大數據時代的建筑施工現場智慧管理措施

李毅

（廣州市房屋開發建設有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引言

伴隨著近些年我國基礎建設深度的日益發展，工程項目面臨的特殊地質情況不斷增多，項目開挖逐步呈現出長距離、大范圍和大直徑的特點。由于建筑工程項目施工環境的特殊性、施工內容的復雜性以及施工過程的不可預測性，再加上災害事故的突發性，將會對施工現場的管理工作提出更高的標準及要求，尤其是對我國新一批超大、超埋深、高風險隧道以及特殊地質條件的工程項目來說，會對整體施工的文明、安全、智能、高效、連續水平提出更大的挑戰。

1 建筑施工現場應用智慧管理的價值

1.1 數據互聯互通，提升決策水平

傳統的工程項目施工管理辦法已經難以滿足新時期在智慧工地管理工作上的需求，再加上工程項目建設的特殊性、復雜性，基礎信息化管理技術人機交互能力較弱，數據信息采集過程、上傳過程較為艱難，尤其是對于大數據和高頻次的自動化采集來說，已經難以滿足智慧工地的管理需求。目前，我國信息化發展已經邁入全新的發展階段，以大數據技術為代表的新興技術為工程項目的安全管理、質量管控提供了有效載體，通過大數據技術進行智慧工地的建設，已經成為新時期工程項目管理工作的必然趨勢。將大數據機技術運用在智慧工地的管理工作中，主要是指通過大數據技術進行現場數據信息的有效采集，強化了施工管理工作人員、施工人員之間的協同性，讓施工人員可以更為及時了解到施工現狀，實現了不同系統之間的互聯互通，同時突破不同部門、業務板塊之間的數據壁壘，實現了數據信息有機共享、信息集成化管理，優化了整體管理決策的精準有效度。

1.2 增強精益管理，保證作業效率

在將大數據技術用在社會工地建設管理工作時，可以實現施工現場人、機、料、法、環、測六大關鍵要素的動態化實時監控和有效管理，優化了整個施工現場的管理精益化水平，同時使得工程項目成本、質量、進度、安全管理工作更為嚴謹科學，減少資源浪費問題，降低人工成本投入，提高作業效率的同時，也可以保證工程項目建設節奏更快、建設質量更高[1]。

1.3 杜絕安全隱患，提升服務能力

對于工程項目施工現場的安全隱患問題，是工程項目管理工作中的重點，也是難點。將大數據技術應用在智慧工地管理平臺中，可以通過大數據分析明確工程項目的安全管理是否存在隱患，同時可利用該平臺進行安全帽檢查、危險區域紅外預警。還可實現塔吊防撞管理、進行安全教育等，著重突出人的安全管理，從根源上避免安全隱患，保障操作行為的規范性，提高了工程現場的施工安全管理水平，利用科學技術筑牢工地安全防線。

1.4 信息全面協同，團隊高效運作

將大數據技術運用在工程項目的智慧工地管理工作中，可以以大數據技術為載體，通過中樞大腦的形式對工程項目的進度、安全、物料、質量管理信息進行實時搜集，并發送給工程項目的各個參建單位，以便與各參建主體進行協調和配合，保障施工現場管理工作的高效性。同時，信息互動也可以實現一對一，確保指令可以落實到人，責任落實到各主體，為工程項目的智慧化管理工作賦能。

2 大數據下建筑施工現場智慧管理實踐

2.1 智慧施工人員管理

在建筑工程項目的施工過程中，施工人員是主要的執行者和操作者，也是整個施工管理工作中變量最大的因素，因此施工人員的管理工作至關重要。在智慧工地的管理工作中，可以通過大數據技術建立健全現場智慧管理系統，針對工程項目的施工人員進行個人信息的全面登記，同時將其登記信息進行合理分類、整理及存檔。在需要查閱有關工作人員信息或是需要掌握其工作狀態時，便可以通過現場物聯網設備，通過智慧管理系統調取信息或是直接搜集信息。通過該智慧管理系統，可以階段性的針對統計信息進行分析，進而顯示不同施工階段的早班工種、不同工作人員的持續工作時間以及工作日，便于施工管理工作人員了解施工人員的作業情況，實現對人員的合理調配。除此之外，借助于大數據智慧管理系統進行大數據分析，還可以及時發現施工現場的危險作業行為，并自動生成數據，將數據傳輸到終端，及時為施工現場管理工作人員發出報警信號，以便于及時避免有關工作人員由于疲勞作業引發安全事故，確保事故現場管理工作的規范性。除此之外，目前智慧工地的建設過程中，已經相繼實行勞務實名制一卡通，該一卡通設備可集合智能技術、大數據技術和信息技術，對現場施工人員進行全方位、立體化管理，便于了解不同職工人員的工種、考勤、違規和安全培訓落實情況，保障了現場施工人員管理工作的精細化。與此同時，在進行施工人員管理工作時，利用該勞務實名制一卡通也有著較好的安全性，其中的CPU 卡具有一定的數據防篡改能力和防丟失功能，同時通過手機APP 實現和勞務實名制一卡通的互聯互通，可以對施工現場的進場人數進行及時觀測，以便于現場人員調度。另外，對于施工現場的危險作業區域或是材料存放等禁止外人進出的區域，為避免相關工作人員盜竊材料受到傷害，可以在這些區域的周邊設置基于可移動遠紅外設備的便攜式周界防護系統，一旦有施工人員進入該區域，則可以直接利用紅外光束阻斷系統自動發出報警信號，同時也可把這種便攜式中介防護系統實現和人工智能技術的有機結合，對穿過防護區域的物體進行精準識別，降低系統誤報率[2]。

2.2 智慧施工設備管理

在智慧工地的管理工作中，需要運用到大量的施工設備，比較常見的如土方施工設備、集中施工設備、鋼筋混凝土施工設備等，因此需要加強對這些設備的合理管理，確保施工工作的有效性。在整個過程中，可以通過大數據技術建立健全社會工地管理系統，實現施工設備的互聯互通，只需在施工設備上裝設智能控制裝置信號即可，便可以對設備的運行狀態進行及時監控，發現設備的故障問題，并立即發出報警信號。另外，也可以通過該智慧管理系統提前設置可處理異常信息的微端，對設備的關鍵部位進行自動化信息識別，并結合物聯網技術與大數據技術的融合運用，將安全隱患消除在根源。另外，還可以通過該智慧管理系統，利用無線技術上傳信息，形成設備運行的連續化監控報告。舉例來說，在智慧工地施工設備的管理工作中，可以運用高支模監測報警系統，該系統主要是由三個部分組成，分別是報警裝置、軟件平臺和采集系統。該系統可以通過傳感器和數據采集儀，針對高支模的水平位移立桿、杠桿傾角等進行動態化的實時監測，保障高中模施工的安全性。另外，通過對高支模運行狀況的實時監測，也可以提前和設置好的標準參數展開比較，一旦發現參數超出標準，高支模監測報警系統則會自動發出信號，以便與有關工作人員進行現場的監督和檢查。另外，對于塔吊這種大型施工設備來說，大數據管理系統主要包括幅度傳感器、角度傳感器以及黑匣子等，還融合了無線通信模塊，可以通過大數據搜集對塔吊的運行狀態進行實時監控，確保事故現場的安全性。具體來說，其運行監控系統的作用主要表現在以下層面：①可以實現風速超限防護，這一系統可以利用風速傳感器對自然環境下的風速狀態進行大數據的自然采集，一旦發現風速超過安全上限，則可以通過控制中心在塔吊駕駛室中自動發出報警信號。②可以實現群塔碰撞防護，這一系統可以和相鄰塔吊進行信息的自動化收集、計算和顯示，對于處于交叉作業重點區域的塔吊，若是塔吊之間的相鄰距離和提前設置好的安全距離相比要更小，系統則會發出信號，以避免現場出現碰撞事故引發人群安全。③進行區域的防護，目前在工程項目施工中，時常會出現區域禁止塔吊作業現象，例如高壓線上空及學校上空等，一旦塔吊進入進行區域，則會自動發出預警信號。

2.3 智慧施工材料管理

在建筑工程項目的施工過程中，需要運用大量的施工材料，其中包括混凝土、鋼材、水泥和磚材等。通過大數據技術建立健全智慧工地管理系統，可以構建出與材料有關的倉儲管理系統，專門用于施工材料的全面管理。同時，融合BIM 技術之后，可以利用ISGP 算法，對施工現場進行綜合性的全面分析，給出與當前工程項目施工需求匹配的材料臨時存儲最佳方案，確保施工現場空間得到合理運用。再次，通過大數據技術還可以為施工現場提供相對較為全面的施工材料出入庫信息，對材料的采購情況進行合理預測。舉例來說，在智慧工地管理工作中，可以利用大數據技術，針對棒材進行統計，形成專門的統計模塊，并使用便攜式棒材技術儀器，對鋼筋棒材的多面影像進行拍攝，明確進場棒材的真實數量[3]。

3 建筑施工現場智慧管理案例——以盾構施工風險防控為例

3.1 掘進參數實時監控

在數據監控上，其主要目標在于針對工程項目施工過程中的盾構關鍵施工環節展開數據信息的遠程監控。由于結合掘進裝備類型的差異性，監控內容也有所不同。因此，在盾構施工管理工作中，需要對土壓平衡盾構、泥水平衡盾構以及TBM 盾構做出不同的界面區別。并結合項目類型的具體差異性，進入對應的界面。借助于智慧數據監控模塊可以針對不同廠家、不同類型的盾購TBM 施工狀態進行遠程化實時監控，使得施工現場的信息管理水平得到了有效提升，確保工程項目的施工安全，也可以滿足不同施工管理工作人員以及專家學者隨時隨地借助于手機終端或者是電腦系統明確盾構TBM 工作狀態的需求，隨時了解掘進參數以及系統運行的參數，實現了對施工過程的有效指導，降低誤操作概率，提高工程項目的施工效率。與此同時，借助于對關鍵掘進參數的實時監控以及提前預警，也可以第一時間發現異常，立即進行現場處理，從根源上減少施工風險。

3.2 地面沉降及管片姿態風險防控

盾構施工技術的使用過程中，難以避免的會出現地面沉降，地面沉降過于嚴重時會帶來極大安全威脅。與此同時，管片姿態是盾構施工技術使用過程中衡量其質量情況的重要指標。由于在進行盾工施工時，存在掘進控制、注漿控制、文片質量和拼裝質量等因素的影響，地面沉降和管片姿態會出現不同程度的設計偏差。利用大數據技術便可以對上傳到平臺中的地面沉降點、沉降量、沉降速度、管片水平位移情況數據進行實時監測，并自動化生成監測權限，便與有關工作人員進行管理工作的查驗和分析。一旦發現數據信息存在較大偏差，便可以及時提醒工程項目的管理人員和責任人進行現場補救，及時處理，避免出現更大的質量和安全事故。圖1、圖2 分別為建筑工程項目地變沉降以及管片姿態的風險防控監測曲線。

圖1 地面沉降曲線

圖2 管片姿態風險防控

3.3 盾構施工參數預警

在進行盾構施工時，盾構施工參數是確保盾構施工過程順利可靠的重要保障，例如上層壓力和注漿系統，這些盾構施工的主要參數將會對管片的姿態和地面的沉降度帶來直接影響，因此需要確保盾構施工參數預警工作的有序推進，這也是加強工程項目施工風險防范的重要步驟[4]。通過大數據技術，可以對盾構施工參數的閾值進行自動化計算，也可以通過人工對參數進行主動設定或對閾值進行及時調整，在盾構施工參數超出設置標準閾值時，則會自動化發出警報，同時推送有關安全信息到施工管理工作人員電腦操作界面，真正的實現了風險早發現、早預警、早提防，降低了工程項目施工風險，也確保了工程項目的管理效果[5]。

4 結語

綜上所述，以大數據技術為代表的新一代信息技術正在驅動21 世紀的科技革命以及產業變革，成。現代社會經濟發展過程中難以缺少的基石。在傳統的建筑行業發展過程中，更加偏向于低產出、高投入，管理模式較為粗放。而在數字化、信息化、智能化時代全面來臨之際，新基建理念的出現，對工程項目的管理工作提出了全新的標準及要求，將大數據技術運用在智慧工地管理工作中也只是冰山一角，只有未來有關工作人員繼續進行摸索、嘗試和實踐，才可以為智慧工地管理過程中出現的新問題、新瓶頸提供問題解決參考。本文對此進行了分析，并提出了幾點建議，希望可以為新時期的建筑行業管理工作降本增效提供理論借鑒。