智慧工地系統在某項目施工中的應用研究

王修軍 程少淳 肖 含 劉 騰 萬澤華 中建八局第四建設有限公司

1 前言

智慧工地是一種嶄新的工程生命周期管理理念，是通過某一平臺，對項目進行施工過程管理，通過各單位和各部門之間相互協同，科學化信息管理，過程數據挖掘分析，對施工階段各環節進行趨勢預測管理和可視化管理，實施精準施測，科學應對，從而提高項目管理水平[1]。利用先進科技手段進行智能、高效、綠色、精益、科學的施工現場管理，杜絕各種違規操作和不文明施工[2]，提高建筑工程質量和施工管理效率，促進項目管理的創新和發展[3]。本項目在智慧工地系統的應用研究中，基于信息化、數字化、網絡化和智能化，旨在實現綠色施工，精益建造，標準化管控，智慧工地系統在亞洲杯青春足球場項目施工中的應用，為智慧工地系統在建筑項目施工中的應用提供工程案例參考。

2 項目工程概況

亞洲杯足球比賽場位于青島市城陽區靖城路以東、煙滬線以北，總建筑面積19.2萬平方米，整體效果圖如圖1所示。本項目主體為1座有50000個座位的專業足球場，定位為大型甲級體育場，其各項建設標準應滿足高水平足球賽事及其他國際A級賽事關于比賽場館的相關標準、規定以及國內相關設計規范的要求。足球場平面輪廓尺寸215m×254.2m，屋蓋最高51.5m，足球場地上建筑面積11.2萬平方米，地上共計4層，還包括2塊訓練場地，1座多功能館，1座游泳訓練館，配套建設商業、地下停車位，并完善周邊基礎設施配套。

圖1 亞洲杯青春足球場效果圖

3 安全管理

3.1 塔吊安全監測+吊鉤可視化

塔吊上布置安全檢測設備，并在塔吊吊鉤上布置監控設備，進行安全管理。塔吊監測如圖2所示，可達到的效果有：①吊群防碰撞，可防止塔群內塔機相互碰撞；②區域保護，可限制塔臂進入某些特定區域，防止塔臂與障礙物發生碰撞；③載重力矩監測預警；④防超載、防傾翻，當塔機載重、傾斜角度達到預警值時，監測儀器發生報警；⑤數據黑匣子，可以實時存儲塔機數據，當塔機出現故障時可以保護、儲存數據，便于查找故障原因；⑥遠程監控，通過互聯網，監控站可以監控塔群內任一塔機的情況；⑦吊裝過程分析。

圖2 塔吊監測

3.2 AI視頻危險源分析

通過AI視頻對危險源進行分析[4,5]，AI視頻危險源分析如圖3所示。功能主要有：①云端AI算法庫：AI云平臺實現了安全隱患識別和物料檢測等30多種算法模型的集成、部署、分析服務；②邊云協同平臺：智能盒子通過AI識別的隱患事件數據與云端同步，通過云端服務實現智能盒子與管理系統的無縫對接；③端側AI+IoT服務：智能盒子以及移動端產品分別實現對客戶本地視頻流以及圖片數據的AI快速分析及處理，多方式實現應急預警。

圖3 AI視頻危險源分析

3.3 IoT技術

物聯網基于各種信息傳感裝置，利用互聯網技術和移動通信技術，打通人與人、人與物、物與物之間的信息交換和通信，最終實現智能化識別、定位、跟蹤、監管等功能[6]。借助物聯網技術，能夠實現火災預警和監測等工作，因此近年來IoT技術在消防管理中的應用已經得到了廣泛的關注和認可。隨著IoT技術的不斷創新和完善，物聯網除了能快速感知、收集和傳遞現場環境實時信息，還能夠結合大數據分析技術，判斷現場環境的監測數據是否存在異常，提前發現消防隱患問題做到“防患于未然”。

3.4 高支模監測系統

在承插式盤扣支架頂端布置軸壓傳感器、位移傳感器和無線報警器，通過智能數據采集終端傳到智能數據采集機，高支模監測系統如圖4所示。針對高支模支架進行統計監測工程數及狀態，繪制累計變形量趨勢圖，當支架出現異常，監測點異常預報警。

圖4 高支模監測系統

3.5 基坑監測系統

利用激光光束傳遞監測點與基準點的沉降和位移變化，結合機械傳動技術與自平衡校正功能來實現高精度監測，基坑監測裝置如圖5所示。二維激光面陣位移儀自帶太陽能面板、4G模塊，無需供電供網，自動實施監測基坑周邊沉降及水平位移。

圖5 基坑監測裝置

3.6 智能臨邊防護網監測

臨邊防護網實時監測系統采用物聯網技術對施工現場臨邊防護網狀態實時監測，內置GPS定位、紅外靠近探測以及雙磁吸聲光報警裝置，裝置如圖6所示。當防護網遭到破壞時可實時報警，主要用于基坑、施工洞口防護網狀態進行監測，保障人員的安全。技術特點：①采用電阻檢測技術實時監測防護網破損狀態；②內置GPS定位裝置實時定位設備；③防拆卸檢測，可實時監測設備狀態，當設備被拆挪時實時報警；④內置鋰電池，集成太陽能充電板可長期工作；⑤內置4G通訊；無線實時通訊。

圖6 智能臨邊防護網監測裝置

3.7 周界防護

根據立體布防的設計要求，在坑洞臨邊、圍墻的頂部安裝紅外探測周界報警系統，工作原理是周界模塊中對射探頭發射紅外線，人員翻越潛入時，警示裝置發出警報，周界防護裝置如圖7所示。

圖7 周界防護裝置

3.8 施工臨電箱監測

施工臨電箱監測系統如圖8所示，通過終端主機與服務器相連，數據傳輸到后臺，在移動端可以實現實時檢測電箱的工作狀態、用電異常以及統計用電量。

俄羅斯重視文化和歷史的保護，全國有3000多個博物館，多為藝術館、歷史博物館，另有自然科學館、綜合館。莫斯科有最古老的國家歷史博物館，展示出世界文化藝術特色。一些博物館型城市，如蘇茲達爾就是在有限的空間內，建造了多處名人故居、紀念地。俄羅斯的醫療康復發展水平良好，這對于俄羅斯的旅游產業具有良好的建設意義。黑海、里海、太平洋等眾多療養中心。在高加索山脈就有全球著名的旅游養老勝地，是有天然的浴場、火山綜合形成的溫泉。俄羅斯東部著名的是薩哈林斯基、倫斯基、達金斯基熱源帶。貝加爾地區有上百個保健功能的旅游基地，另外伊爾庫茨克州有礦泉泥療養區。

圖8 施工臨電箱監測

3.9 鋼結構監測系統

通過在施工現場加裝的鋼結構監測系統，如圖9所示，裝置包括二維面陣激光位移計、無線位移計、振弦式應變計、智能無線數據采集終端。實施鋼結構施工過程中關鍵部位的變形監測，通過結構形態的偏移狀況、結構跨中的撓度情況，分析結構的安裝質量與工作狀態。

圖9 鋼結構監測系統

4 綜合管理

4.1 WiFi安全教育

通過答題上網、題庫維護、上網時間限定、定向推送題庫等形式，對施工人員增加安全的知識儲備、提高安全意識、理論上識別危險源，從而達到安全教育的目的。

4.2 智能廣播系統

通過智能廣播，對現場施工人員，反復播放安全注意事項。智能廣播系統的特點：①支持遠程喊話，通過電腦或手機端，點對點進行喊話，及時對現場進行指揮調度；②與智能監控報警系統聯動，實現自動告警播報；③支持定時廣播功能，通過設定，無需值守，自動播放，提高工人安全防控意識。

4.3 能源管理

通過能源管理系統，可自動遠程讀取水、電表數據，可按照月、日、時傳輸數據，供水、供電量一鍵控制，歷史數據快速查詢。通過能源的有效管理，實現節約能源，保護環境，為綠色施工助力。

4.4 AR眼鏡巡檢交互系統

AR智能巡檢通過智慧安監眼鏡交互連接[7]，如圖10所示，AR智慧安監眼鏡配有可調節式鏡頭，實現觸摸式操作，鏡腿可折疊，支持多種佩戴模式，卡扣式鏡片，適應近視眼的用戶；眼鏡通過手機供電、提供4G或者WiFi以及存儲。互聯網+監管，實現遠程技術指導、人臉自動識別、遠程實時監管，有效提高監管效率。智能AI，通過人臉識別，自動讀取進場三級教育內容。特殊工種證件報備等情況隱患AI識別，可自動識別隱患，輔助安全管理人員現場檢查。視頻通話，支持互相進行呼叫，建立多人實時的遠程音視頻通話。支持分享電腦頁面，視頻實時標記。多佩戴模式，可單獨佩戴，也可結合安全帽佩戴?？凼界R片，可調節角度，不影響正常視野。數據一體，可拓展性強，與安全管理系統一體貫通，統計分析數據同步，實現數據的一次采集多次使用。

圖10 AR智慧安監眼鏡

5 質量管理

5.1 標養室溫濕度監測

標養室通過設置溫濕度傳感器、物聯網網關，對標養室的溫、濕度實施監測，自定義設置監測閾值，實現標養室的智能控制，減少實驗人員的工作量，且能對實驗試塊更加標準的養護。

圖11 標養室溫濕度監測

6 生產管理

6.1 勞務實名制

勞務實名制管理的優點有：①規范總分包單位雙方的用工行為，保證合法用工；②及時掌握了解施工現場的人員基本情況和數量，有利于施工現場勞動力的管理和調劑；③為施工現場勞務作業的安全管理、治安保衛管理提供第一手資料；④通過實名制管理卡的金融功能，可以簡化工資發放程序，保證工資具體到人[8]。

6.2 生產管理

圖12 生產管理

6.3 技術管理

技術管理可實現，圖紙管理統計、方案清單統計、技術交底統計，實現圖紙、方案等文檔的統一存儲與共享；方案狀態分析，方案預警提示，提高方案的完成效率和質量。

7 風險管控

7.1 風險分級管控

風險分級管控是按照風險不同級別、所需管控資源、管控資源、管控能力、管控措施復雜程度等確定不同層級的風險管控方式[9]。風險分級管控流程：①風險辨識，根據施工現場存在的風險在系統風險清單庫中進行選擇；②風險評估，辨識完的風險系統自動評估其等級，還可手動編輯修改其等級；③隱患排查計劃，自動生成隱患排查計劃；④管控措施制定，辨識完的風險系統自動帶出其管控措施。

7.2 升降機監測

升降機檢測如圖13所示，司機人臉識別，可以防止升降機的非專業操作，降低風險?，F場聲光報警，出現異常情況及安全風險，及時提示預警。推送報警信息給管理人員，使管理人員能夠快速了解故障源，做出快速處理方案解決問題。

圖13 升降機監測

7.3 自動噴淋控制

自動噴淋傳感器如圖14所示，傳感器可將檢測數據傳送到數字平臺，并對數據進行存儲和分析，并將超標值推送給管理人員，及時針對相應問題進行現場整改。

圖14 自動噴淋傳感器

7.4 螺栓松動預警

螺栓松動監測包括傳感器、無線路由器、網關及監控平臺，如圖15所示。螺栓松動預警的流程包括：①以螺栓緊固狀態開始的角度為基準，通過軟件可以設置；②間隔性的檢測角度，和基準角度比較，計算松動旋出角度；③在平臺端實現對螺栓松動趨勢、松動點分布圖、實時棒圖的展示，客戶可自由設定松動報警值。

圖15 螺栓松動監測

8 結束語

通過亞洲杯青春足球場項目施工中智慧工地系統的應用，使項目安全管理更加高效科學，使質量、生產、技術管理得到加強提高，使風險管控更加全面智能。使數字化信息技術、智能化與網絡化管理進一步融合到傳統施工管理中，推動了施工安全、建造科學與管理智能的發展，促進了質量、進度、成本的控制以及資料、信息及安全管理，推進了傳統施工管理的升級轉型。