智慧工地建設需求和信息化集成應用探討

張艷超

ZHANG Yan-chao

（中交二公局第三工程有限公司）

(CCCC-Shec Third Highway Engineering Co., Ltd.)

1 智慧工地的概念

從廣義的角度來說，智慧工地主要是指以互聯網為基礎，以移動通信、物聯傳感、大數據、云計算等信息技術手段為支撐，通過智能決策、信息共享、智能生產、安全監控、互聯協同的信息化管理平臺，實現對工程項目的信息化、智能化和可視化管理，為建設集團、施工單位、政府部門、設備運維公司、勞務公司等提供信息化解決方案、智慧管理和智慧服務，實現工程項目業務流和各類監控源數據流的有效結合和深度配合，達到提高施工質量、安全、效率，促進協同辦公，提升建筑施工管理、城市管理、行業管理等目的。

2 智慧工地建設的意義

2.1 施工管理全過程統籌，推進工程標準化進程

智慧工地建設要求從項目策劃階段開始，對整個施工管理過程進行總體統籌，將信息技術手段與項目管理目標相結合，將各類應用軟件與現場管理需求相結合，構成集成化的智慧化管理信息體系和管理平臺，這一過程將促使管理機制、工作程序、工作流程不斷完善，有利于推進建筑工程標準化進程，為項目管理水平提升提供了有力支持[1]。

2.2 智能化決策支持

智能化決策支持是智慧工地建設的主要目的，智慧工地以項目現場業務管理的邏輯關系為基礎，運用BIM技術對工程建筑模型進行4D或5D式構建，形成縱向到底與橫向到邊的交互形式，避免出現數據死角和信息孤島，有助于實現對工程安全、質量、進度、成本等的全方位立體式管控，運用完善的數據鏈、信息流實現對設計、施工、運營、維護等全生命周期的有效監督和智慧管理。

2.3 提升現場工作效率

智慧工地建設基于互聯網、物聯網、云計算等信息技術，借助移動終端對現場工作進行監管，為施工管理過程中的大規模信息處理、有效溝通、縮短管理鏈條、實現資源共享、調查取證等問題提供方案和思路，促使現場工作效率得到快速提升。

3 智慧工地信息化需求分析

3.1 實名制管理的信息需求

針對人員管理，要求能實現對勞務人員的實名制管理及信息采集；關鍵人員資質認證；進場人員識別、考勤和定位；監控人員操作動作；管控勞務人員工資發放等功能。

3.2 安全管控需求

針對安全管控，要求能對大型起重機械等特種設備的運轉狀態、負荷超載情況、人員工作狀態等進行實時監控，進行聲光預警和報警，防碰撞、防傾翻；實測實量施工部位，自動化監測深基坑、高支模等危險性大的工程；對現場人員及車輛定位、交通情況、人員操作規范等進行監控及預警，減少安全事故發生。

3.3 質量管理需求

針對質量管理，要求能監控統計分析物資用料合理性、對混凝土拌合站配比用料和拌合時間進行監控和報警、對現場取樣信息及時錄入等。

3.4 綠色環保施工需求

針對綠色環保施工，要求能實現對現場環境全方位的實時自動監測（包括揚塵、噪聲、廢水、廢氣、廢渣等排放的監測），進行智能化、自動化預警、防御、干涉，保障綠色環保施工；遠程監控現場實時狀態，監督安全文明施工情況；進行自查評定，對違規情況進行自動拍照取證和記錄。

3.5 進度管理需求

針對進度管理，要求能運用BIM技術、PMS生產管理系統等管理、查看工程進度，統計分析關鍵卡控點。

3.6 成本管理需求

針對成本管理，要求在分部分項工程、分階段成本核算的基礎上，對施工成本投入綜合分析，達到對成本管控的目的。

4 智慧工地信息集成應用實例

4.1 智慧工地信息化管理平臺

1）終端層。

對互聯網技術進行全面的使用，從而使現場的管控能力得到不斷提高。如今普遍使用的是手機移動終端，數據采集的端口為無線傳輸設備、攝像頭和傳感器，從而實現數據采集的智能化。

2）平臺層。

使用大數據云平臺計算，為其提供平臺支撐，使所有的參與者都可在平臺上實現信息的互通和交互。

3）應用層。

這是智慧工地的核心內容，通過梳理項目現場業務管理模塊和管理流程，改造現場管理

基礎動作，使其達到標準化要求，運用信息化技術實現固化管理，整合集成到終端層的移動應用設備。

不同的平臺開發者在上述基礎架構上針對不同的服務對象，對信息化管理平臺的架構、功能進行延伸、拓展。例如，某智慧工地云平臺，針對不同用戶（包括施工單位、建設單位、建立單位、租賃公司、監管部門）設置權限；平臺架構分為接入層、應用層、數據層、基礎設施層、通信層、采集層；云平臺主界面包括了塔吊監控、升降機監控、企業管理、項目管理、特種作業、設備備案、系統管理、事故管理、安全檢查等子管理系統入口；著重開發了建筑起重機械安全監控系統、建筑從業人員實名制管理系統、視頻監控管理子系統、揚塵及噪聲監測管理子系統、企業自檢系統。

4.2 具體實施

1）創建每一個工作計劃之間的邏輯關系和管理模式。

依據各個項目的類別程序來對基本單元進行劃分，對現場管理的標準動作進行認真的梳理，創建系統的管理動作底層數據庫；

②對項目組織的崗位職責和組織系統進行梳理，創建一個系統的數據庫；

對現場平面的分段分區標準進行梳理，創建一個系統的分段分區標準化數據庫。借助上述3個標準對管理動作進行定位，使其與管理部位和管理崗位進行匹配，借助項目的進度計劃來對將各個崗位的工作計劃進行自動的派送，實現工作計劃的制定、下發、執行和監管，依據PDCA循環實現閉環操作，使圍繞工序和工藝的有關管理動作和邏輯關系實現固化，實現各個移動終端智慧應用的集成和整合，實現項目現場管理標準化模式的打造[2]。

2）借助移動互聯網技術，項目管理人員的現場工作通過移動終端得以實現，工地現場信息錄入數據真實性得到保障，工作效率不斷提高，使縱向到底、橫向到邊的貫通借助數據和各項業務活動傳遞的邏輯關系得以實現。

3）以各個新型的科技手段集成特點為基礎，把監控測量技術、傳感技術和BIM技術等新型科技手段與系統實現集成，將業務邏輯和底層平臺當作為支撐，所有的單點都可作為系統的重要組成部分，所有的互聯網技術使用都可當作是一個統一體，使智慧觸手被延長。設計單位把設計好的施工圖紙和工程概念使用BIM 技術提供給施工方和建設方，當設計出現變更后，需及時更新BIM 模型，從而使模型的準確性得到保證。依據BIM 設計模型，施工單位對工程設計進行不斷的深化，將施工信息加入其中，從而創建了BIM施工模型，從而對施工進行高效的指導。建設單位對項目各個參與方的數據模型進行不斷的整合，創建了整個項目的數據模型，對項目實現了實時的監管，為項目決策提供了可靠的信息。當項目建設完成后，可把模型交付給運營單位進行保管。

4）將底層企業知識平臺搭建當作為支撐，把企業的相關知識和規范進行分類管理，并對其進行有效的提煉，對相關的業務模塊進行不斷的整合。使各級現場管理人員實現信息的積累和共享，使基礎業務的管理水平得到不斷的提高，使企業的動態知識積累能力和學習能力得到不斷的鍛煉[3]。

5）將大數據的共享和挖掘作為支撐，借助頂層提供的數據框架實現數據的歸納、分類和匯總，使管理人員可及時掌握所有信息，對存在的問題進行快速的處理。

5 存在問題

1）平臺子系統在內容和數量上存在差異，沒有統一建設標準，集成數據包含了物聯網數據、BIM數據、GIS數據、其他管理信息系統數據等，各數據之間標準不統一，呈現方式和價值挖掘不充分，對數據的集成應用深度有待提高。

2）平臺集成商水平良莠不齊，需求方訴求不同，平臺開發的程度和深度也不一樣，設計、規劃、施工、建立、驗收標準未予統一[4-5]。

3）平臺應用者出于不同的管理目的、利益和保密需要，在獲取和填報數據方面可能有所差異，真實性難以保證。

4）工地環境復雜，網絡環境不穩定影響數據傳輸效率，影響了平臺的穩定性和實用性。

6 發展趨勢

1）智慧工地信息化集成平臺將逐步實現輕量化、低耦合，能移植并適用于各種終端；平臺接口和數據接口實現統一標準化和可擴張性。

2）從設計端進行標準的統一，并貫穿整個工程建設生命周期。

3）隨著數據積累和分析應用需求越來越明確，對數據的深度挖掘分析將逐步提高，平臺實用性將逐步加強。

7 結語

綜上所述，打造智慧工地，運用信息技術提升建設施工管理、加強建筑方和政府部門之間協調聯動、提升企業監控和政府監管水平已是大勢所趨，因此，需進一步探討建立基于統一技術（例如BIM技術）的、開放的信息數據交互平臺，能集承建方、建設方和政府為一體的多方聯合綜合信息服務平臺，提高工程項目的施工水平，保證項目的經濟效益。

[1]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，2017，31（5）：80-84.

[2]歐蔓麗，曹偉軍.建筑業智慧工地管理云平臺的研究及應用[J].企業科技與發展，2017（8）：50-52.

[3]呂豪.智慧工地的幾個典型應用[J].施工企業管理，2017（4）：32-33.

[4]李霞，吳躍明.物聯網+下的智慧工地項目發展探索[J].建筑安全，2017（2）：35-39.

[5]陳昕.智慧工地促進項目建設[J].中國建設信息化，2016（22）：22-25.