基于互聯網+的“智慧工地”在建筑工地上的應用

陳 楠

中國聯合網絡通信有限公司廣東省分公司 廣東 廣州 510000

為推進建筑行業的可持續發展，我國經濟正逐漸從高速增長階段轉向高質量發展階段。在這個背景下，對建筑行業提出了新的發展要求，其中包括“創新、精益、綠色、智慧”四個建造的協同發展。

為了實現這一目標，我們需要充分關注“智慧工地”在建筑工地的具體應用，并優化傳統管理模式。構建一個全面的“智慧工地”管理體系是至關重要的。在這個過程中，建設單位需要充分發揮互聯網+的優勢，將大數據、人工智能等現代化信息技術手段融入到建筑工地的日常管理工作中。

通過引入互聯網+和現代化信息技術，我們可以建立一個全方位、全過程、全時段的監督與管理平臺。這個平臺將有助于解決實際工作中遇到的各種難點問題。例如，利用大數據分析，可以對施工進度進行準確預測和優化調整。通過人工智能技術，可以實現建筑材料和設備的智能監控和管理，提高效率同時降低資源消耗。

智慧工地的應用還可以提升安全管理水平。通過視頻監控、無人機巡檢等技術手段，可以實現對工地現場的實時監測與預警，及時發現和解決安全隱患。同時，智能化的辦公系統和協同工作平臺可以提高各個部門之間的溝通與協作效率，促進項目管理的精益化。

此外，智慧工地還可以充分利用可再生能源和節能技術，推動綠色建筑的發展。通過智能化的能源管理系統和環境監測設備，可以實現對能源消耗和環境影響的實時監測和控制，降低建筑工地的碳排放和資源浪費。

1 建筑工程智慧工地的關鍵技術

智慧工地是指通過綜合利用大數據、互聯網+和物聯網等數字化技術手段，在施工現場管理中聚焦施工關鍵要素，構建立體化的工地管理網絡，其中包括信息采集、數據分析、高效協同和數字溯源。

在建筑工程管理中，大數據涉及人員、機械設備、物料、施工工藝以及環境等方面的數據。這些不同類型的信息相互交叉、融合，而大數據技術可以深度挖掘這些差異化數據之間的聯系。通過對數據的分析，可以為施工現場提供及時、準確的風險預警與評估。同時，還可以了解施工各環節的內在關聯，實現施工風險的動態化監測[1]。

物聯網感知技術是建筑工程管理中的另一個重要組成部分。它是“人、機、料、法、環”等信息的多源數據感知基礎。通過物聯網設備獲取數據，并將其傳輸到服務器中，為整個管理工作提供了重要的數據基礎。

互聯網技術在建筑工程管理中的應用也起著重要的作用。通過無線網絡線傳輸信息，管理人員可以通過服務器發出指令與現場設備進行交互。同時，通過遠程監控的方式，可以為管理人員和監督部門提供監控畫面，實現遠程和現場管理相結合的新模式。

智慧工地是基于大數據、互聯網+和物聯網等數字化技術手段的綜合利用，在施工現場管理中聚焦施工關鍵要素，構建信息采集、數據分析、高效協同和數字溯源的立體化工地管理網絡。通過充分應用這些技術，可以提高施工現場的風險預警和評估能力，實現施工風險的動態監測，為整個管理工作提供重要的數據基礎，并實現遠程和現場管理相結合的新模式。

2 互聯網+“智慧工地”在建筑工地的應用

2.1 工地可視化平臺

可視化平臺是依托物聯網、互聯網+構建的數據分析管理平臺，屬于全新的工地管理模式，可以對建筑工地現場施工任一環節進行實時性監控與管理，讓“人機料法環”等數據得到集成化處理，統一收集到可視化平臺當中，實現工地的信息化、智能化管理。建筑信息模型(BIM)模型作為近些年蓬勃興起的技術手段，將其應用于現場施工的全過程中，可以實現各項數據的動態化收集與處理[2]。(1)施工管理前期階段。各方參建單位可借助BIM管理平臺針對施工組織、方案實施可視化分析，借此對施工組織不合理現象進行及時了解，還可將4D模擬應用在復雜節點的施工工藝組織和規劃當中，最大程度降低施工中可能會發生的質量、安全方面風險。以“聯通匠造監管平臺”為例，它可將施工計劃(WBS)與BIM構件關聯在一起，開展自動化的4D施工模擬，并形成相關的進度、造價分析曲線，為整個施工管理提供可視化數據參考，降低各類風險事件發生率；(2)施工階段。建設單位可要求施工單位向監理單位及時上報施工計劃與實際進度，對其進行一定審核之后，利用BIM模型將進度現狀直觀地展示出來，與基礎進度信息配合在一起，對進度情況實施自動化統計與分析。除了要對施工工序與進度進行合理安排之外，造價管理也是非常重要的內容，需積極利用智能監控模塊、BIM模型進行數據分析，結合材料、設備管理、費用管理等模塊，針對施工現場的資金使用情況做出重點分析，必要時還可接入合同款支付等系統，針對工程款收支情況做出合理統計，實現工地資金的實時監控，確保合同各方權益。此外，為提升施工現場人員、財產安全性，借助圖像識別技術對現場、周邊的安全情況進行全方位了解，為施工安全提供一定預警，提升現場施工安全性；(3)竣工驗收階段。BIM 模型具有可視化、空間感較強的優勢，將其引入竣工驗收階段，可以借助模型了解并對比各項施工數據與變更情況，能夠實現數據計算的自動化，獲得高效率、高質量的驗收檢查成果。

2.2 工地遠程安全監控系統

建筑工程項目具有涉及工種多，施工作業復雜，多工種交叉頻繁等問題，一旦在施工過程中發生問題，很難追溯責任，因此需要引入遠程監控系統。智慧化工地的遠程監控系統重點針對進出場入口、施工作業面、高危施工區實施不間斷的24h高清視頻監控，同時會利用GIS地圖或BIM模型對各個重要監控點位實施標記，便于管理人員借助手機端、電腦端隨時、隨地的查看相應影像[3]。將遠程視頻監控系統應用數字化工地當中，一方面可以幫助管理人員突破時空限制，針對施工現場開展24h可視化檢查，另一方面可以借助監控系統實現智能行為分析，利用大數據、云計算等技術的深度學習算法，針對頭戴安全帽人員的圖像特征進行智能化分析，一旦發現未佩戴安全帽人員，可通過自動截取圖片的方式發出預警提示，強化工人佩戴安全帽的習慣，加強工地安全管理力度,。現場施工中的關鍵工序較多，可以設置一些可移動攝像頭進行視頻監管和行為分析，通過數字化監管確保施工的規范化。以深基坑施工為例，其穩定性作為施工重點關注內容，可采取位移傳感器、水位傳感器針對基坑開挖過程中的邊坡土體、支護結構的穩定性做出實時監測，為開挖速度、支撐措施的及時調整提供有效依據，促進基坑施工的順利、安全開展。此外，還可以將碗形鷹眼視頻監控系統裝置布置在塔式起重機或施工現場中心制高點，以此實現全景監控，真正實現無盲區、無死角的立體式全景覆蓋。碗形鷹眼視頻監控機不僅可以對監控畫面進行任意角度拖動、放大與旋轉，還可以與終端設備關聯進行實景式操作，實現對施工現象全貌、生產動態的監控，為管理層的現場決策提供良好依據。總之，遠程監控系統不僅可以對施工人員的工作積極性、責任心產生督促效果，為施工統一化化管理提供便利，還可以在事故發生第一時間明確發生原因并判定事故責任人員。

2.3 工地人員管理系統

建筑工地一般都需要大量施工人員，不同施工環節所需工種也存在一定差異，使得施工人員的信息統計成為業界的一大難題。積極引入數字化工地管理系統實現全方位的人力資源管理，主要涉及進場教育、人員信息錄入、人員定位、工時管理、考勤等內容，此種動態化管理平臺可對勞務人員備案資料真實性、準確性進行有效監管，便于及時獲取勞務人員的實時位置、一日工時等概況，為其考勤提供依據[4]。具體而言，所有人員入場前均需接受安全教育，合格者身份信息需錄入到管理系統當中，由人員專用通道經門禁設備刷臉考勤。此外，所有施工現場出入口、作用區均需安裝“工地寶”裝置，以此接收安全帽中芯片發出的信號，將人員位置、行動軌跡顯示于系統當中，便利管理層對及時追蹤一線工人動向，了解施工現場人力資源配置情況。數字化工地重點關注人力資源的動態化管理，一般會依照工人工種、班組進行一定分類，利用階梯式分組管理的方式記錄每位工人的出勤情況，并由系統做出自動統計與分析。此種智能化分類程度提升了人力資源管理效率，避免因人員信息問題影響到整個工程進度，顯示出良好應用價值。

2.4 工地設備監管系統

工地設備的數字化管理以工程機械設備的工作狀態監測與車輛管理為主，主要是利用傳感器技術、大數據技術、物聯網技術針對所有運行數據進行全過程監控與記錄，確保施工安全與效率。以塔式起重機為例，可借助工程仿真模型針對塔吊的工作狀態進行動態化監控，具體就是將監控控制黑匣子與各類傳感器設備安裝于駕駛室內，針對塔式起重機的運行情況做出實時性監控，利用黑匣子傳感器記錄運行數據與報警數據并傳送至管理平臺，實施針對性交底與二次安全教育，避免因設備的違規操作引發安全風險事件。特別是在多塔吊同時開展作業的過程中，實時的安全監控與聲光報警系統能夠在塔吊處于運轉超標狀態下做出相應提醒[5]。對于施工升降機、卸料平臺等設備，可以將傳感器視頻監控系統應用其中，通過實時監控的方式實現設備危險動作的自動化終止，最大程度地避免、減少安全事故。車輛管理即針對入場的車輛實時拍照與登記，包括類型、車牌號碼、進出時間等，實現對工地車輛安全的有效把控。在對車輛實施信息化管理時，需充分應用物聯網、大數據、互聯網，與車輛運輸的車流、車速、紅綠燈時間等結合在一起，擇優選取最佳運輸路線，將物料運輸所用時間盡可能控制在較少狀態。同時，工地設備監管系統的應用也能為材料運輸車輛進退場的情況提供視頻溯源，為可能存在的問題提供一定參考。此外，針對車輛運輸過程中可能造成的耗損問題，可提前研究出專用的車輛器械，最大程度保障經濟效益。

2.5 工地環境監測系統

以往的施工現場主要依靠人工降塵來減少揚塵，但僅能在一定程度上減少灰塵，無法有效解決建筑及周邊環境中可能引發揚塵污染的問題。這給施工現場和周邊環境帶來了嚴重的揚塵危害，成為城鎮市民投訴的熱點問題，也是影響整個建筑項目施工進度的重要問題。因此，積極利用互聯網+技術構建工地環境監測系統變得尤為重要。

企業可以積極運用物聯網設備，如揚塵噪聲監測設備等，將工地內的PM2.5濃度、噪聲等作為主要監測對象，并結合施工現場的溫度、濕度、風險和風力等因素，進行數據采集工作，并將所有信息上傳到服務器中，實現對施工現場環境信息的動態化和協同化監管。

通過與噴淋降塵系統相關聯，將揚塵噪聲監測設備與現場噴淋降塵系統相互配合，構建施工環境監測系統。一旦施工現場出現揚塵超標問題，服務器終端會下達噴淋指令，以降低現場的粉塵濃度，改善工作環境。

此外，揚塵噪聲監測設備還可以與施工現場車輛管控系統、施工管控系統保持互聯狀態。當噪聲超過規定標準時，系統會自動提示司機和施工人員，便于及時采取降噪措施，減少對現場工作人員和周邊居民的影響，降低投訴率，加快項目的順利推進。

通過以上措施，利用互聯網+技術構建工地環境監測系統可以有效解決施工現場揚塵污染問題。該系統能夠實時監測和評估施工現場的環境狀況，并實現智能化的協同管理。這將提高工地環境的質量，減少對周邊環境的污染，為施工現場和周邊居民創造更好的生活條件，同時也能加快建筑項目的進度。

2.6 工地節能降耗系統

我國正在持續推進綠色建造，節能降耗已經逐漸成為建筑工程管理的一項重要內容。施工現場各類機械設備能源浪費問題較為突出。針對該問題可以將自動化、智能化技術引入其中，針對建筑工地的配電系統功耗數據實施監測與管理，促進電力使用效率的提升。一般來說，工地電力節能系統由隔離開關、變頻設備和智能控制器構成，前者由多組電容器組成，且每組電容器都裝配有電容器、斷路器、交流接觸器等。后者可通過設置功率因數的方式對系統功率因數進行獲取，一旦功率因數無法對設置值進行滿足時，需依照次序投入電容器群，待系統實際功率因數與目標處于保持一致狀態才可停止。倘若系統負荷與設備顯示出一定差異表現，其功率因數也會顯示出一定變化現象，此變化會給系統功率因數帶來直接性影響，需借助智能控制器對相關信息進行實時化收集，并以此作為系統運行狀況優化的重要參照依據。以企業提供的調諧型無功補償裝置特征參數為例（表1），將其應用于現場施工中，可提高功率因數，降低電能消耗量，促使工地電力環境得到優化，發揮出節能減排效果。

表1 調諧型無功補償裝置特征參數

3 結語

數字化建筑工地的出現標志著建筑行業邁向了新的質的飛躍。這一概念是基于5G移動互聯網、物聯網、人工智能、大數據、云計算等先進技術的信息化管理系統，它不僅促進了施工各環節的順利進行，還能確保工程質量和安全性，具備顯著的經濟效益和社會效益。

然而，在具體實踐中，數字化建筑工地仍存在一些不足，未能實現理想的應用效果。為了改善這種情況，相關從業人員需要充分認識到工程實際情況，并結合精細化管理理念，加強智慧工地體系的發展。他們應努力打造一個現代化的數字建筑工地信息服務系統，該系統涵蓋項目決策、資源共享、設備智造和風控監測等方面，為所有企業提供智能化管理服務，推動建筑行業的長遠發展。