淺析建設(shè)工地遠(yuǎn)程數(shù)字化管理的應(yīng)用

馮 浩

長治市數(shù)字化城市管理監(jiān)督中心

1 引言

近年來，我國建筑行業(yè)快速發(fā)展，在優(yōu)化城市規(guī)劃設(shè)計、提升城市形象、改善人居環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用，建筑行業(yè)健康發(fā)展關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平。然而，雖然建筑行業(yè)機械化、數(shù)字化水平不斷提高，但仍屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，從業(yè)人員素質(zhì)普遍不高，施工企業(yè)監(jiān)管機制不健全問題突出，如施工安全、違章操作、現(xiàn)場揚塵等，業(yè)已成為城市治理的重點工作。在此背景下，政府部門應(yīng)借助智慧城市建設(shè)優(yōu)勢，將信息技術(shù)與建設(shè)工地監(jiān)管有機結(jié)合起來，通過建設(shè)建設(shè)工地遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺，實現(xiàn)建設(shè)工地治理和監(jiān)管的常態(tài)化、精準(zhǔn)化。

2 數(shù)字化工地管理的背景與意義

2.1 平臺建設(shè)建設(shè)意義

2016 年8 月份，我國住建部印發(fā)了《2016～2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》明確要求建筑行業(yè)發(fā)展目標(biāo)和重點工作任務(wù)，要求建筑行業(yè)、企業(yè)綜合利用BIM、大數(shù)據(jù)、移動通信、智能化、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段推動實現(xiàn)建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化突破，全面提高建筑行業(yè)信息化水平。在現(xiàn)代社會治理中，政府建設(shè)行政主管部門是建設(shè)項目、工地的監(jiān)督管理主體，肩負(fù)著建設(shè)工程施工安全、現(xiàn)場安全、文明施工和城市環(huán)境治理的重要責(zé)任，但由于城市在建工地數(shù)量較多，監(jiān)管部門監(jiān)督面臨手段落后、人員數(shù)量不足、難以常態(tài)化監(jiān)管的困境，亟待優(yōu)化建設(shè)工地監(jiān)管手段，強化政府管理與監(jiān)督，促進(jìn)城市治理精細(xì)化、智能化。為實現(xiàn)該目標(biāo)，有必要建立建設(shè)工地大數(shù)據(jù)云平臺，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實時監(jiān)控在建工地情況，動態(tài)統(tǒng)計分析在建工地各方主體行為，實現(xiàn)工地建設(shè)安全監(jiān)管和預(yù)警、風(fēng)險提醒等功能，提高政府監(jiān)管水平，推動工地建設(shè)安全標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，防范建筑重大施工安全風(fēng)險，圍護(hù)社會穩(wěn)定。

2.2 平臺建設(shè)目標(biāo)

基于建設(shè)工地遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管目標(biāo)和需求，平臺建設(shè)目標(biāo)為：（1）集合多種信息技術(shù)手段，實現(xiàn)建設(shè)工地信息狀態(tài)動態(tài)感知、數(shù)據(jù)分析，整合海量多源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)城市建設(shè)工程數(shù)據(jù)整合、共享；（2）基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)工程安全風(fēng)險動態(tài)監(jiān)測、專業(yè)評估和實時預(yù)警；（3）基于建設(shè)工地安全風(fēng)險分析與預(yù)警，實現(xiàn)建設(shè)工地監(jiān)控自動化、智能化，為多部門管控協(xié)同化提供可靠依據(jù)；（4）完善建筑行業(yè)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)體系，提升建筑行業(yè)監(jiān)督、預(yù)防和應(yīng)急處置管理水平，推動城市社會治理現(xiàn)代化、精細(xì)化、智慧化。

2.3 數(shù)字化管理平臺架構(gòu)

根據(jù)建設(shè)工地遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺建設(shè)目標(biāo)，綜合考慮平臺建設(shè)擴(kuò)展性、使用便捷性、信息安全性，平臺應(yīng)具備數(shù)據(jù)接收、存儲、分析、處理、應(yīng)用等功能。結(jié)合各類專業(yè)系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，數(shù)字化監(jiān)管平臺分為四個層次，依次為協(xié)議層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)層和表現(xiàn)層（如圖1所示），其中，業(yè)務(wù)才能和服務(wù)層平臺建設(shè)的核心，由各類業(yè)務(wù)處理模塊組成，表現(xiàn)層主要采用B/S架構(gòu)，可通過網(wǎng)頁訪問或APP 嵌入模式實時監(jiān)管在建工地實時狀態(tài)，并能夠展示數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析圖表；業(yè)務(wù)層主要提供平臺各類功能，包括工程進(jìn)度監(jiān)控、安全施工、施工設(shè)備監(jiān)控、揚塵監(jiān)控、出入車輛管理、惡劣天氣預(yù)警與提醒、消防及用水監(jiān)控等功能；服務(wù)層主要為應(yīng)用網(wǎng)關(guān)、分析服務(wù)、應(yīng)用緩存、數(shù)據(jù)接口等，為多源數(shù)據(jù)接入提供標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)；協(xié)議層主要是建設(shè)工地現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)采集終端和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，包括攝像頭、交換設(shè)備、光模塊等，是整個平臺建設(shè)的數(shù)據(jù)收集基礎(chǔ)。

圖1 遠(yuǎn)程數(shù)字化管理平臺系統(tǒng)架構(gòu)

3 遠(yuǎn)程數(shù)字化管理平臺實際應(yīng)用

基于建設(shè)工地平臺化建設(shè)，依托于多源數(shù)據(jù)采集、質(zhì)能分析、實時監(jiān)控等信息技術(shù)手段，本平臺主要實現(xiàn)以下功能。

3.1 工程進(jìn)度監(jiān)控

根據(jù)工程建設(shè)全壽命階段，工程項目可劃分為“現(xiàn)狀評估、總體規(guī)劃、控詳規(guī)劃、方案設(shè)計、施工監(jiān)管、竣工驗收”六個階段。在建工程項目信息收集數(shù)據(jù)來源包括項目審批資料、BIM 信息模型、在建工地建設(shè)動態(tài)信息、竣工驗收資料等信息。在項目實施前和竣工驗收后，工地監(jiān)管平臺詳細(xì)介紹工程建設(shè)規(guī)劃內(nèi)容、審批方案、竣工日期等。建設(shè)實施階段，通過采集施工現(xiàn)場設(shè)備、建筑構(gòu)件、主體結(jié)構(gòu)標(biāo)高等信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)和BIM 信息模型施工模擬，通過分析同類工程施工經(jīng)驗、施工周期等數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場施工實際情況數(shù)據(jù)分析及實際施工進(jìn)度上報數(shù)據(jù)，匯總形成城市在建工地施工進(jìn)度展示圖表，并實施展示工地建設(shè)進(jìn)度“正常”、“提前”、“滯后”等信息。依托于城市規(guī)劃、市政、建筑、道橋、園林、地質(zhì)等多領(lǐng)域數(shù)據(jù)，整合在建工程項目地址勘查、自然地理、市政交通、建設(shè)設(shè)計、施工建造、運營管理等各類數(shù)據(jù)，對比分析在建工程各工序計劃施工時間和實際施工進(jìn)度差距，并結(jié)合建設(shè)企業(yè)上報施工進(jìn)度和進(jìn)度落后原因等信息，理順城市綜合治理線條，建立城市規(guī)劃治理敏捷聯(lián)動和反饋機制。

3.2 施工安全監(jiān)管

依托于施工工地現(xiàn)場人臉識別設(shè)備、人員身份RFID識別設(shè)備、信息錄入設(shè)備、閘機和語音提示設(shè)備等，在施工現(xiàn)場入口處對比分析進(jìn)場人員安全防護(hù)用品佩戴情況，包括安全帽、安全繩、安全帶等安全防護(hù)用品。根據(jù)人臉識別、施工人員所屬分部分項工程項目安全防護(hù)需求和人工智能分析數(shù)據(jù)，對入場員工安全防護(hù)用品缺失情況進(jìn)行提示，佩戴完全的員工閘機自動放行，反之則不放行，落實安全防護(hù)第一道關(guān)卡。在施工過程中，基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和視頻分析，針對未正確佩戴安全防護(hù)用品的工地進(jìn)行標(biāo)記，并在監(jiān)管平臺進(jìn)行記錄、展示、提醒和歸檔。監(jiān)管部門可根據(jù)平臺展示相關(guān)信息對工地責(zé)任主體給予管理、提示、處罰等。為滿足施工安全監(jiān)管需求，建設(shè)主體應(yīng)配合監(jiān)管部門完成施工人員信息采集、上報等工作，上報員工信息包括姓名、性別、戶籍、證件及類型、證件編碼、工種及職務(wù)、進(jìn)出場時間、勞動合同等信息，并上報員工安全培訓(xùn)記錄信息，包括崗前培訓(xùn)、施工技術(shù)交底、培訓(xùn)時間、培訓(xùn)單位等信息。通過員工施工行為和安全教育培新信息采集，預(yù)防和控制違規(guī)操作、違章指揮等行為，確保工地施工安全主體責(zé)任落實。

3.3 施工設(shè)備使用監(jiān)控

為實現(xiàn)在建工地監(jiān)管體系化、常態(tài)化、精準(zhǔn)化，工地遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺具備施工設(shè)備使用監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)采集來源于施工設(shè)備內(nèi)安全監(jiān)控設(shè)備、高度傳感器、速度傳感器、重量傳感器、傾角傳感器等信息采集模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)施工設(shè)備駕駛員身份識別、設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控等功能，杜絕無證操作、違章操作，并實現(xiàn)施工設(shè)備定時維保、維護(hù)保養(yǎng)等功能。以塔吊設(shè)備為例，平臺能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛員信息采集、核對等功能，并與塔吊設(shè)備入口門鎖聯(lián)動，實現(xiàn)對操作人員監(jiān)控管理。通過高度、速度等傳感器數(shù)據(jù)采集，與塔吊設(shè)備額定能力進(jìn)行對比分析，當(dāng)設(shè)備工作負(fù)載超過額定能力時，施工現(xiàn)場設(shè)備以聲光電形式提醒，并遠(yuǎn)傳至監(jiān)管平臺。當(dāng)塔吊設(shè)備存在危險運行趨勢時，如存在超載、碰撞等風(fēng)險時，塔吊起重機控制回路電源自動切斷，并向監(jiān)管平臺發(fā)送“危險”日志信息，作為監(jiān)管部門監(jiān)管依據(jù)。

針對施工升降設(shè)備人料混用情況，可通過升降機內(nèi)視頻監(jiān)控設(shè)備采集狀態(tài)信息，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法識別升降機內(nèi)施工材料或人員信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)施工材料專用升降機內(nèi)存在人員情況時，現(xiàn)場發(fā)出聲光報警，并記錄違章時間、違章人員、工地等信息，列入責(zé)任主體監(jiān)管考核范圍，實現(xiàn)施工現(xiàn)場安全管理常態(tài)化、規(guī)范化。

3.4 揚塵監(jiān)控與治理

根據(jù)住建部“六個百分百”要求，在建工地應(yīng)落實工地周圍100%圍擋、物料堆放100%覆蓋、出入車輛100%沖洗、施工現(xiàn)場地面100%硬化、拆遷工地100%濕法作業(yè)、渣土車輛100%密閉運輸。為實現(xiàn)該目標(biāo)，遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺采集施工現(xiàn)場揚塵、噪聲、氣象等環(huán)境數(shù)據(jù)，通過整合施工現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)、衛(wèi)星圖像信息數(shù)據(jù)，自動采集、識別現(xiàn)場圍擋、物料堆放覆蓋、地面硬化、渣土車輛密閉運輸?shù)葦?shù)據(jù)，并自動上傳至監(jiān)管平臺。根據(jù)現(xiàn)場視頻監(jiān)控、噪聲、氣象、揚塵監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)場揚塵治理情況。當(dāng)現(xiàn)場揚塵PM10監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)超過30分鐘超過150μ g/m3時自動報警并自動上傳視頻資料和環(huán)境數(shù)據(jù)。為滿足車輛沖洗和密封監(jiān)管要求，在施工現(xiàn)場入口、出口位置增設(shè)圖像監(jiān)控分析設(shè)備，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對車輛牌照、車身清潔度、車輛覆蓋情況進(jìn)行分析和識別，并與在建工地數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，形成在建工程車輛違章操作檔案，列入在建工地責(zé)任主體考核內(nèi)容。

3.5 惡劣天氣應(yīng)對管理

遇臺風(fēng)、暴雨等惡劣天氣情況下，易發(fā)生大型起重設(shè)備倒塌、受損等情況，極易發(fā)生事故安全事故。我國生產(chǎn)的塔式起重機設(shè)計最大荷載為42m/s，能夠承受12級臺風(fēng)側(cè)向荷載。而在臺風(fēng)情況下，最大風(fēng)力往往超過12級，可能造成起重機械設(shè)備倒塌事故。同時，臺風(fēng)、暴雨等天氣容易造成基坑邊坡滑移、失穩(wěn)和臨時建筑垮塌等問題。為提高建設(shè)工地應(yīng)對惡劣天氣能力，可將惡劣天氣預(yù)警提示集成到遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺，通過電話通知、現(xiàn)場顯示屏滾動提醒、現(xiàn)場廣播通知、手機應(yīng)用通知等方式實現(xiàn)多渠道信息傳遞，協(xié)調(diào)、管理、監(jiān)督施工現(xiàn)場作業(yè)人員轉(zhuǎn)移和作業(yè)停工，督促建設(shè)工地管理人員落實惡劣天氣應(yīng)急預(yù)案，如塔吊設(shè)備錨固、切斷臨時用電、基坑支護(hù)加固等措施。政府監(jiān)管部門可通過監(jiān)管平臺實時查看現(xiàn)場實時信息，并通過視頻監(jiān)控畫面智能分析實現(xiàn)安全風(fēng)險的有效識別、防控和監(jiān)管，提高建設(shè)工地應(yīng)急處置能力，防控重大安全事故發(fā)生風(fēng)險。

3.6 消防及用水方面的監(jiān)控管理

在消防安全管理方面，遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺可實現(xiàn)遠(yuǎn)程安全巡查功能，通過與建設(shè)工地消防連鎖系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，及時發(fā)現(xiàn)消防安全壓力、流速、消防設(shè)備設(shè)施狀態(tài)等情況，并通過視頻圖像分析有無自動消防噴淋頭遮擋情況等，實現(xiàn)現(xiàn)場消防安全管理長過程監(jiān)管。針對存在安全隱患的建設(shè)工地，監(jiān)管平臺可根據(jù)監(jiān)管責(zé)任主體部門權(quán)限和責(zé)任劃分進(jìn)行提醒和通知，向消防、建設(shè)局、建管局、安監(jiān)局等部門發(fā)送通知，通過現(xiàn)場消防安全檢查，監(jiān)督建設(shè)工地消防安全責(zé)任落實，切實防范建設(shè)工地消防安全風(fēng)險。

在建設(shè)工地用水方面，為了推動建筑綠色施工，滿足建筑工程項目節(jié)能降耗要求，實現(xiàn)水資源的合理利用，在借鑒先進(jìn)地區(qū)、企業(yè)施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，強化自然降水的合理利用，鼓勵建設(shè)工地責(zé)任主體通過集水桶、集水井等方式收集施工場地內(nèi)自然降水、基坑內(nèi)地下水等資源，經(jīng)三級沉淀和過濾，將水資源集中用于施工現(xiàn)場揚塵治理、車輛洗消等環(huán)節(jié)。遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺接入工地現(xiàn)場水泵設(shè)備，計量工地現(xiàn)場節(jié)水情況，配合工地現(xiàn)場視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，動態(tài)感知建設(shè)工地實際節(jié)水情況，作為工程項目綠色建筑評價重要依據(jù)，以此推動建筑企業(yè)節(jié)能降耗，推進(jìn)綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展。

3.7 全時段、跨部門聯(lián)動治理

基于遠(yuǎn)程數(shù)字化監(jiān)管平臺多源信息采集、識別信息，積極推動跨政府部門職能聯(lián)動，建立多規(guī)合一、多測合一、多管合一的建設(shè)工地監(jiān)管體系，最大限度實現(xiàn)城市建設(shè)信息共享共有，重點解決建設(shè)項目審查、項目審批、工地施工行為監(jiān)管、竣工驗收等環(huán)節(jié)信息不共享的問題，支持平臺多部門聯(lián)審、多專家論證等功能，不斷完善多部門多管合一機制，加強部門協(xié)調(diào)與溝通，推動建設(shè)工地多部門聯(lián)合監(jiān)管，不斷提升城市綜合治理水平。例如，針對建設(shè)工地高發(fā)的消防安全風(fēng)險、施工安全風(fēng)險、施工設(shè)備違章操作等問題，監(jiān)管部門可基于平臺監(jiān)測信息召開專題會議，結(jié)合主管部門執(zhí)法局現(xiàn)場檢查和指導(dǎo)情況，通知建設(shè)工地責(zé)任主體糾正整改，并加強整改措施檢查落實和常態(tài)化監(jiān)控，實現(xiàn)建設(shè)工地全時段、跨部門聯(lián)動治理，提高城市綜合整治精細(xì)化管理水平。

4 結(jié)語

新時期背景下，我國政府積極推動智慧政府建設(shè)，依托于信息技術(shù)手段，通過多源數(shù)據(jù)整合、利用，實現(xiàn)社會治理精細(xì)化。在此背景下，將信息技術(shù)與建設(shè)工地監(jiān)管緊密聯(lián)系起來，通過施工現(xiàn)場多源數(shù)據(jù)采集、傳輸、識別、整合，有利于化解建設(shè)工地安全風(fēng)險，構(gòu)建常態(tài)化、精準(zhǔn)化的建設(shè)工地監(jiān)管體系，解決政府責(zé)任主體監(jiān)管手段單一、人員不足的困境，推動建筑行業(yè)規(guī)范化發(fā)展，提高城市綜合治理能力。