智慧工地的江蘇探索

文/圖 江蘇東交智控科技集團股份有限公司 李華 張南童 王彤

“十三五”以來，江蘇省交通運輸廳發布了關于智慧工地相關的指導意見，如《關于實施綠色公路建設的指導意見》《關于打造公路水運品質工程的指導意見》《關于加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知》《推進智慧交通發展行動計劃（2017-2020年）》《江蘇省交通運輸科技創新三年行動計劃》《省交通運輸廳公路局關于印發智慧工地建設工作推進會議紀要的通知》等，要求加快推進試點項目“智慧工地”建設，確保按期優質建成示范項目，引領江蘇省普通國省干線公路建設管理轉型發展。

結合智慧工地實際應用需求，江蘇在智慧工地建設領域開展了積極的探索。國道344線淮河大橋改造工程是江蘇首個公路工程智慧工地建設示范工程，工程起于國道344線與淮河路平面交叉處，與山口門段順接，向西北依次跨淮河主航道、二淮河航道、扁擔河等河道及河灘，項目終點位于淮河鎮鎮區大洲路附近，線路全長約2063米，采用雙向六車道，一級公路標準建設，設計時速80公里，其中橋梁長1530.16米，占比74%。

項目建設過程中，工程安全要求高，新橋施工的同時還需保證老橋車輛正常通行，以及施工區域和通行船只的安全，施工難度較高。針對工程建設難點，項目采用“BIM+GIS”技術，以規劃BIM模型、設計BIM模型、施工場地BIM模型為基礎，通過“1+8”的模式對施工現場的人、機、料、法、環等各要素進行統一調配和管理，融合工程建設過程中的項目、人員、設備、物料、質量、安全、環保、BIM等管理功能，將各管理模塊進行可視化、智慧化建設。

鏈接

江蘇智慧工地的“1+8”模式

“1”是指項目在實施過程中構建基于“互聯網+”的信息化綜合管理平臺，通過工程信息化綜合管理平臺將工程投入使用的8個管理模塊，項目管理、質量管理、安全管理、人員管理、物料管理、設備管理、生態環保、BIM進行信息化建設；實現在建工程人員、材料、安全、試驗檢測、工藝監控、施工監測、檢驗評定等環節管理控制信息化、快速化、一體化，解決工程建設中數據真實性、信息分散、問題難追溯、隱蔽工程監管難等管理短板。

功能框架

在探索中，明確了從“BIM+GIS”管理、項目管理、質量管理、安全管理、人員管理、物料管理、設備管理、生態環保等對道路、橋梁、隧道工地的建設方面進行智慧工地的頂層設計。根據頂層設計的內容，進一步明確了智慧工地江蘇探索的功能框架，全面提升工程質量，實現工程“質量可控化、管理信息化、監測自動化、安全可視化、環保智慧化”建設。

智慧工地頂層設計

智慧工地功能框架

“BIM+GIS”管理

“BIM+GIS”管理主要包括BIM模型建立、三維可視化交底、施工圖紙模擬、基于GIS的4D進度可視化管理等。通過BIM模型與施工進度計劃的關聯，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D（三維模型+時間維度）模型中，直觀、精確地反映工程建設進度。

此外，基于“BIM+GIS”管理，能夠將建設過程中項目管理、人員管理、設備管理、物料管理、質量管理、安全管理、環境管理等模塊產生的數據進行可視化展示，并最終形成工程資料電子數據庫，為后期的管養工作提供基礎數據。

項目管理

項目管理系統是為了使工作項目能夠按照預定的需求、成本、進度、質量順利完成，而對工程進行分析和管理的系統，滿足項目管理日常業務的網上辦理、在線審批、計量支付及歸檔管理，通過項目管理系統的應用，可提高項目管理的效率及標準化建設。建設內容主要包括項目的組織管理、計量支付、合同管理、進度管理、變更管理、公文管理、文檔管理、通知公告、項目會議、黨建工作等功能。

人員管理

人員管理系統解決了工程參建單位多、人員管理復雜，不及時、不規范、效率低的問題，主要采用人臉識別/指紋識別/虹膜識別、安全帽二維碼掃描、GPS等技術，完成人員的考勤與特種人員的定位監管，實現了對參建各方人力資源的統一管理，保證了重要管理人員的履約到崗，實時掌握特種工作人員的動態，保障了民工的合法權益。人員管理主要包括：人員信息、考勤管理、門禁管理、人員定位、勞務管理、培訓教育、技術交底。

設備管理

設備管理系統建立了進場設備的電子臺賬，及時掌握了各種設備的基本信息，保證設備的運行安全，尤其是特種設備，實現了工作過程的起重量、幅度、環境參數的獲取，并實現預警。

物料管理

針對施工涉及到的各類原材料，包括水泥、粗細集料、外摻劑、鋼筋、鋼絞線、錨夾具、支座、危險品等。對采購、運輸、存儲等環節進行智能化管理，保存收貨清點記錄，減少數目誤報和成本虛高現象，從源頭上保障原材料的質量。物料管理主要包括：物料統計管理、物料入庫管理、物料庫存管理。

質量管理

基于物聯網、互聯網、云計算、無線傳感等技術構建的質量管理系統，實現了公路工程施工過程中關鍵參數的實時采集、傳輸、分析、預警、評價，實現了試驗儀器的互聯網改造。監督試驗過程，杜絕數據造假，在橋梁結構物生產管控中對拌和樓生產進行管控。實施生產質量預警，避免低質量混凝土用于構件的澆筑，利用智能張拉壓漿模塊保證張拉壓漿的工作質量。

安全管理

安全管理解決了施工現場危險區域繁多，監控手段落后，效率低下，容易存在監管漏洞的問題。通過視頻監控、智能抓拍、巡查APP、人員定位等功能，建立面向監管、建設、監理、施工等單位的工程安全信息管理平臺，內容涵蓋人機安全管理、風險管控、現場應急管理、安全專項方案管理、隱患排查、分析研判等。安全管理實施內容包括：安全管理指數、活動計劃、班組教育、安全會議、安全考試、日常巡查、安全大檢查、巡查GIS地圖、風險管控、視頻監控、內業資料、船舶避碰預警系統。

環境管理

通過無線傳感、自動化控制、數據自動采集等技術，對拌和廠、預制場的大氣環境進行全天候24小時不間斷監測，在污染物超標時報警，同時啟動處置裝置，保證環境質量。實時采集環境監測區域的PM2.5、PM10、PM100、溫度、濕度、風速、風向、噪聲等參數，當環境指標超出預警閾值，智能聯動噴淋降塵設備，實現環境自動治理。

攻關技術

在智慧工地應用過程中，根據實際需要應用與推廣“四新技術”，從而進一步提升項目建設與管理水平。智慧工地綜合評價技術結合專家打分法和層次分析法，對智慧工地的8大模塊進行評價，形成智慧工地評價體系。

以瀝青路面的應用為例，利用試驗檢測、混合料生產、混合料攤鋪、混合料壓實四項預警模塊的預警率對其包含的各檢測、監控參數進行評分，進而實現對各模塊進行評分，并最終通過不同模塊權重綜合質量評分，用以評判施工質量，如表1所示。在各模塊評價的基礎上，再根據專家打分法和層次分析法對智慧工地進行綜合評價，如表2所示。

表1 質量評分表

表1 質量評分表

（注：1.A、B、C、D為各模塊評分參數取值代碼，Q為模塊評分參數權重代碼，標為分項號。例如，相對于A試驗檢測，Q1為對應于A1針入度的權重。2.評價總分為100。）

表2 智慧工地綜合評價表

表2 智慧工地綜合評價表

（注：1.Ai為各模塊評分參數取值代碼，Qi為模塊評分參數權重代碼，標為分項號。2.評價總分為100。）

平臺搭建

依托智慧工地建設和功能應用需求，針對施工過程管理，圍繞人、機、料、法、環五要素，在實施過程中構建基于“互聯網+”的信息化綜合管理平臺，通過8大管理系統進行智慧工地管理平臺建設，實現所有采集數據實時動態展現，便于各參建單位實時了解工程建設狀況。

系統設計

智慧工地管理平臺系統涉及多系統應用功能整合、數據整合，統一身份認證，根據平臺功能模塊設置，以及現有子系統的情況，公路工程智慧工地管理平臺的初步設計由感知層、通信層、數據層、應用層，以及用戶層組成。

平臺系統

智慧工地指揮中心

可視化展示

將智慧工地大型復雜數據、集中數據進行多維度、多層次、多角度分析、開發、展示，利用圖形、圖像處理、計算機視覺及用戶界面，通過表達、建模及對立體、表面、屬性進行動畫展示，滿足數字大屏開發，無縫對接海量實時數據。發掘數據中蘊涵的規律和特征，從而實現對復雜數據集進行深入分析，直觀有效地傳達信息。

數據接口與數據庫建設

智慧工地管理平臺以開放、共享、標準的建設理念搭建，平臺由多個子系統構成，為保證系統的完整性、兼容性，各子系統按照統一要求預留標準化接口，且做到一個賬號登錄各子系統數據統一在大平臺進行可視化設計與展示，切實打造一體化智慧工地大平臺。同時，智慧工地平臺對平臺接口、數據庫統一規定，具備可擴展性。

平臺數據接口建設要求平臺數據接口建設要求從數據內容及接口、數據類型、數據格式、傳輸方式、傳輸頻率五個方面開展。其中，數據接口包含三種形式，即信息資源基礎服務接口、資源服務接口（發現接口、資源接口）、信息資源管理服務接口。基礎接口是將資源服務接口和管理接口中基礎性的操作定義成一個公共接口。通過這3類接口，實現信息資源的發現功能、檢索功能和管理功能。

平臺數據庫規范要求平臺數據庫需首先確定平臺數據庫類型，根據平臺功能模塊設置分為：項目管理數據庫、人員管理數據庫、設備監控數據庫、物料管理數據庫、質量管理數據庫、環境監測數據庫、安全管理數據庫、系統管理數據庫。

其中，項目管理數據庫包含工程基本信息、計量數據、工程進度數據、日常管理文件、黨政建設文件數據庫；人員管理數據庫包含人員組織、人員檔案、門禁設備管理、考勤數據、勞務發放數據、技術交底記錄數據庫；設備監控數據庫包含進場設備電子臺賬，特種設備實時監控、歷史數據，報警預警、設備參數設置數據庫；物料管理數據庫包含瀝青、水泥、粗細集料、外摻劑、鋼筋、鋼絞線、錨夾具、橡膠支座等物料的規格型號、數量、供應商、進出庫數量和質量檢驗數據等；質量管理數據庫包含水泥混凝土質量數據、瀝青混合料質量數據等；環境監測數據庫包含環境參數告警值配置、環境實時監控、環境告警數據庫；安全管理數據庫包含視頻通道配置和工地視頻信息數據庫，安全檢查數據庫，安全考試試題庫、現場危險源臺賬、安全問題處理日志數據庫；系統管理數據庫包含用戶管理、角色管理、菜單管理、地域管理、建設單位、施工單位、監理單位數據庫。

智慧工地江蘇探索以“施工質量可知可控、施工過程可視智能、工程管理協同高效、施工監管可視化智能化、施工數據實時共享”為目標，通過采用統一、標準的信息化建設，實現工程信息化建設可復制性、可共享性、可持續性的發展，對工程建設過程中的各關鍵要素梳理分析，明確智慧工地的頂層設計，實現智慧工地的數字化、精細化、智慧化，提升工程項目建設管理水平，提升信息價值深度融合應用，形成產業化模式，助力智慧交通發展，為智慧工地的推廣應用奠定了基礎。