基于現代信息技術的智慧工地系統構建及應用

毛雨，劉堅，楊麗軍

（中國建筑土木建設有限公司）

1 引言

建筑施工不安全要素眾多，工程施工區域分散，工地現場情況復雜多變，工程施工操縱規范性差，各類環境污染嚴重，工地管理部門較為松散，對安全問題的警惕性不強，施工時各類安全事故時有發生。2016年，住房和城鄉建設部印發《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》，提出了建筑企業要以信息化、行業監管與專項信息技術及智能化為四大主要任務。運用現代信息技術加深工地管理、預防危險事故的發生是建筑行業對安全規范發展的緊迫需求，也是跟從信息化時代發展以及有關政策要求的必然走向。

2 智慧工地系統的應用意義

智慧工地系統的使用能夠提升建筑工程的管理效率[2]，智慧工地系統利用大數據處理技術進行運作，可提升管理過程中的信息收集與分析速度。整個建筑工地實現了互聯網系統，各個施工部門以及施工人員間的交流和溝通速度明顯上升，進而提高了管理者的命令下達速度、各個施工部門之間信息的傳遞、反饋信息上報等工作的靈活性與速度[1]。

使用智慧工地系統可以極大減少建筑工程中存在的安全隱患，對建筑施工人員本身來說，絕大多數的施工人員受教育水平不高，在安全意識上存在欠缺。智慧工地系統可以對每個施工人員進行登記管理，利用定位系統記錄每個施工人員在施工工地的活動軌跡，如果出現安全問題還可以及時進行改正。智慧工地系統還能擁有即時上報的功能，系統在發現安全問題、出現安全隱患時，能夠及時進行分析，有效保證了施工工程項目的安全性。

3 以現代信息技術構建智慧工地

3.1 現代信息技術下智慧工地的數據交換方式

本文主要利用大數據下的IFC技術作為新型智慧工地的數據交換方式，通常情況下該技術的通信協議可以分為兩種：第一，當利用EXPRESS語言作為智慧工地的數據交換算法時，IFC技術將會通過數據接入串口的方式進行各設備之間的數據傳輸；第二，如果以IFC技術為主要架構構建的智慧工地，那么智慧工地系統下的數據流通將會以SDAI通信協議作為數據流通的控制標準，在此協議下的數據存儲可以實現數據流的異地存儲和調用，實現智慧工地信息的數據共享功能[2]。

3.2 智慧工地系統構建邏輯與架構

利用現代信息技術構建智慧工地時，設計人員應當從系統的實際應用角度對系統架構進行設計。從宏觀角度出發，以現代信息技術為基礎所構建的智慧工地系統應當重點從兩個維度進行考慮。第一，智慧工地系統的功能分區。以現代信息技術為基礎構建的智慧工地系統應當重點以施工管理、危險監測、質量管理、施工巡檢和應急管理等方面為設計基礎，并依據監測內容的重要性和功能的不同將智慧工地系統功能分區為現場管理系統、線上監管系統和臨時調度系統等三個主分區[3]。從微觀的角度看以現代信息技術為基礎的智慧工地體系，在系統的設計中，智慧工地的架構應當大體分為系統監控終端、數據傳輸、數據處理以及核心控制系統等四個階段。對監控終端而言，系統需要根據監控環境的不同而安裝不同的終端傳感器設備，如常見的球機攝像頭和槍機攝像頭、檢測施工現場溫濕度傳感器、檢測施工空氣質量的顆粒物傳感器、檢測施工噪音的噪聲傳感器以及各種移動終端下的智慧工地APP等；數據傳輸階段可以分為有線和無線兩種傳輸方式，傳輸核心即上述IFC技術；而數據的處理與核心控制終端則主要集中在計算機系統上[4]。

4 基于現代信息技術的智慧工地系統功能及應用

4.1 施工現場的管理系統

在以現代信息技術為基礎組成的智慧工地系統中，系統設計的核心方向在于施工現場的管理，系統功能和應用主要可以分為以下幾點。

1）施工現場的監控

在現代信息技術下，智慧工地可以通過在施工現場安裝各類攝像頭的方式監控施工人員的各項施工操作，施工管理人員可以通過在視頻的監控中心或者移動視頻終端對施工現場情況進行管理，如果安裝在施工現場的攝像頭是可調控的球形攝像頭，那么施工管理人員還可以通過智慧工地APP的方式對攝像頭進行遠程控制，從而實現無死角的視頻監控[5]。

2）對施工現場的環境監測

通過上述智慧工地的各類傳感器可知，在現代信息技術的支持下，智慧工地能夠實現多傳感器信息共享的功能，并通過大數據處理技術將各類傳感器收集的數據信息匯總到智慧工地的核心處理單元中，通過智慧工地終端控制系統來對大數據匯集的現場施工信息進行綜合對比分析，從施工現場實際的噪聲、揚塵以及溫度等數據生成施工區域環境質量數據，為施工管理人員提供數據分析基礎，降低管理人員判斷工作的負擔。

3）施工質量監管

當建筑工程使用以現代信息技術為基礎的智慧工地時，系統還可以通過整個施工工期的施工質量、環境質量以及安全問題等出現的次數和等級進行匯總，在施工結束前期的質量檢查階段為檢測人員提供質量檢查報告，讓檢測人員能夠重點對可能出現質量問題的區域進行檢查，降低質量檢測工作的復雜程度和時間[6]。

4.2 危險施工的監測系統

在以現代信息技術為基礎構建的智慧工地系統中，還具有對危險施工操作的專項監控子系統，在智慧工地系統中常見的危險監控子系統主要集中在大型吊裝設備中。例如，塔吊安全監測子系統，在整個智慧工地系統中會專門在吊裝機的大臂前端設計安裝兩個高清夜用攝像頭，并在地面設計一個可移動的大臂全景攝像頭，通過現代信息技術下的可視化技術和運動軌跡自動追蹤技術將吊鉤實際運行軌跡數據轉化成視頻圖像，從而讓塔吊操作人員能夠全方位的了解大臂運行軌跡和吊裝物的實際行進落點，防止塔吊夜間作業時出現危險操作。同時，在大型吊裝設備的主體框架中還設有壓力傳感器，同樣此傳感器收集的數據信息會上傳至智慧工地系統的核心處理中心，通過結合實際天氣和溫度情況的方式將大型吊裝設備的實際承載能力轉化成動態折線圖，并傳輸到操作人員手中，防止因吊裝過載問題造成的設備坍塌事故[7]。

5 現階段智慧工地系統的待改進方面

通過對智慧工地的簡單了解，可以推測智慧工地系統能夠在未來成為多數建筑施工管理的首選系統，是我國建筑業進行轉型升級的最強推動力。但是，就現階段的實際應用情況分析，智慧工地系統還有許多待完善的方面。智慧工地系統涉及多種高精尖的計算機技術，例如，人工智能技術和信息建模技術等，這些技術對開發者的專業能力是有一定要求的[8]。在進行大規模的投入使用時，這套系統需要耗費較多成本，對建筑企業來說，很難承受這項技術的開發經費，所以，在未來，應借助更高端的技術手段對智慧工地進行成本上的優化。

6 結語

基于我國現在的建筑工地狀態和智能化發展需求，搭建了基于現代科技信息技術的智慧工地系統，詳細分析了具體施工建設的功能和應用。日前，該系統的部分功能已經得到了推廣和應用。在以后的發展中，要不斷完善智慧工地系統，推動建筑產業的數字化、網絡化和智能化的發展，為我國的建筑事業管理實踐提供全面保障。