域，則該系統(tǒng)也會發(fā)出報警信號；第四，制動控制，如果塔吊在系統(tǒng)發(fā)出碰撞報警信號的情況下依然前進，則系統(tǒng)便會進行制動。

2.4 智慧施工材料管理

在建筑施工過程中會使用大量的施工材料，如鋼材、混凝土、水泥以及磚材等，不能使用質(zhì)量不合格、性能不達標(biāo)、與施工要求不符的材料，否則會給施工質(zhì)量和安全埋下極大隱患。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，可以構(gòu)建一個材料采購與倉儲管理子系統(tǒng)，專門用于管理施工材料。同時，借助先進的BIM 技術(shù)及結(jié)合ISGP 算法，還可對施工現(xiàn)場空間進行綜合分析，自動給出最佳的材料臨時存儲方案，以實現(xiàn)對施工現(xiàn)場空間的合理利用。再者，依托大數(shù)據(jù)還能夠提供詳細(xì)的施工材料出入庫信息及科學(xué)預(yù)測材料采購情況。

例如，智慧工地中對施工材料進行統(tǒng)計的時候，可采用棒材計數(shù)系統(tǒng)，其主要是應(yīng)用便攜式棒材計數(shù)儀器，拍攝鋼筋等棒材端面圖像，并在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確計算進場棒材的實際數(shù)量。采取這樣的方法可提高施工材料統(tǒng)計的速度。智慧施工材料管理中還可將現(xiàn)場照片、施工材料的驗收記錄等材料保存下來，并將其作為后期施工材料管理、使用的依據(jù)，以提高施工材料管理的效率與效果。

2.5 智慧施工技術(shù)管理

在建筑施工過程中會涉及多種多樣的施工技術(shù)，并且施工技術(shù)的選擇及應(yīng)用水平直接影響著實際施工質(zhì)量與效率，因此施工技術(shù)管理是建筑施工現(xiàn)場管理的主要內(nèi)容之一。為保證施工技術(shù)選擇的合理性及應(yīng)用的正確性與規(guī)范性，可借助基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，打破施工企業(yè)間的信息孤島，實現(xiàn)政府、監(jiān)管單位與施工企業(yè)間的管理數(shù)據(jù)對接和資源整合，自動獲取和實時監(jiān)督施工過程中的各項技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)及變化。

2.6 智慧施工作業(yè)指揮

在建筑工程的各關(guān)鍵工序施工開始前，可以借助基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，在嚴(yán)格遵照國家相關(guān)施工規(guī)范的前提下，根據(jù)每道工序的具體設(shè)計要求開展相關(guān)施工技術(shù)交底，并確保各方都充分參與技術(shù)交底討論。在各分項工程施工作業(yè)期間，可以在建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)中建立相應(yīng)的三維建筑模型，實時依照三維建筑模型來加強工藝技術(shù)管控，從而使施工指揮更加精準(zhǔn)、施工管理更加高效。再者，還可以在建筑施工過程中將一些實時產(chǎn)生的施工信息數(shù)據(jù)及時錄入建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)中，以便各方隨時了解實際施工情況，實現(xiàn)對施工作業(yè)過程的動態(tài)監(jiān)控和指揮管理。

2.7 智慧施工環(huán)境管理

施工環(huán)境對建筑施工質(zhì)量、施工安全以及綠色施工等具有十分深遠(yuǎn)的影響。在建筑施工過程中，許多時候都需要進行露天作業(yè)，這更加彰顯了施工環(huán)境管理的重要性。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)在施工環(huán)境管理及環(huán)境治理方面應(yīng)用價值顯著。建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)擁有數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、云計算等功能，結(jié)合傳感器設(shè)備，可實現(xiàn)對施工現(xiàn)場粉塵和噪聲等的風(fēng)險預(yù)警與綜合評估。

2.8 智慧施工進度管理

任何建筑工程施工都應(yīng)當(dāng)在保證施工質(zhì)量的前提下按時完工，所以在建筑施工現(xiàn)場開展好施工進度管理的意義重大。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)在施工進度管理方面具有重要的應(yīng)用價值。例如，在施工方案進度監(jiān)測中，可以在建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)上建立一個具有針對性的圖紙文件目錄，合理確定權(quán)重，并結(jié)合人工估算來開展相應(yīng)工作；在施工進度監(jiān)控中，可以借助建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)實現(xiàn)對施工進度情況的實時監(jiān)控。

3 大數(shù)據(jù)背景下建筑施工現(xiàn)場智慧管理中存在的問題

3.1 缺乏大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識

大數(shù)據(jù)對建筑施工現(xiàn)場管理的影響體現(xiàn)在方方面面，只有順應(yīng)時代潮流，充分應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展建筑施工現(xiàn)場管理工作，才能夠提升智慧管理水平。但就現(xiàn)實情況來看，很多工程管理人員在建筑施工現(xiàn)場管理中仍舊以傳統(tǒng)管理模式為主，而缺乏大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識。究其原因，主要是工程管理人員對大數(shù)據(jù)的認(rèn)知不足，未全面認(rèn)識技術(shù)在建筑施工現(xiàn)場管理領(lǐng)域的深層次應(yīng)用價值。

3.2 數(shù)據(jù)處理時效性差

現(xiàn)實中，雖然大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑施工現(xiàn)場管理工作中得到了一些應(yīng)用，但仍然存在數(shù)據(jù)處理時效性差的問題。之所以數(shù)據(jù)處理時效性差，一方面是因為對數(shù)據(jù)處理工作不夠重視，另一方面則是因為數(shù)據(jù)處理能力弱。由于建筑施工現(xiàn)場的各項情況均處于動態(tài)變化中，所以落后的數(shù)據(jù)信息無法為其管理提供準(zhǔn)確的決策。

3.3 大數(shù)據(jù)分析人才不足

作為一項高新技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)在具體的應(yīng)用實踐中必然需要專業(yè)人才，這點毋庸置疑。非專業(yè)人士即使經(jīng)過培訓(xùn)，業(yè)務(wù)水平也難以在短時間內(nèi)趕上專業(yè)人士，因而無法真正有效發(fā)揮出大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用。目前，大數(shù)據(jù)分析人才仍舊是建筑行業(yè)的稀缺人才，正因為缺乏大數(shù)據(jù)分析人才，所以才造成在建筑施工現(xiàn)場管理領(lǐng)域中對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用不足，施工現(xiàn)場智慧管理目標(biāo)難以實現(xiàn)。

4 大數(shù)據(jù)背景下建筑施工現(xiàn)場智慧管理的優(yōu)化對策

4.1 提高大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識

首先應(yīng)進一步提升大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識，加強對大數(shù)據(jù)的研究，正確認(rèn)識到大數(shù)據(jù)的作用與意義，形成良好的大數(shù)據(jù)思維。在實際工作中主動應(yīng)用大數(shù)據(jù)來解決問題，從而真正實現(xiàn)建筑施工現(xiàn)場智慧管理。

4.2 保證數(shù)據(jù)處理及時迅速

為確保大數(shù)據(jù)的作用能夠充分發(fā)揮出來，應(yīng)積極引進先進的科學(xué)技術(shù)，不斷提高大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用水平，從而最大限度保證數(shù)據(jù)處理及時迅速，得到更高的數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量，為施工現(xiàn)場智慧管理提供真正有效的數(shù)據(jù)支持。

4.3 加強大數(shù)據(jù)分析人才培育和引進

在大數(shù)據(jù)背景下的建筑施工現(xiàn)場智慧管理中，人力資源的價值依然是第一位的，所以當(dāng)前應(yīng)加強大數(shù)據(jù)分析人才的培育和引進，盡量引進應(yīng)用型人才、技術(shù)技能型人才、創(chuàng)新創(chuàng)造型人才、復(fù)合型人才等，以打造出一支高素質(zhì)的大數(shù)據(jù)分析人才隊伍，滿足實際工作需求。

5 結(jié)語

大數(shù)據(jù)背景下，建筑施工現(xiàn)場智慧管理的實踐應(yīng)用中，重點是基于大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建一個完善的建筑施工現(xiàn)場智慧管理系統(tǒng)，然后借助該智慧管理系統(tǒng)來開展具體的方案優(yōu)化、人員管理、設(shè)備管理、材料管理、技術(shù)管理、作業(yè)指揮、環(huán)境管理以及進度管理等工作。同時還要提高大數(shù)據(jù)應(yīng)用意識，保證數(shù)據(jù)處理及時迅速，加強大數(shù)據(jù)分析人才的培育和引進。