高架橋工程中的智慧工地平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用

戴 風(fēng)

上海浦東工程建設(shè)管理有限公司 上海 200127

隨著我國經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)，新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，建筑行業(yè)也正逐步轉(zhuǎn)向走綠色、智能、精益和集約的可持續(xù)發(fā)展之路[1-4]。近年來，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、BIM（建筑信息模型）等先進(jìn)信息技術(shù)的不斷發(fā)展且日趨成熟，傳統(tǒng)建筑行業(yè)可以借助這些新技術(shù)、新方法，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場的智慧化、平臺(tái)化管理，從而改變相對(duì)落后的生產(chǎn)方式，提高項(xiàng)目整體管理水平，進(jìn)而促進(jìn)建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

住建部信息中心在2017年的調(diào)查結(jié)果顯示，目前全國建筑企業(yè)智慧工地應(yīng)用情況，其中用于人員管理的有43.88%，用于進(jìn)度管理有44.30%，用于成本管理的有43.25%，用于施工策劃的有41.35%，用于文檔協(xié)同的有39.66%，用于質(zhì)量管理的有39.03%，用于安全管理的有38.82%，用于機(jī)械設(shè)備管理的有37.98%，用于物料管理的有37.98%。智慧工地建設(shè)已然成為當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域的熱門趨勢，開展智慧工地建設(shè)也是實(shí)現(xiàn)建筑工程精細(xì)化管理的最優(yōu)途徑。

1 工程概況

上海市龍東大道改建工程全線市政高架橋梁采用預(yù)制裝配新型施工工藝，全長約13.85 km，是上海中心城區(qū)“一橫三環(huán)+十字九射”快速路系統(tǒng)的重要組成部分，是浦東新區(qū)串聯(lián)內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)及郊環(huán)的重要快速化改建通道。項(xiàng)目施工管理主要包括以下特點(diǎn)及難點(diǎn)：

1）建設(shè)場地狹長、人員進(jìn)出管理困難：市政路橋項(xiàng)目施工場地屬于典型的狹長形布置，近14 km的沿線施工場地，出入口眾多，施工人員和機(jī)械設(shè)備進(jìn)出情況難以準(zhǔn)確掌握。

2）周邊環(huán)境復(fù)雜，環(huán)境保護(hù)要求高。本工程施工沿線需跨越外環(huán)高架、道路交通及河道暗浜等，施工時(shí)需嚴(yán)格控制周邊地表沉降或開裂的發(fā)生，周邊環(huán)境保護(hù)要求高。

3）工程規(guī)模大，安全管理難。本工程涉及單位和人員眾多，安全管理人員有限，尤其是對(duì)于分包單位的人員安全管控難以落實(shí)。

4）綠色施工管理困難。項(xiàng)目周邊分布大批高密度住宅社區(qū)，綠色、文明施工管理要求高。

2 智慧工地平臺(tái)建設(shè)

2.1 平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

平臺(tái)建設(shè)的總體目標(biāo)是以綠色、環(huán)保、智慧為核心，遵循促環(huán)保、升效率、降風(fēng)險(xiǎn)的基本原則，緊緊圍繞現(xiàn)場多條件約束下的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”精細(xì)化施工管理難題，重點(diǎn)圍繞建筑施工信息集成化、定量化、實(shí)時(shí)化、智慧化、可視化管理，充分利用視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)、物聯(lián)網(wǎng)、圖像（視頻）內(nèi)容識(shí)別以及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)，搭建基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧工地管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多端口（電腦端、平板電腦端、手機(jī)端、大屏端）數(shù)據(jù)內(nèi)容遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)更新、動(dòng)態(tài)過程展示，最終實(shí)現(xiàn)施工全過程管理（圖1）。

圖1 “智慧工地”平臺(tái)建設(shè)總體要求

通過建立集人員管理、設(shè)備管理、視頻監(jiān)控、安全監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控各個(gè)子模塊于一體的智慧施工管控平臺(tái)，對(duì)施工現(xiàn)場生產(chǎn)活動(dòng)所涉及的人員、機(jī)械、物料、方法、環(huán)境等關(guān)鍵要素全程全時(shí)、高效有序、數(shù)據(jù)開放共融共享管理，確保施工全過程管控全面聯(lián)網(wǎng)、業(yè)務(wù)協(xié)同、智能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“防患于未然，全周期管理”。

2.2 平臺(tái)主要功能

2.2.1 工程信息集成化展示

龍東大道改建工程包括管線搬遷、樁基施工、承臺(tái)澆筑等多個(gè)分項(xiàng)工程，涉及人員機(jī)械眾多，智慧平臺(tái)應(yīng)當(dāng)能快速收集、梳理、統(tǒng)計(jì)、展示各類人機(jī)材等工程信息。

2.2.2 過程進(jìn)度實(shí)時(shí)化反映

常規(guī)工程管理主要依靠人員巡檢或文本登記，從下至上層層傳遞，過程煩瑣誤時(shí)。建立的智慧平臺(tái)應(yīng)當(dāng)能準(zhǔn)確快速反映整體工程進(jìn)度和某專項(xiàng)工程工序的施工狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各高風(fēng)險(xiǎn)工程和關(guān)鍵工序施工過程的實(shí)時(shí)化管理。

2.2.3 敏感環(huán)節(jié)智慧化管理

智慧平臺(tái)的核心是智能化管控，平臺(tái)能對(duì)關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)及施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警和管理。結(jié)合遠(yuǎn)程視頻技術(shù)，能對(duì)施工高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)提示和分級(jí)預(yù)警功能；可以自動(dòng)對(duì)現(xiàn)場違規(guī)操作等進(jìn)行有效記錄。

3 智慧工地平臺(tái)應(yīng)用實(shí)踐

3.1 人員智慧管控

人員智慧管控基于視頻+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工人員實(shí)時(shí)分類管理，隨時(shí)掌握施工現(xiàn)場作業(yè)人員情況，配合其他硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效多部門遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)管控。

3.1.1 勞務(wù)實(shí)名制

龍東大道項(xiàng)目規(guī)模龐大，高峰期日均用工量近千人。建立勞務(wù)實(shí)名制管理模塊，通過對(duì)工人進(jìn)場信息的全方位錄入，強(qiáng)化現(xiàn)場合法用工管理以及保證工人工資的按時(shí)足額發(fā)放。

3.1.2 進(jìn)出場人員考勤管理

結(jié)合安全帽識(shí)別和人臉識(shí)別，對(duì)進(jìn)出施工安全通道的人員自動(dòng)開展進(jìn)出人員歸屬單位、歸屬工作區(qū)域的雙重認(rèn)證，對(duì)于非本區(qū)域的闖入人員進(jìn)行語音警告。智慧平臺(tái)通過多閘機(jī)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工人員實(shí)時(shí)分類考勤管理，可實(shí)時(shí)顯示在場人數(shù)與工種分布，智能統(tǒng)計(jì)日、周、月流量，如圖2所示。

圖2 出入信息實(shí)時(shí)展示和統(tǒng)計(jì)

3.2 機(jī)械設(shè)備智慧管控

機(jī)械設(shè)備信息化管控平臺(tái)實(shí)施內(nèi)容主要包括設(shè)備信息遠(yuǎn)程管理、設(shè)備入場信息化審核、設(shè)備日常巡檢管理、高風(fēng)險(xiǎn)性設(shè)備安全管控。

3.2.1 設(shè)備信息遠(yuǎn)程管理

搭建機(jī)械設(shè)備信息化管控平臺(tái)，系統(tǒng)展示現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量、使用狀況，平臺(tái)具有電腦端和平板電腦端，讓項(xiàng)目管理人員隨時(shí)隨地可查看現(xiàn)場設(shè)備使用情況（圖3）。

圖3 現(xiàn)場設(shè)備使用情況統(tǒng)計(jì)

3.2.2 設(shè)備入場信息化審核

機(jī)械設(shè)備通過信息化入場審核模塊進(jìn)行流程管控。在入場時(shí)機(jī)械設(shè)備提前粘貼二維碼標(biāo)簽，標(biāo)簽信息包括設(shè)備型號(hào)、制作部廠商、操作人員信息，在入場前現(xiàn)場管理人員可通過手機(jī)端直接快速查詢?cè)O(shè)備相關(guān)信息。監(jiān)理及相關(guān)審核人員具有審核權(quán)限，經(jīng)現(xiàn)場審核通過后方可允許設(shè)備進(jìn)場和使用。項(xiàng)目管理人員可以通過設(shè)備管理平臺(tái)查看設(shè)備資料及入場時(shí)間。

3.2.3 設(shè)備日常巡檢管理

對(duì)應(yīng)大型設(shè)備，如吊機(jī)、樁機(jī)等，設(shè)備管理平臺(tái)通過巡檢管理模塊進(jìn)行現(xiàn)場管控，設(shè)備負(fù)責(zé)人將設(shè)備維護(hù)信息，包括文字、圖片，定期上傳至二維碼信息庫，監(jiān)理可隨時(shí)通過手機(jī)端查看維護(hù)記錄，并記錄設(shè)備違規(guī)使用情況。項(xiàng)目管理人員可以通過設(shè)備管理平臺(tái)查看設(shè)備在場應(yīng)用情況和違規(guī)使用情況（圖4）。

圖4 設(shè)備日常巡檢管理

3.3 視頻安全監(jiān)控

3.3.1 人員行為安全管控

通過視頻場內(nèi)人員行為管控技術(shù)。平臺(tái)結(jié)合安全帽識(shí)別和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別區(qū)域內(nèi)人員是否佩戴安全帽、安全帽佩戴是否正確，對(duì)未佩戴情況自動(dòng)進(jìn)行語音提醒，并以彈窗方式及短消息、微信等多途徑通知管理人員，確保施工現(xiàn)場安全帽的正確佩戴，保障工人安全。

3.3.2 高風(fēng)險(xiǎn)性設(shè)備安全管控

對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備，如電箱等，設(shè)立設(shè)備安全管控模塊，要求設(shè)備維護(hù)人員定期采用照片拍攝上傳方式記錄設(shè)備維護(hù)情況和設(shè)備安全狀況，監(jiān)理可現(xiàn)場掃描設(shè)備二維碼查看設(shè)備維護(hù)記錄，快速上傳違規(guī)使用情況。

3.4 環(huán)境智慧管控

環(huán)境智慧管控技術(shù)基于自動(dòng)監(jiān)測環(huán)境傳感器，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場的揚(yáng)塵濃度、噪聲等級(jí)進(jìn)行監(jiān)測。通過前端監(jiān)測設(shè)備采集揚(yáng)塵濃度，后臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動(dòng)分析污染等級(jí)并發(fā)出預(yù)警，輔助管理人員有效控制揚(yáng)塵濃度（圖5）。

圖5 智慧工地環(huán)境監(jiān)測曲線分析

平臺(tái)提供自動(dòng)觸發(fā)、人工干預(yù)2種管控模式，可進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)切換設(shè)置。在設(shè)置為自動(dòng)狀態(tài)時(shí)當(dāng)揚(yáng)塵濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟噴淋作業(yè)，直至揚(yáng)塵濃度降低至設(shè)定最低值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，也可以手動(dòng)遠(yuǎn)程開啟現(xiàn)場噴淋系統(tǒng)和霧炮機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場按需降噪、降塵（圖6）。

圖6 噴淋和霧炮設(shè)備聯(lián)動(dòng)

4 結(jié)語

本文圍繞上海市龍東大道改建工程的特點(diǎn)及管理重難點(diǎn)，充分融合現(xiàn)有的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能化等先進(jìn)的信息化技術(shù)，著力打造“智慧工地”管控平臺(tái)，助力項(xiàng)目成功實(shí)施。

通過體系規(guī)劃、信息主導(dǎo)、技術(shù)創(chuàng)新，搭建基于物聯(lián)網(wǎng)的“智慧工地”管控體系，實(shí)現(xiàn)施工真實(shí)環(huán)境、數(shù)據(jù)、行為的交互、感知、決策、執(zhí)行和反饋，為管理者決策提供參考依據(jù)，有效解決了施工策劃、施工控制、決策分析方面的管理問題，推進(jìn)了施工管理智慧化、生產(chǎn)智慧化、監(jiān)控智慧化、服務(wù)智慧化，讓工地成為了一個(gè)具有數(shù)字化、在線化和初步智能化特征的“生命體”。

其中，人員智慧管控模塊采用了人臉及安全帽識(shí)別一體化考勤技術(shù)，對(duì)施工人員進(jìn)出場信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集動(dòng)態(tài)顯示，同時(shí)采用勞務(wù)實(shí)名制管理方法對(duì)勞務(wù)人員的超齡、特殊工種的資質(zhì)完成有效管理。設(shè)備機(jī)械智慧管控模塊采用了“一機(jī)一碼”的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息遠(yuǎn)程管理、設(shè)備入場信息化審核、設(shè)備日常巡檢管理、高風(fēng)險(xiǎn)性設(shè)備安全管控。視頻安全監(jiān)控模塊采用了視頻內(nèi)容識(shí)別AI（人工智能）算法，完成對(duì)場內(nèi)施工人員行為安全性的判定及預(yù)警。環(huán)境智慧管控模塊采用基于自動(dòng)監(jiān)測環(huán)境傳感器，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，自動(dòng)分析污染等級(jí)并發(fā)出預(yù)警，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場按需自動(dòng)化降噪、降塵。

[1] 毛志兵.推進(jìn)智慧工地建設(shè) 助力建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展[J].工程管 理學(xué)報(bào),2017,31(10):80-84.

[2] 曾凝霜,劉琰,徐波.基于BIM的智慧工地管理體系框架研究[J].施工 技術(shù),2015,44(10):96-100.

[3] 薛延峰.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地構(gòu)建[J].科技傳播,2015(15):64.

[4] 歐蔓麗,曹偉軍.建筑業(yè)智慧工地管理云平臺(tái)的研究及應(yīng)用[J].企業(yè) 科技與發(fā)展,2017(8):50-52.