建筑施工中智慧工地系統的應用

鄧輝

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 智慧工地系統的構成

智慧工地系統功能的實現主要由特定的硬件系統構成，即感知層、網絡層和應用層。三個系統層次的功能不同，在它們的相互聯通和感知下，為開展智能化工作提供了重要的技術支撐。

1）感知層的功能

①對工程施工中的人員、材料、設備等信息和施工信息等進行采集；

②下達各種命令，及時對系統中處理的結果進行反饋。這一層次的組成主要由反饋設備和采集設備構成，如：RFID標簽；各種不同的傳感器；GPS 等定位裝置或者視頻裝置等[1]。

2）網絡層的功能

能夠對各個子系統中的信息或者不同終端中的信息進行傳輸和轉換。構成主要有無線或者有線的信息傳輸系統，例如：光纖或者WLAN等軟件。

3）應用層的功能

①能夠對信息進行智能化分析或智能化處理；

②在智能化分析后提出可行的解決方案。組成構成主要有數據庫、智能移動的設備等相關的硬件平臺、智能處理器等。

由此可見，在感知層中，能夠為整個工地的信息提供保障；網絡層承擔著信息傳輸的作用和信息共享的作用；應用層能夠解決工程施工中存在的一些問題，給出相應的解決方案。

2 建筑施工中智慧工地系統的應用

2.1 建筑施工質量管理中應用智慧工地系統

2.1.1 智慧門禁準入信息

智慧門禁準入信息系統在應用時主要是對工地施工中產生的勞動信息、考勤信息或者工資發放信息等進行制定，并采取實名制管理的方式，以保障各項管理制度能夠有效落實。

工地的大門能夠對外界的閑雜人員進行阻隔，也是抵擋外界干擾的主要屏障，因此，建筑工地大門在施工中也發揮著重要作用，開展信息化的門禁管理工作能夠防止現場出現凌亂的情況。信息化門禁主要是借助物聯網+大數據等手段，采用識別技術，加強施工管理。這一系統能夠對施工中人員的進場發揮巨大作用。

1）基于識別技術的準入信息

工地作為施工的重要場地，其準入問題或者施工中的考勤問題成為一個難點。一般情況下，一些辦公室中經常采用IC卡考勤技術，在施工現場中運用這一技術并不恰當。IC卡如果丟失，將會給施工人員帶來不良的影響。采用指紋進行識別，施工人員長期勞作，手部的傷口較多或者清潔不干凈等都會直接影響最后的效果。因此，面部識別成為主要方法。①人臉識別。這種識別的方式較為新穎，檢測系統在判斷信息來源時，會利用3D和2D算法進行判斷[2]。②虹膜識別技術。這種技術的成本相對較高，但優勢較為顯著。

2）智能安全帽的準入

生物識別技術能對智慧工地人員進行實名制管理。智能安全帽主要是在傳統安全帽中增加定位傳感器、處理傳感器、儲存信息傳感器[3]。安全帽內的主機端中錄入了人員的信息，再將其儲存在模塊中，當施工人員開始施工作業時，就可以佩戴智能安全帽，主機端隨時接受相關信息，并給予準入反饋。

3）追蹤系統

施工人員在進入施工場地后，主機端能夠對佩戴的人員開啟定位模式，目的是能夠使管理人員直觀了解工人行進的路線和工作的狀態，方便對人員的工作進行指導和組織（見圖1），對施工現場管理系統運行的方式進行全面分析。

圖1 施工現場管理系統的運行

2.1.2 建筑工程施工安全管理中應用智慧工地安全系統

1）對影響人員安全的危險源開展有效識別

智慧工地能夠對出現的問題提出有效解決方案。因此，智慧工地系統中的識別技術能夠對人員風險或者高空作業的風險進行有效識別，還能找出其存在的原因。智慧工地系統中對主要危險源進行分類和分析（見表1）。

從表1 可以看出，施工中經常發生的意外和事故主要在幾個區域中，有效降低施工事故的發生，需要對這些區域進行分界和劃分，為系統的預警工作和信息處理工作提供數據上的支撐。

表1 主要危險源進行了分類和分析

2）借助定位技術對信息進行及時的收集

定位技術中主要包括非射頻定位技術、GPS 技術、RFID 定位和UWB 定位等技術。這些技術在應用時都存在優點和缺點（見表2）。

表2 定位技術在施工中應用的優缺點

結合建筑工程施工中的現場勘查和現場測量情況，再根據實際的定位需求，主要采用GPS 定位技術和UWB 定位技術。在合理使用這兩種技術后，借助UWB技術實現對建筑施工區域進行精準定位；借助GPS定位技術對建筑外的區域進行定位，在實現兩者的相互融合和對接后，能夠對整個建筑區域開展定位。

3）預警系統的構成

主要運用定位技術開展預警。其中，人員的定位主要借助定位技術攜帶的電子標簽信息，對施工人員設置ID信息，并為對象屬性定義標簽，而信息標簽的屬性也需要對佩戴者的類型進行區分[4]。

①施工現場人員的安全預警，首要提供能夠代表自身身份的信息。

②塔吊的預警管理。現場施工中通過對塔吊的位置信息等進行明確，對塔吊進行定位，主要采用GPS 技術進行定位[5]。當塔吊發生偏移情況后，施工人員可以借助UWB定位技術開展對塔吊的有效定位。塔吊底部很少發生移動，在定位時主要選擇GPS 定位器進行定位。塔臂上應該在多個位置設置定位器，主要是因為塔吊在工作時，塔吊的一些部件會給施工人員帶來風險，威脅人員安全。例如：在塔臂上，每隔5m就需要設置傳感器，這一傳感器能夠精準確定塔臂的位置。吊鉤的上部同樣需要安置定位器，主要是因為這個部位是運動最為頻繁的部位，不穩定因素較高。

3 結語

改革開放之后，我國的建筑業得到了快速發展，在發展的同時很多安全問題、質量問題逐漸暴露，建筑施工中經常出現管理無序、危險事故頻繁的情況。為了能夠提升施工工地的安全性和質量，需要轉變傳統的管理方式，適時應用先進信息技術，加大資金投入，建立智慧工地系統，更好地開展建筑施工管理，提升施工現場管理的效果，也減少了危險事故的發生。