建設項目智慧化工程的策劃與實施探析

東琳

摘要：在建筑項目合同履約過程中，按照智慧工程建設要求，通過物聯網、互聯網等技術綜合應用，實時監控施工現場各個要素，讓施工現場具備感知功能，數據互通互聯、智慧化響應，采用信息化、可視化、智慧化的高效管理模式。同時配備相應設備、平臺，滿足與各方設備連接、接口及對接功能，并在設計方支持下，提供基于BIM的數字化電廠模型應用、專業碰撞檢查、設計優化、施工用電智慧化監測、施工技術智慧化管理、智能圖像型火災監測、施工質量遠程檢查驗收等增值服務。

關鍵詞：智慧工程；數字化；BIM

DOI：10.12433/zgkjtz.20232731

一、交通安防管理

交通管理：對所有出入場區的車輛進行車牌照登記放行管理；在重要交通道路布置超速抓拍設備和監控攝像頭，實現車輛超速、道路遺撒監控，自動

報警。

用車管理：為班車建立手機App查詢系統，可查詢班車位置，顯示到達站點預估時間；采用手機端辦理用車手續。

場區門衛管理：所有人員配備安全帽識別標志，通過在廠區大門、重要施工區域布設人臉識別閘機、車輛識別裝置、監控攝像頭等實現對各參建方人員、訪客、固定車輛、臨時車輛等的安防管理。

施工區域管理：通過人臉識別、安全帽二維碼識別等，識別入廠人員信息、安全教育信息；識別車輛信息。

倉庫區監控：安裝具備夜視功能的監控攝像頭，形成倉庫區域的安防監控系統；實現與場區道路、門衛、圍欄等監控設備的聯動，應用技防措施確保倉儲的有效安防；設備遠程開箱檢驗、驗收、缺陷上報。

無人機巡查：通過無人機巡檢實現廠區紅線全天候巡視，場區圍欄監控，視頻實時傳輸至交通安防監控中心，并實現無人機報警、廣播等功能。

二、HSE管理

（一）人員管理

通過現場施工管理系統實現核電工地各參建方人員的實名制信息管理、安全教育培訓、用工統計、體征監測等功能，并同時支持多應用端PC端、移動端、LED顯示屏應用。在施工管理系統中對所有進入施工作業區域的各方人員登記和管理，系統生成人員身份識別二維碼，并可打印后貼在安全帽上代替入場證件功能。人員登記入場后，在施工管理系統中根據不同類別人員進行差異化安全培訓教育、線上考試。所有人員通過施工區域大門閘機時進行人臉識別，并比對安全帽二維碼信息，確保人、帽一致，同時審核安全教育培訓記錄，不合格無法通過閘機。施工區域大門閘機負責記錄所有人員的出入時間，并將數據傳輸給施工管理系統。

對施工區域進一步細分至各廠房、樓層，設置人員區域定位識別裝置，記錄人員出入時間，并將數據傳輸給施工管理系統。多維度的工時統計，統計指標為有效工時、出勤人數、出勤效率等，以時間趨勢圖方式展示，維度包括區域、單位、人員類別、工種等。所有特殊工種人員配備手環等穿戴設備或智慧化安全帽，收集體征信息（心率、血壓、體溫、呼吸），后臺監測、分析，確保人員安全。

（二）安全隱患排查整改

建立和使用安全隱患排查整改系統，實現隱患的排查、整改和驗證關閉全流程手機端操作，后臺統計分析和預警。借助無線網絡實現隱患的自動定位。依托現場網格化安全管理體系和制度，利用移動終端在現場記錄填報巡查發現的隱患（支持照片和視頻的證據上傳），系統將隱患整改事項發送給整改責任人，并提醒督促其完成整改。整改完成后，整改責任人提交整改后證明材料，在移動端申請關閉；隱患排查整改管理方進行驗證關閉。

（三）作業監控

所有受控作業納入智慧工程管理系統，在執行受控作業時，現場應用移動終端對人、機、料、法、環進行驗證并申報作業許可。現場利用攝像監控作業過程，形成影像化的質檢資料；后臺通過視頻進行安全監護，保障作業安全。

（四）安全巡檢管控

為所有安全管理人員配備定位終端設備，記錄安全管理人員在施工現場的巡查軌跡和時間；與安全隱患位置比對，發現不足與疏漏，調整安全巡檢路線。

（五）環境監測

在施工區域設置環境監測裝置，實時監控現場揚塵、噪聲、現場氣候、廢水排放、固體廢棄物、施工用水、施工用電、危害氣體，并采取智慧化控制措施。通過監測設備實時監控現場PM2.5/PM10、環境噪聲、氣象參數、廢水排放、建筑垃圾、危害氣體等數據，顯示在LED顯示屏上；通過噴淋控制柜把揚塵監測設備及噴淋設備聯動，現場環境超標自動噴淋；通過現場廢水排放監測，合格的廢水方可允許排放。通過智慧化水電表將工人生活區及施工現場的水、電用量聯網采集相關數據，對建筑工地能耗數據監測及實時統計，方便管理人員對工程能源消耗高效管理，減少水、電資源的浪費。通過集成氣體監測傳感器，利用數據通信技術，把實時監測建筑工地如一氧化碳、硫化氫、瓦斯、二氯化硫、乙炔等有毒有害氣體，可燃氣體濃度以及粉塵濃度上傳至系統平臺，管理人員可通過PC端或手機端及時掌握危害氣體安全狀況、避免有毒有害氣體、粉塵超標和可燃氣體泄漏；對于封閉場所，發生氣體泄漏，粉塵濃度超標，采取臨時機械通風等措施。

（六）總平面管理

同步共享設計院生成的全場地上地下建構筑物總平面三維模型，并添加現場施工作業臨建信息，形成與現場實際一致的總平面管理三維模型；在模型中加載時間信息；為基坑、溝道、堆場、道路的規劃提供四維參考模型。

（七）偏離提報

通過手機App對現場發現的任何物（設備、材料、工機具、車輛）的不安全狀態、缺陷或異常狀況，人的不安全不規范的行為，管理服務（體系文件、工作程序、操作細則等）的缺陷，環境保護等問題，及時報告、處理和反饋。

三、特種機械管理

建立塔式起重機監測系統：實現數據采集、操作人員身份識別、超載限制、力矩限制、防碰撞、防傾覆、數據存儲等功能；實時采集監測吊重、變幅、高度、回轉轉角等數據；人機鎖定，避免其他人員操作；在群塔作業時，實現塔機防碰撞；如作業時力矩超限等，現場聲光報警，中心平臺聯動報警；實現額定力矩、額定起重量等控制；輔助內容：風速、傾角、GPRS信號以及噴淋等。

建立升降機監測系統：實現數據采集、操作人員身份識別、聯鎖保護、防墜保護、防傾翻等功能；實時采集監測載人、載物等數據；超員、超載或違規作業時，現場聲光報警，中心平臺聯動報警，實現限制升降機操作。

建立卸料平臺監測系統：實時監測卸料平臺荷載情況，可通過電腦、手機等終端查詢載重數據；超載時，現場提供聲光報警，中心平臺聯動報警。

建立高支模施工監測系統：實時采集監測架體基礎變形、立桿垂直度、水平撓度、立桿軸力等數據；當高支模荷載或位移超過預警值時，現場提供聲光報警，中心平臺聯動報警。

四、物料管控

建立材料管理系統：實現材料入場驗收全流程的系統線上運行；形成材料質量證明文件與實體材料應用物項部位的關聯關系。應用移動端進行材料的入場檢驗和驗收登記，以廠家生產批次為最小顆粒度編碼管理。

構件預制和材料準備時對廠家生產批次分解細化，明確構件和材料的應用部位和材料用量。預制構件或材料進入施工現場時，通過掃碼識別，錄入構件或材料的入場驗收信息形成材料的入場安裝施工登記數據。

通過“智慧工程”系統實現鋼筋依據現場需求備料，按設計下料數據表自動加工；鋼筋按綁扎順序運輸能夠不落地吊入工作面，提升鋼筋綁扎效率，并使每根鋼筋與原材料合格證對應。

混凝土澆筑單實施現場開啟、現場關閉的智慧化管理。與澆筑單對應的混凝土罐車可自動放行進出施工區域，同時記錄次數。澆筑單關閉后，不再允許相應的混凝土罐車進入施工區域（可出），形成與混凝土澆筑單對應的混凝土用量統計數據。

建立物料位置跟蹤系統，通過對所有物項出庫后入場信息的整合，統計查詢各種設備材料的到貨、出庫、進入施工現場、安裝完成等數據。通過對所有物項出庫后入場信息的整合，系統提供從廠家生產批次的視角，統計查詢設備或材料的所在位置，可形成物料與生產廠家所有設備材料信息的鏈接。

智慧化倉儲管理：建立智慧化倉儲管理系統，實現自動入庫、自動分揀、自動出庫并標記狀態記錄等功能，設置倉庫看板，實時查看倉儲信息。倉內運輸載具根據上游信息自動顯示存放倉位并規劃路線引導；物項入庫通過傳感器校驗是否按要求放置于既定位置，否則報錯提示，系統自動標記已入庫狀態；系統自動判斷倉內貨物流轉情況，提供可移庫的倉位信息，根據室內地圖規劃移庫路徑，通過傳感器識別貨物是否正確移動；無須人工手動盤點；根據室內地圖關聯倉內貨物與運輸載具，自動規劃分揀路徑；物項出庫時通過傳感器識別是否正確出庫，系統自動標記出庫狀態；系統根據載具定位裝置實時查看運輸狀態與行動路徑，安裝區域放置傳感器可識別并記錄被領用出庫的物項是否正確，防止丟失；倉庫內放置看板（顯示屏），供倉庫人員實時查看倉儲各環節狀態、庫存信息、物項出入庫信息等。

五、施工管控

專業碰撞檢查：建立建筑物、設備管線的數字模型，運用Navisworks軟件，對建立的構筑物、機電設備、管道模型碰撞檢查和施工模擬，提前找出圖紙中存在的錯、漏、碰、缺問題，在施工前解決設計中存在的問題，減少返工次數。

施工用電智慧化監測：在現場施工用電使用的電源箱內加裝智慧式用電管理設備，對配電箱進行遠程檢測，檢測內容包括漏電電流、電壓、溫度、功率因數頻率、電流相位角等，在施工用電出現異常時，能夠在第一時間向負責人及防火人的手機客戶端報警。該系統可對引起電氣火災的主要因素（線纜溫度、電流、剩余電流）進行實時在線監測和統計分析，對配電柜、二級箱柜、末端的配電箱等各關鍵節點的剩余電流、電流和溫度的實時監測，采集剩余電流、導線溫度和電流的數據變化，通過手機及時掌握線路存在的用電安全隱患狀態，預防并發現電氣線路動態運行中出現的安全隱患，并通過系統分析電氣設備回路的相關參數，判斷故障發生的原因，指導開展治理，達到消除潛在的電氣火災安全隱患、防患于未然的目的。

移動端消點：建立和應用移動端消點功能，應用手機端App在施工現場完成質量計劃控制點的各方見證和消點。保障消點數據及時性的同時，通過身份識別、時間和定位控制，提升質檢防造假能力。在施工管理系統中發出見證消點通知單，各方在手機移動端接收消點任務。質量控制點見證各方，在施工現場完成見證工作后，直接應用手機移動端提交見證意見。通過系統實時統計質量控制點見證消點情況，形成相應的質量趨勢分析圖表。

特種作業許可：建立基于施工方案的特種作業工單管理系統，特種作業持證人員通過人臉識別確認身份后，登記填報特種作業工單；現場根據工單設置攝像設備，監控作業人員和作業過程。通過HSE人員管理模塊獲得所有特種作業人員取證信息。在施工管理系統中，依據施工方案實施特種作業工作單管理，特種作業持證人員通過人臉識別確認身份后，登記填報特種作業工單。現場根據工單設置攝像設備，監控作業人員，發現異常（如實際作業人員數量多于登記作業人員數量）立即預警。特種設備操作應用手機授權操作者登記確認，攝像頭監控復核。

焊接全程管控：在系統中實現焊接全過程管控，在質量計劃下，對所有焊縫施工的焊控單全流程的線上管控，包括焊工人臉識別登記，重要焊縫的施工影像記錄，焊縫質檢點檢查視頻記錄等。

施工影像記錄：依據廠房結構和進度計劃作業條目，匹配現場布設的攝像設備，形成與廠房結構和進度計劃作業條目對應的視頻影像記錄資料。對應重要的施工環節，可通過手機應用登錄系統進行基礎信息登記后，在現場設置臨時攝像設備實施過程影像記錄，同時上傳系統進行結構化存儲。

物項掃描識別：授權人員通過手機App掃描現場設備物項二維碼或輸入設備位號，可查看物項的設計圖紙和信息、采購的生產廠家技術文件及到貨計劃執行信息，以及相關的現場施工方案、安裝進度和質量計劃執行信息。

三維施工交底：施工技術管理人員利用平板電腦在施工現場接入三維模型系統，根據無線信號定位信息，系統提供當前工作區域的三維模型和物項數據。施工管理人員通過三維模型瀏覽區域內安裝物項總體布置，安排施工的先后順序，避免返工；查閱重要設備安裝構件分解和組裝模擬三維動畫，以充分了解安裝物項的結構和安裝要求。

智慧講解與通信：人員佩戴智慧化安全帽，實現參觀群組團內對講；智慧化安全帽攝像頭將參觀人員目之所見實時傳輸給工程指揮中心，后臺人員可根據視頻遠程同步參觀、講解、翻譯等。

六、結語

在大力推進“智慧工程”建設的基礎上，發揮BIM的數字化電廠模型應用、專業碰撞檢查、施工用電智慧化監測、智能圖像型火災監測、施工質量遠程檢查驗收等功能。將BIM技術與智慧化工程相結合，建立完整的數字化模型，在施工策劃、實施、竣工等各階段實施智慧化管理，并在竣工時形成數字化的電廠模型交付甲方，為后期運營維護和檢修提供增值服務。

參考文獻：

[1]李久林.智慧建造關鍵技術與工程應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2017.

[2]江蘇省建筑安全監督總站.建設工程智慧安監技術標準：DB32/T 4175-2021[S].南京：江蘇省市場監督管理局，2021.