基于雙碳形勢下的智慧工地管理研究*

董燕敏 邱國林

(吉林建筑大學 長春 130000)

我國是建筑業大國,隨著近幾年工業化發展進程加快以及綠色、低碳、可持續發展理念的提出,傳統的建筑業在作業過程中出現了一定的弊端,其在生產施工過程中,主要是以現場作業為主,依靠建筑工人現澆的方式進行建造,施工環境惡劣、現場隱藏性危險較多、管理難等問題也日益明顯,由于建筑工人以進城務工的農民為主,施工隊伍的整體專業素質不夠,這就導致施工進程緩慢、質量不高、效率低,同時,傳統建筑業在資源和能源上消耗也十分嚴重,對資源造成了一定程度上的浪費,甚至對于當地環境也造成了影響,噪音污染、施工揚塵、建筑垃圾等問題層出不窮,為了解決在施工管理中出現的一系列問題,于2020年7月,住房和城鄉建設部聯合國家發展和改革委員會、科學技術部、工業和信息化部、人力資源和社會保障部、交通運輸部、水利部等十三個部門聯合印發了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》,提出要大力推進先進設備、智能設備及智慧工地相關裝備的研發、制造和推廣應用。

雖然智慧工地現在還處于發展階段,但其應用在各種工程項目中,羅情平等[5]講述了智慧工地系統在青島6號線軌道交通系統的施工過程中的應用,該平臺不僅解決了數據孤島、人員統計量大的問題,還通過智能化、信息化管理流程建立的更高標準使得在施工過程中降低了施工環境的潛在損失,在一定程度上保護了資源,實現文明施工;王穎等[6]主要以智慧工地管理平臺應用到白龍灣引黃涵閘的實際項目中,講述了智慧工地在水利工程方面的智慧化監管。隨著智慧工地相關裝備的研發,也為了能更好的展示智慧工地管理平臺的優勢以及完善智慧工地在實際應用中各方面的問題,邱昌等[4]主要針對BIM+智慧工地現有問題以及未來發展趨勢做出了討論與研究;李華等[8]主要利用C-OWA 算子對指標權重進行計算,利用未確知測度的評價方法,對智慧工地的本質安全度進行了評價,構建出智慧工地本質安全度評價模型,此外,他們將智慧工地本質安全度劃分為初始級、簡單級、標準級、成熟級和卓越級5個等級,構建了4個一級指標和16個二級指標的本質安全度評價指標體系。

1 智慧工地及其管理平臺架構

1.1 智慧工地簡介

智慧工地管理理念是利用信息化手段,通過三維設計平臺對施工現場進行精確的設計與模擬,主要圍繞施工過程管理,建立互聯協同、智能生產、科學管理的施工項目信息化生態圈,并將挖掘到的數據進行充分分析,提供過程趨勢預測及專家預案,以實現工程施工可視化管理,從而提高工程管理信息化水平,實現綠色建造和生態建造(見圖1)。

圖1 智慧工地管理平臺架構

1.2 智慧工地管理平臺架構

智慧工地管理平臺主要是面向房建、管道、軌道交通等各類項目的管理者,通過BIM、AI視頻、物聯網感知技術對施工現場中的各種大型機械設備、人員、建筑材料、施工規范以及環境進行管控[1],主要包括隱患管理、工地巡檢、綠色施工、特種設備管理、安全帽管理、項目管控以及勞務實名制七大方面。從而提升了工地精細化水平,提高了建筑企業、施工單位、監理單位對施工現場的監督和管理效率。

2 智慧工地主要功能

2.1 項目管控

在項目施工過程中,管理者除了要協調好業主、監理和政府關系,還要按時按質地完成項目中各項任務,保證施工人員的安全。但是由于施工現場環境的不同以及人員較多等,在管理過程中肯定會有欠缺的方面,智慧工地系統在該方面做了相應的改進,通過BIM、AR&VR 等技術為項目管理者提供看板、項目實景、形象進度、項目周報等功能,幫助其了解項目實施進展、歷史運行狀態,實現對現場項目完整周期監管。

2.2 特種設備管理

對于各種類型的項目來說,施工現場會有多種大型機械設備,施工機械也受天氣情況的影響,由于施工環境以及天氣狀況的不確定性,很容易發生危險。而智慧工地管理平臺利用AI視頻傳感技術及物聯傳感設備,能夠實現對于大型起重機械設備實時運行管理、隱患因素的排查及天氣情況的監管,幫助施工管理者及時解決問題,避免安全事故的發生[3]。

2.3 綠色施工

智慧工地管理平臺通過環境監測系統和前端分析設備能夠實時觀測施工現場環境狀況,查看運輸車輛的清洗,以保障施工現場環境的質量,同時也能減少揚塵等問題,為實現雙碳目標做出一點貢獻。

2.4 安全帽管理

工人作為施工現場的一線人員,其安全十分重要,傳統建筑模式下,安全帽、反光背心作為監管工人安全的依據,但由于工人整體專業素質不同以及施工隊伍人員較多,不能及時發現隱患。智慧工地管理平臺通過視頻對講檢測系統、碰撞檢測系統進行雙向對講,避免出現意外傷害。

2.5 工地巡檢

通過巡檢系統、AI分析,實現多維度自動或人工巡檢,幫助管理人員及時發現問題并通知改正,保障工地施工的安全、質量、進度。

2.6 勞務實名制

在進入施工現場的人臉識別打卡機中,錄入施工人員的信息,確保誤用童工、老齡工等問題,同時幫助建筑企業監管施工人員出勤情況,降低管理成本。

3 智慧工地管理平臺在雙碳形勢下的應用

3.1 項目簡介

北京亦莊藍領公寓項目位于北京市經濟技術開發區,總建筑面積12萬m2,采用了模塊化永久性建筑方式,其整體裝配率達92%。該項目在施工過程中采用了集裝箱式的構件進行裝配式建造,達到了節省水電、節能、節地等效果,突出了裝配式建筑在綠色建筑中的優勢[2]。

3.2 智慧手段

主要基于輕量化BIM 模型,打通裝配式建筑EPC工程總承包的設計、生產、施工和運維全鏈條。

以輕量化模型為數據載體建立項目庫,可以查看模型中任意構建的數據信息。通過BIM,形成二維碼,實現全過程質量可追溯,實現工程質量、安全、進度等智慧管理。

3.3 影響意義

圖2 項目智慧工地管理平臺

該項目主要采用了模塊化永久性建造方式,施工過程中利用了智慧工地管理平臺。通過對施工方法、施工建材的改進,從源頭上緩解了有害化學物質的裝修后遺癥問題,極大地減少了現場粉塵、建筑垃圾排放、噪音污染;加強了建筑材料的循環利用,擴大綠色建材采購,促進建筑垃圾減量化。在智慧工地管理平臺中,利用AR&VR、BIM 等技術,對施工現場實時監控,實現工地碳排放數據的可視化,打造出了綠色施工的典范。

4 智慧工地管理平臺意義及發展趨勢

4.1 智慧工地管理平臺的意義

在“碳達峰碳中和”的戰略形勢下,政府監管部門及建筑企業對施工過程中的碳排放量也愈發關注,傳統的施工方式及管理模式已滿足不了當代可持續發展的要求,智慧工地的核心在于“智慧”兩字,在數字化的時代下,將各種人工智能及原有的建筑數字平臺整合在一起,形成了一個智慧化的管理平臺,它能夠幫助管理者以及政府監管部門有效的解決施工現場事故多、揚塵、噪音大、資源浪費等問題,提高了工地的安全生產監管和建筑質量水平,降低了現場碳排放,實現了資源循環利用和綠色建造。

4.2 智慧工地管理平臺的發展趨勢

近幾年,隨著我國施工安全管理日益嚴格,施工成本也逐日增加,同時,建筑企業對于智慧工地行業各類產品的需求也在增加,這樣就推動了整個行業的發展,2021年,我國智慧工地行業市場規模就已達到155.7億元,其中計價軟件達到了62.2億元,管理軟件達到了55.8億元。智慧工地正是順應智慧城市發展的需要,在未來,更多的建筑企業將會全面推廣使用智慧工地管理平臺,在保障施工現場人員安全以及減輕管理負擔時,也降低了施工現場的碳排放,達到綠色施工。

隨著智慧工地管理平臺的不管改進與深化,在提倡雙碳形勢的背景下,越來越多的建筑企業會采用該平臺進行施工管理。

總之,智慧工地對于施工整個過程都發揮著極其重大的作用,保障施工人員的安全、機械設備的正規操作、施工現場的環境合格等,在雙碳形勢下的智慧工地管理將會在未來發揮更大的作用。