智慧工地建設在平度某項目的應用分析

吳興元 （中鐵十四局集團有限公司市政工程分公司，山東 青島 266700）

1 引言

在構建新型城鎮化發展戰略背景下，為了滿足經濟建設的現代化發展需求，現代化類型的建筑工程項目數量持續增加，給我國建筑行業的持續發展帶來了諸多機遇，同時也加速了建筑市場整體發展方向的改變[1-2]。建筑企業需持續增強市場競爭能力，除了需要具備足夠的建設資金外，還需具有完善的工程管理體制和新興的技術手段。為了全面推動建筑工程施工的現代化發展，就必須合理地借助物聯網、人工智能、圖像處理等先進技術，建立智慧工地體系。智慧工地是指建設人員在施工過程中，運用現代化和信息化手段，對施工項目進行精確化設計、全方位跟蹤的施工輔助方法[3-4]。在“物聯網+”的時代環境下，物聯網技術在施工建設方面的實踐應用，為智慧工地的建設和項目施工體系的優化提供了全新、可實踐性強的發展方向。

本文首先介紹了智慧工地基本理論知識，然后介紹了平度某項目工程概況，最后以平度項目工地為例，詳細介紹了該項目的智慧工地建設情況。在智慧工地建設的理論、架構、內容、目標、應用等方面做了直觀的展示。

2 智慧工地基本理論

智慧工地借助技術更新速度快、各種信息融合的物聯網技術，如BIM（建筑信息模型）、大數據分析、傳感技術、物聯網、云存儲等現代技術[6]，結合各類智能終端、移動終端系統，實現對各類施工信息的獲取、分析、匯總和預判，從而徹底改變施工現場人力大于腦力思考的情況，切實幫助施工單位解決遠程管理困難、面廣人少以及無法落實監督機制等一系列問題。使得與項目施工相關的每一個子系統都變得更加靈活，將智能特性賦予施工工地現場的工作人員管理、施工管理、施工原材料、施工建設設備、環境管理等多個相關環節。最后對數據實現可視化、智能化的管理，實現動態展示、分析預警。在智慧工地的建設中，被賦予“智慧”的意義，全面實現由點及線、由線到面的多方位高度聯動，以此促進建筑行業的技術革新，智慧工地建設的流程如圖1。

圖1 智慧工地建設流程

3 平度某項目智慧工地建設

3.1 平度某項目工程概況

該項目位于平度市，為目前平度市在建規模最大的安置房項目，主要包括高層住宅21 棟；公共配套樓1 棟；配套幼兒園1棟，地上3層。該項目效果圖如圖2所示。

圖2 平度某項目效果圖

3.2 智慧工地設計概況

該項目智慧工地根據實際需求，搭建了如圖3 所示的系統架構，圍繞全生命周期建立一個支撐現場管理、智能監測、協同互聯、知識共享的現代化現場管理信息化系統。

圖3 平度某項目智慧工地系統架構

3.3 平度某項目智慧工地建設詳述

該項目智慧工地平臺的功能圍繞人員管理、設備管理、質量安全監管、綠色施工、進度管理及多方協同管理展開，實現對工地現場人員、環境、設備、流程所有施工信息的獲取，并通過GIS 的形式實現信息可視化、智能化的管理。對所有采集數據實現動態展示、分析預警、閾值報警，并按照工地的組織結構權限與類別進行劃分和設定，實現分類數據的有效監管。項目部可通過該平臺建立的桌面應用、大屏、手機APP 及觸摸屏來查詢數據，實現隨時隨地的跟蹤與管理。圖4為該智慧工地云平臺主界面。

圖4 智慧工地云平臺主界面

3.3.1 人員管理

人員管理主要圍繞施工現場的勞務人員、項目管理人員進出施工場區進行可視化管理，防范非法人員進入工地。通過對閘機處的視頻進行行為分析，基于智能圖像識別技術，可以判斷人員安全帽佩戴是否規范，結合紅外采集入場人員體溫并記錄實現防疫管理；施工過程管控可以幫助管理人員更好地了解勞務工人的施工時長，在規定時間是否外工地等信息，評估施工工效及風險。圖5為平臺視頻監控圖，圖6為人員管理現場及圖像識別圖。

圖5 平臺視頻監控

圖6 人員管理現場圖

3.3.2 設備管理

對該智慧工地的設備管理主要包括塔吊管理、升降機監控、車輛管理、視頻監控、紅外對射等內容。

①塔吊監控。通過在塔吊上布置高度、幅度、重量、回轉、傾角、風速等一系列傳感器，實時監控塔吊的運行工況，并根據監測數據實現塔吊超載、超力矩報警及區域保護，以此杜絕塔吊的違規使用。因現場的塔吊均涉及交叉施工，所以需要設置群塔防碰撞功能。塔吊監控流程圖如圖7所示。

圖7 塔吊監控流程圖

②升降機監控。該項目有高層建筑，需要使用施工升降機輔助施工。對司機身份進行識別驗證，可以防止非法人員操作，減少作業風險。通過采集施工升降機的重量、速度、高度、門限位、傾角等數據，能夠有效預防升降機超重、超速、上限位等安全事故隱患，圖8 為平臺升降機監控流程圖。

圖8 平臺升降機監控流程圖

③車輛管理。為了對進出車輛進行管理，在工地的車輛進出口加裝出入監控，實時統計進出車輛。另外為了保證工地安全，還可設置黑名單防止非法車輛進入工地。同時項目部可自行加裝洗車槽，保證工地的車輛干凈出場，以防對市容市貌造成影響。

④視頻監控。當前項目工地已在現場出入口、施工區、加工區、辦公區和主體施工作業面等重點部位安裝視頻監控系統，將該視頻監控數據接入到平臺中，實現遠程的監督監管。

⑤紅外對射。對施工場內危險區域（四口五臨邊）架設紅外射儀，在人員穿越該區域時，紅外對射探測到穿越人員，本地聲光報警器即刻發出聲光警報提醒，同時平臺產生相應的區域報警信息，提示相關安全負責人到該區域處理。

3.3.3 質量安全管理

在上述設備監控的基礎上，還要加強對人員安全意識和技能培訓進行管理，從源頭上保障安全、質量。

①巡檢日志。項目人員在現場巡查的時候隨時記錄巡檢日志并上傳問題，也可隨時發起整改，管理人員可在智慧平臺上跟進整改的過程和結果，并對整改的內容進行統計分析，幫助管理人員能夠更好地排查和分析問題。

②資料共享。現場的各種技術、安全、質量等文檔及規章制度可隨時上傳至大數據平臺，可供相關人員實時查閱，可以及時傳遞最新信息，實現隨時隨地學習、掌握工地信息。

如圖9 所示的該智慧工地安全巡檢頁面，可通過手機創建或提交安全巡檢問題，并在此頁面進行統計。包括問題數量、安全問題趨勢、安全類型數量、最新動態、檢查人排行榜等。通過點擊最新動態的內容，可查看安全巡檢上傳的信息，包括日志創建時間、巡檢的內容、上傳的圖片、記錄人、整改人、整改時間等。

圖9 智慧工地巡檢頁面

3.3.4 綠色施工

智慧工地需要考慮綠色施工內容，建設平臺需要實時顯示環境數據，從而并對超標環境和能耗進行治理。

①環境監測。利用揚塵噪音監測設備，對PM2.5/10 等空氣污染源，噪音污染源及溫度、濕度進行監測，并設置閾值，當超標時報警提醒。目前該工地已有一臺揚塵噪音監測設備供使用。

②噴淋控制。當揚塵噪音監測設備監測的PM2.5/10等顆粒物超標時，可通過與霧炮、地面噴淋、塔吊噴淋等設備聯動，實現手動噴淋、自動噴淋（揚塵噪音設備監測到超標報警后自動噴淋）、定時（根據施工時間）噴淋作業，治理現場、優化工地環境，圖10為現場噴淋系統。

圖10 現場噴淋系統

通過揚塵噪音監測子系統，可以查看PM2.5/10的實時監測數據，并提供當前及過去24h 的監測統計數據；設置報警參數，當監測數據達到該數值后進行遠程報警與數據推送；同時可以對未來72h 的天氣和環境進行預報，預報內容包括天氣、溫度、PM2.5/10、風速等數據信息，供工地相關人員對環境做出預判，提前做好應對措施。

3.3.5 進度管理

智慧工地平臺可將工地的施工計劃、對應的責任人導入系統中，在施工過程中可隨時更新施工進度，管理人員無需到場，即可實時開進度會議。圖11 為進度管理子系統頁面，圖中可以看到某個階段的開始與結束時間，關鍵數據一目了然，對項目進行動態控制和調整。通過數據的對比分析，及時了解進度，過慢時采取必要措施，保證工程項目如期交付。

3.3.6 項目協同

施工不僅僅是施工單位一方的責任，還與監管部門、建設單位、監理單位等部門的管理密切相關，實時的視頻會議互動既有助于加強溝通，提高管理質量與施工效率，也有助于實時反饋信息，提高施工質量，提高用戶滿意度。

4 結束語

信息技術迅猛發展，物聯網技術已經成為建筑新興技術之一，智慧工地的建設已成為建筑工程行業的必然趨勢。本文通過對智慧工地的理論介紹，并以平度某項目智慧工地建設為例，詳細介紹了該智慧工地的建設情況，充分說明了智慧工地的高效性與必要性。智慧工地的建設有助于實現自動化監管與設備聯合動作，對設備、材料、施工質量及進度的管理可以提高應急響應速度與事件的處置速度，由此形成技管、人管、聯管、物管、安管五管合一的立體化管控格局，使被動式管理轉換為主動式智能化管理，有效提高施工現場的管理水平和管理效率。在今后的建筑工程施工中，施工管理者應該充分利用智慧工地系統平臺，全面構筑工地安全防線，最終實現施工建設的智能化與信息化。