淺析新興技術在“智慧工地”中的應用與發展

摘要 智慧工地是順應時代發展的產物，亦是工地管理發展的必然趨勢，而BIM、大數據等新興技術的崛起，無不標志著工地的智慧化管理迎來變革風口。在分析智慧工地特性的基礎上，探討各類新興技術在智慧工地中的應用與發展。

關鍵詞 智慧工地； 大數據； 物聯網； 云計算； 5G+VR； 應用發展

中圖分類號 TP317.1 文獻標志碼 A

0引言

據中國通信院數據顯示，2020年中國BIM市場規模約為82.35億元，云計算市場規模為2091億元，物聯網市場規模突破1.7萬億元。同年7月，住房和城鄉建設部等13部門聯合發布了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》，提出在建筑項目全過程中加大BIM、互聯網、物聯網等新技術的集成與創新應用。而在新興技術蓬勃發展的當下，工程建筑已然步入“智慧”時代，“智慧工地”發展如火如荼，因此，分析以BIM、大數據等新興技術在“智慧工地”的應用現狀，展望其發展趨勢，對“智慧工地”的發展具有現實意義。

1“智慧工地”的概念及特點

“智慧工地”指：綜合應用BIM、物聯網、大數據等信息化技術，利用移動設備、智能化裝置實現項目建設過程的信息協同、科學決策，是一種新型管理模式，亦是智慧城市在建筑工程行業的具體體現［1］，極大提升了項目管理者對項目的把控力，決策力以及行動力。

因此，相比傳統工地管理，“智慧工地”具有幾點特點：

（1）數據強集成：工程管理的“智慧”來源于強大的數據支撐和管理者豐富的現場經驗，借助集成化的數據平臺，為管理者提供科學決策的基礎。

（2）信息高共享：海量的數據不僅針對于每一個工程項目，在智能化的平臺中，管理者可以調用歷史數據和相似工程作為參考，實現項目與項目之間的充分鏈接。

（3）管控更智能：較之傳統管理手段，智慧化的工地擁有更多的管理助力：全天候的自動監控、可量化的指標分析、風險的提前預警等。管理者的實戰經驗同科學數據有機結合，將使工地管理向著更加綠色、生態、人文不斷前進。

分析以上特點：傳統工地已穩步向“智慧化”前進，其發展的重要基礎和前提便是技術水平的提升，技術的發展已成為“智慧工地”的重要推手；反之，在各地大力推進“智慧工地”建設的背景下，諸如：BIM、大數據、云計算等新興技術亦在其中創造出了更多的現實價值，進一步實現技術創新和應用拓展。

2BIM技術在“智慧工地”的應用現狀及展望

2.1BIM技術的應用現狀

BIM即建筑信息模型，在行業內的推廣已較為普及，目前，BIM技術在“智慧工地”中發揮的作用主要集中在其可視化特性的綜合運用：

（1）設計優化及碰撞檢測：項目設計者利用BIM相關軟件建立工程項目三維模型，在設計階段進行優化設計、輔助管理者對項目進行直觀分析，同時，對項目的綜合管線、設備安裝布置，施工現場布置調度等進行提前模擬，檢測是否存在碰撞及不合理情況。

（2）數據統計及過程管控：利用三維化的模型建立過程中的大量細節數據，對工程計劃使用的量價進行分析，對比實際數據，實現一定程度上的成本、進度管控。由此可知，受限于平臺的智能化水平、移動終端的功能等技術條件，當下對BIM的應用并未實現項目全生命周期全過程管控的目標。

2.2BIM技術應用展望及發展

（1）BIM技術的可視化功能可進一步融合無線射頻技術、GIS地理信息系統、物聯網技術實現項目全方位數據的實時采集，在此基礎上，構建實時變化的三維模型和場地信息模型，提升建模的準確性、時效性，實時更新的模型數據為智能化平臺的建立打下了良好基礎，為項目建設者、投資者、政府管理部門多方聯動平臺的打造提供了可能。同時，施工場地內的人員流動、設備調配、材料支出、周邊地理天氣環境等信息均可利用平臺進行讀取，便于管理者做出更科學的即時反饋。

（2）BIM與AI技術的融合，亦能碰撞出新的管理思路，如：在設計階段可將建筑行業規范、地方標準、圖集及擬建項目要求等交予AI學習，進行智能化的方案排布、審查圖紙的合規性、合理性，拓展BIM的實用功能，有效降低設計者的工作強度。又如：在施工管理階段，導入管理規程、實操手冊等指導性文件，若遇突發情況，智能助手將自動應急處理：聯系管理者指揮現場、快速分析實時情況并規劃科學逃生路線，在需要時亦可同步聯動醫療消防等部門。

綜上，BIM的可視化能力是建筑項目智能化的開端，在“智慧工地”的建設中若要發揮更大的作用，需進一步結合新興技術，實現BIM+的有效提升。

3大數據+云計算技術在智慧工地的應用現狀及展望高度智能化是“智慧工地”的重要目標，為此，需將項目全過程數字化，構建一個虛擬空間與項目實體形成映射，這就需要大數據的積累。而在線計算便成為了數字化與智能化鏈接的最佳紐帶，實現虛擬與實體的互聯互通。數字化與在線化的結合可達到全面感知、全面分析、科學決策，進而精準執行的目的［2］。為此，可在“智慧工地”中融入大數據+云計算技術。大數據或稱巨量資料，指所涉及的資料量規模巨大又能在合理時間內達到處理整合并發現價值的技術。云計算則是分布式計算技術的一種，即通過網絡把用戶所需的處理計算都放在云端進行，將處理分析的結果利用終端返還給用戶［3］。二者的綜合運用恰好滿足了“智慧工地”對于數字化與在線化的結合需求。

目前，數據化的采集和云端分析還局限在：工地出入口的人臉、指紋識別、人員打卡、車輛掃碼進出的情況分析和人員管理，部分平臺可聯動安保系統進行安全管理。或是在云端備份項目過程資料、審批流程的線上化處理等。可以看出，其集成應用及延展性應用相對較少，對人工的依賴仍較重。

分析兩者的特點，可從幾個方面進行拓展：項目前期的海量設計資料可在云端高速集成，科學分析項目落地后的各項指標，制定科學的管理計劃、進度計劃、成本使用計劃。項目實施中可利用物聯網等技術獲取信息，從而形成項目數據庫，如：在人員管理上，通過掃描工人派發的RFID芯片，實時記錄工人工作情況，可實現對勞動量的精確核算和過程監督，亦可聯動工資支付系統［4］。該思路同樣可用于項目的成本、進度管理，如：所有的入場材料、設備以及項目的實施進度皆可在云端平臺進行高效統計，自動比對計劃數據，得出實際偏差。并且隨時根據圖紙、進度計劃、實時監測數據，計算出下一階段需使用的物料數量，大大降低管理者的統計分析強度。在安全管理上，兩者亦有很大的應用空間，如：在基礎工程中，可通過監測土壤數據進行穩定性計算，及時調整開挖的速度和支護措施。又如：在高溫、地下等特殊環境施工時，實時監測工人的體溫、位置等信息，以保證工人的人身安全。

總的來說，大數據+云計算技術是工地“智慧化”不可或缺的重要技術，其海量信息的整合計算，成為“智慧工地”拓展應用的基礎。

45G+VR技術在智慧工地的應用現狀及展望

VR即虛擬現實技術，是多媒體技術的終極應用形式。5G是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術，因此當VR融合5G，將使得虛擬世界的構建更加逼真、流暢，極大提升體驗感，為“智慧物業”構建模擬場景的進一步拓展提供可能。

目前由于成本、設備配置等原因，二者在智慧工地中的應用較少，虛擬仿真技術的應用在少數項目的設計階段有所體現，網絡通訊則體現在工地的網絡覆蓋方面。分析二者結合的特性，可在幾個方面發揮作用：

（1）設計階段：5G極大地加強了云端平臺的接收與傳輸數據的速度，更好地滿足平臺運算的需要，將其與VR融入可將方案展示效果提升到新的維度，直觀的呈現方式將完美彌合項目各方的理解偏差。

（2）管理階段：對于虛擬與現實的精確還原有利于項目管理者在實操階段的準確交底，同時，在特殊工種如高空作業、深基坑作業以及地質災害、人為災害的模擬演練中也能發揮很好的效果：利用虛擬空間完成逃生演練、應急處理演練，積累“試錯”經驗和實戰經歷，從而有效增強項目參與各方的安全意識，增加工人的安全知識，避免或減少事故的發生。

綜上，5G+VR技術在“智慧工地”中的核心應用點為：為高速的信息處理開辟了道路，精確打造的虛擬工程極大提升了溝通效率，豐富了平臺的服務內容，增加了智慧平臺的實用性。

5總結

近年來，伴隨著我國城鎮化步伐的加快，工程項目體量也越來越大，工程項目建設未來的發展趨勢已相當明確，即：要素可量化、風險可控制、信息可積累，實現項目間的充分鏈接，實現項目內的無障礙溝通，實現信息技術與建筑技術的有機融合，營造生態人文、綠色的施工現場環境［5］，這與智慧工地的要求不謀而合。為此，智慧工地的建設離不開新興技術的驅動與發展，只有充分發揮各項技術的優勢與特點，方能推動智慧工地的有效變革。

參考文獻

［1］王超，陳勵寧，王忠杰，等. 智慧工地在項目建設安全生產管理中的應用與探索［C］//2020年工業建筑學術交流會論文集， 中國北京：中冶建筑研究總院有限公司，2020.

［2］毛志兵. 推進智慧工地建設 助力建筑業的持續健康發展［J］. 工程管理學報，2017（10）：81.

［3］權瑞.基于云架構的智慧社區信息化平臺模型的研究與實現［D］.北京：北京郵電大學，2014.

［4］杜黎明，王 燃. 物聯網技術在智慧工地中的應用研究［J］. 核動力工程，2020（8）：93.

［5］中國建筑施工行業信息化發展報告編委會.建筑施工行業智慧工地應用現狀調查與分析——《中國建筑施工行業信息化發展報告（2017）——智慧工地應用與發展》摘編［J］.建筑，2017（16）：32-34.