智慧工地系統(tǒng)在房建施工現(xiàn)場管理中的應(yīng)用

史晨峰 山西二建集團(tuán)有限公司

1 前言

智慧工地系統(tǒng)通過網(wǎng)頁瀏覽器或移動客戶端進(jìn)行瀏覽和管理，系統(tǒng)管理員為項(xiàng)目成員設(shè)置權(quán)限，分配用戶名和密碼，項(xiàng)目所有成員通過互聯(lián)網(wǎng)即可隨時隨地登錄系統(tǒng)，參與整個項(xiàng)目管理。本文提出的智慧工地系統(tǒng)，指使用多種硬件設(shè)備對系統(tǒng)的運(yùn)行及多項(xiàng)功能進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，并通過多種手段最終達(dá)到自動化監(jiān)管的目的。智慧工地系統(tǒng)具有對于減少人員傷亡與物力資源損失的作用，可將該系統(tǒng)視為保障工地工程施工安全的核心。在建筑工程單位內(nèi)推廣智慧工地系統(tǒng)，不僅可以通過監(jiān)控值班室直接觀察施工現(xiàn)場的進(jìn)度，還可以監(jiān)控現(xiàn)場施工排放的垃圾，為現(xiàn)場施工人員提供了安全保障。建筑工程中的核算審計是一項(xiàng)復(fù)雜度較高的工作，使用智慧工地系統(tǒng)中的多項(xiàng)數(shù)據(jù)審核技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場產(chǎn)生數(shù)據(jù)的有效核算，不僅減少審核誤差，還縮短了人工核算的時間。

2 建筑工地現(xiàn)存問題和發(fā)展?fàn)顩r

目前，施工制度不完善及管理模式不先進(jìn)導(dǎo)致的安全問題、施工技術(shù)落后、物料管理的缺乏和工作人員素質(zhì)低下等問題，對施工管理造成影響。如何減少此類問題，避免降低企業(yè)管理效率、經(jīng)濟(jì)效益，防止出現(xiàn)工程質(zhì)量問題，如何在保證工程質(zhì)量的前提下推進(jìn)建筑工程的實(shí)施進(jìn)度和保障施工人員的安全，是目前施工企業(yè)謹(jǐn)慎思考的問題。隨著智慧工地的進(jìn)一步發(fā)展，許多施工企業(yè)通過構(gòu)建智慧工地，減少甚至避免建筑施工過程中存在的問題，實(shí)現(xiàn)施工的智能化管理，使其效率得到大的提升。這不僅說明先進(jìn)技術(shù)得到廣泛使用，也說明了科技的進(jìn)一步發(fā)展與建筑行業(yè)的快速發(fā)展。因此，智慧工地具備良好的發(fā)展趨向，被許多施工企業(yè)采取推廣和普及使用。

3 智慧工地簡介

建筑施工安全管理信息化是我國建筑業(yè)發(fā)展的重要方向。2016年8月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，要求“十三五”期間全面提高建筑業(yè)信息化水平，建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化取得突破性進(jìn)展，提出建立完善建筑施工安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，對工程現(xiàn)場人員、機(jī)械設(shè)備、臨時設(shè)施等安全信息進(jìn)行采集和匯總分析，實(shí)現(xiàn)施工企業(yè)、人員、項(xiàng)目等安全監(jiān)管信息互聯(lián)共享，提高施工安全監(jiān)管水平。2017年2月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》，要求推進(jìn)信息技術(shù)與安全生產(chǎn)深度融合，加快建設(shè)建筑施工安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，通過信息化手段加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理。在建筑施工活動中，為解決施工現(xiàn)場面臨的建筑質(zhì)量問題多、施工地點(diǎn)分散、施工人員管理難、監(jiān)管難度大、安全事故頻發(fā)等問題，基于建筑信息化的智慧工地越來越多地應(yīng)用于建筑施工現(xiàn)場。根據(jù)中國建筑業(yè)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《智慧工地全景成像監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)》，智慧工地是指運(yùn)用信息化手段，通過三維設(shè)計平臺對工程項(xiàng)目進(jìn)行精確設(shè)計和施工模擬，圍繞施工過程管理，建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產(chǎn)、科學(xué)管理的施工項(xiàng)目信息化生態(tài)圈，并將此數(shù)據(jù)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下與物聯(lián)網(wǎng)采集到的工程信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，提供過程趨勢預(yù)測及專家預(yù)案，實(shí)現(xiàn)工程施工可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平，逐步實(shí)現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造。

4 智慧工地技術(shù)在建筑起重機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用形式

4.1 信息化管理平臺的應(yīng)用

利用信息化管理平臺整合管理內(nèi)容，有助于施工企業(yè)全面了解施工現(xiàn)場信息，并對施工狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，促進(jìn)項(xiàng)目的順利進(jìn)行。（1）終端層的應(yīng)用信息管理是通過將信息技術(shù)應(yīng)用到建設(shè)項(xiàng)目終端實(shí)現(xiàn)的。如，使用智能手機(jī)、手機(jī)傳感器、無線傳輸功能、攝像頭等實(shí)時監(jiān)督和控制建筑工地的終端設(shè)備，以改善對建筑工地的監(jiān)督和管理狀態(tài)。（2）平臺層的應(yīng)用依靠平臺層對建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類和計算，完善項(xiàng)目管理的數(shù)據(jù)信息，為管理人員和施工人員提供交流平臺，以便對施工現(xiàn)場信息的變化進(jìn)行監(jiān)督和討論。（3）應(yīng)用層的應(yīng)用了解管理流程，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)邊界管理，改善信息管理，集成移動設(shè)備，與終端層集成，然后提取和分析數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺。

4.2 特定區(qū)域監(jiān)控功能

施工現(xiàn)場一般場地受限較多，特別是在城市中心地區(qū)施工，施工現(xiàn)場與周圍既有構(gòu)筑物以及設(shè)施之間距離較近，由于塔機(jī)大臂回轉(zhuǎn)半徑范圍較大（40m～80m），容易出現(xiàn)塔機(jī)大臂經(jīng)過民房、馬路、學(xué)校、工人宿舍等人群密集區(qū)域，特別是當(dāng)周邊有高壓線時易發(fā)生觸電事故。通過塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的特定區(qū)域監(jiān)控功能，設(shè)定塔機(jī)作業(yè)區(qū)域，在工作時當(dāng)塔臂進(jìn)入限制區(qū)域時，將會自動限制大臂或變幅禁入特定區(qū)域，實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域保護(hù)，避免司機(jī)的誤操作，從源頭上避免事故的發(fā)生。

4.3 特種作業(yè)人員管理系統(tǒng)

建筑施工特種作業(yè)人員必須經(jīng)建設(shè)主管部門考核合格，取得特種作業(yè)人員操作資格證書，方可上崗從事相應(yīng)作業(yè)。利用人員管理信息庫收錄特種作業(yè)人員相關(guān)信息，通過指紋識別、人臉識別技術(shù)的應(yīng)用，操作人員必須刷指紋啟動設(shè)備，防止機(jī)械被亂用，機(jī)上人員的操作行為也會形成操作記錄同步保存。以現(xiàn)場配電箱管理為例，目前施工現(xiàn)場絕大多數(shù)電箱都是機(jī)械鎖，電箱門經(jīng)常處于不關(guān)閉狀態(tài)，私自接電、拆電線易導(dǎo)致觸電類安全事故。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)電子鎖技術(shù)改造后，電箱的開啟權(quán)限只對電工開放，掃描二維碼或指紋識別才能開啟電箱，保證施工現(xiàn)場的一級、二級配電箱只能由具有電工操作資格證的人員才能進(jìn)行接線等操作，嚴(yán)格管理現(xiàn)場用電。

4.4 塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)

施工場地內(nèi)安全監(jiān)控系統(tǒng)融合了智慧工地系統(tǒng)，使施工作業(yè)中的危險源可能性壓到最低，最大限度地縮小和防止施工事故的發(fā)生，降低施工作業(yè)的風(fēng)險，增強(qiáng)了安全管理工作效用。對于起重機(jī)械，應(yīng)更加嚴(yán)格的管制，重視智慧工地系統(tǒng)在塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮作用的部分，更好地實(shí)現(xiàn)智能化和實(shí)施性監(jiān)控。①塔吊的安全是施工的重點(diǎn)，相關(guān)安全指標(biāo)信息如承載重量、回轉(zhuǎn)角度、作業(yè)高度、小車幅度、當(dāng)時風(fēng)速，風(fēng)向等會被采集傳入到裝有實(shí)時監(jiān)控設(shè)備中，塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)出警報提醒塔機(jī)出現(xiàn)的違反規(guī)定的操作。②若工地有多臺塔吊進(jìn)行施工，為防止發(fā)生撞擊事故，系統(tǒng)的防撞擊功能會使用智能辨別功能，避免塔吊在撞擊高危區(qū)進(jìn)行操作，實(shí)時關(guān)注人與物行為的不安全情況，提前防控，把危險扼殺在萌芽之中，基本保證了起重機(jī)的正常運(yùn)行。

4.5 深基坑監(jiān)測系統(tǒng)

深基坑監(jiān)測系統(tǒng)利用土壓力盒、錨桿應(yīng)力計等智能化傳感設(shè)備，監(jiān)測基坑開挖、支護(hù)施工和周邊設(shè)備或建筑穩(wěn)定情況。將互聯(lián)網(wǎng)和信息進(jìn)行整合，利用針對性的監(jiān)測儀器測得數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)及時發(fā)送到監(jiān)測平臺進(jìn)行分析，分析后可將結(jié)果反饋到對應(yīng)的工作人員，一旦數(shù)據(jù)異常立即警報，使技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高基坑監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

4.6 安全隱患及質(zhì)量問題檢查

安全隱患排查子系統(tǒng)可自定義安全隱患清單，支持巡檢單位通過移動端將現(xiàn)場檢查中發(fā)現(xiàn)的安全隱患以圖片、語音、文字、視頻等形式直接記錄并上傳平臺，將自動生成的整改單推送給相關(guān)責(zé)任單位；責(zé)任單位整改后上傳整改情況，并推送相關(guān)信息通知巡檢單位；巡檢單位根據(jù)整改記錄進(jìn)行復(fù)查，確定整改是否通過；復(fù)查通過后進(jìn)行問題閉環(huán)，復(fù)查不通過再進(jìn)行整改，直至問題閉環(huán)。平臺應(yīng)能統(tǒng)計指定時間段內(nèi)的安全隱患數(shù)量、待整改回復(fù)的隱患數(shù)量、待復(fù)查的隱患數(shù)量、隱患整改完成率等信息。質(zhì)量問題檢查子系統(tǒng)應(yīng)支持將現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題以圖片、語音、文字、視頻等形式直接記錄并上傳平臺，將自動生成的整改單推送給相關(guān)責(zé)任單位；提供實(shí)時查看整改完成情況，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢查工作統(tǒng)計、質(zhì)量問題整改統(tǒng)計、質(zhì)量問題預(yù)警統(tǒng)計、質(zhì)量問題類型統(tǒng)計、質(zhì)量問題等級統(tǒng)計等，支持質(zhì)量檢查報表、問題整改報表導(dǎo)出。

4.7 綠色施工管理系統(tǒng)

項(xiàng)目管理部門依照施工平面圖構(gòu)建全封閉裝配式?jīng)_孔圍擋，在頂部裝設(shè)噴淋系統(tǒng)，間隔1.5m設(shè)置霧化噴頭，同時在塔吊處安裝噴淋系統(tǒng)。施工場地四面裝設(shè)霧炮機(jī)。針對可能引發(fā)揚(yáng)塵及噪聲的施工地點(diǎn)，設(shè)置在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)全天候運(yùn)行，不定時收集與分析數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺，由平臺比對指標(biāo)。當(dāng)施工場地?fù)P塵超過標(biāo)準(zhǔn)后電子閥觸發(fā)噴淋及霧炮設(shè)備，達(dá)到降塵的效果。

4.8 構(gòu)建監(jiān)督體系的應(yīng)用

智慧工地系統(tǒng)的綜合性與科學(xué)性對項(xiàng)目的順利完成起著重要監(jiān)督和領(lǐng)導(dǎo)作用，在實(shí)現(xiàn)綠色建筑理念中，減少施工過程中的污染程度，為公司發(fā)展提供更多機(jī)會。智慧工地系統(tǒng)主要體現(xiàn)為：①準(zhǔn)確記錄全部員工信息和資料，確保員工持證上崗。②全面監(jiān)控與項(xiàng)目有關(guān)的資料，實(shí)現(xiàn)資源通用，不斷滿足項(xiàng)目信息管理的要求。③健全公司和人員評價體系，提高公司動態(tài)管理和人員評估，智慧工地系統(tǒng)可以自動計算和評估誠信結(jié)果，有利于提高員工素質(zhì)，對公司長遠(yuǎn)發(fā)展有益。④工程項(xiàng)目質(zhì)量、安全管理和信息技術(shù)的結(jié)合，使工程質(zhì)量和安全管理流程不斷改善。針對施工過程進(jìn)行全過程監(jiān)督，給予具體準(zhǔn)確的監(jiān)控數(shù)據(jù)，便于工作管理。⑤智能化檢查員工的操作情況，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。⑥監(jiān)控監(jiān)督單位工作的日常動態(tài)，了解監(jiān)督人員的工作情況，有助于高效率地完成工作。⑦掌握施工現(xiàn)場的所有情況，確保施工的安全和質(zhì)量，降低施工期間的潛在風(fēng)險，最終使工程項(xiàng)目達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

5 建筑起重機(jī)械智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向

借助云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、BIM、GIS等新一代信息技術(shù)，對項(xiàng)目施工過程中的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等關(guān)鍵因素監(jiān)督和管理，形成互聯(lián)協(xié)同、信息共享、在線監(jiān)測及智能預(yù)警的智慧工地管理平臺，并提供大屏、桌面端和移動端應(yīng)用服務(wù)，管理平臺使項(xiàng)目決策層和管理人員能夠隨時隨地、直觀地視察現(xiàn)場的施工和生產(chǎn)狀況，加強(qiáng)工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場質(zhì)量、安全與文明施工和環(huán)境衛(wèi)生管理，提高建設(shè)工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率、管理效率和決策能力，實(shí)現(xiàn)工地的數(shù)字化、精細(xì)化和智慧化。

5.1 加大建筑起重機(jī)械智慧安全監(jiān)控方面的人才培養(yǎng)

專業(yè)性人才缺乏也是當(dāng)前建筑起重機(jī)械智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的主要問題，政府主管部門、行業(yè)協(xié)會和企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人才的系統(tǒng)性技術(shù)培訓(xùn)，提高員工專業(yè)知識與能力水平，采取相應(yīng)激勵措施，增強(qiáng)企業(yè)員工接受智慧工地新技術(shù)的積極性，加快建筑起重機(jī)械智慧安全監(jiān)控的人才培養(yǎng)。

5.2 構(gòu)建完善的施工質(zhì)量安全管理平臺

房建施工現(xiàn)場管理工作的開展和實(shí)施需要科學(xué)合理地借助信息化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，對工程項(xiàng)目的施工情況進(jìn)行全方位、動態(tài)化的監(jiān)督和管理，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的統(tǒng)一化、集中化管理與監(jiān)督。借助系統(tǒng)平臺收集影響工程項(xiàng)目質(zhì)量、安全、進(jìn)度的相關(guān)因素，系統(tǒng)化地分析信息數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題和不足，并進(jìn)行調(diào)整和完善。借助該平臺系統(tǒng)，強(qiáng)化施工信息的傳遞，確保各施工工序間的溝通順暢，減少因信息孤島、信息傳遞不準(zhǔn)確、工程銜接不到位而造成的損失。借助相關(guān)技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場的動態(tài)化監(jiān)督和管控，實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，整改施工中的偏差問題，避免施工中的不規(guī)范操作，保障施工順利進(jìn)行。

5.3 BIM+運(yùn)維數(shù)字化管理應(yīng)用

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計及使用單位需求，與專業(yè)廠家進(jìn)行智慧園區(qū)建設(shè)，架設(shè)園區(qū)內(nèi)部專線，并測試所有接入硬件，定制開發(fā)針對本項(xiàng)目的內(nèi)網(wǎng)智慧園區(qū)平臺，具有設(shè)備維護(hù)管理、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集成管理、BIM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析管理這四大模塊功能。推動BIM模型與智慧園區(qū)系統(tǒng)融合，將前期設(shè)計思路和理念延續(xù)到后期運(yùn)維和管控當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)BIM模型與運(yùn)維管理數(shù)據(jù)的完美融合。其特點(diǎn)如下：（1）各系統(tǒng)設(shè)備在BIM模型中可直觀地空間定位，方便運(yùn)維人員管理。（2）在模型中可直觀查詢設(shè)備生產(chǎn)信息及維護(hù)信息，遇到故障時自動生成設(shè)備維護(hù)方案，方便運(yùn)維人員快速排除故障及維修。（3）三維顯示及分析能耗信息，依托模型進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計，可直接發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域，并針對性地檢修設(shè)備及調(diào)整參數(shù)。（4）設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控，將BIM模型與能源管理系統(tǒng)、樓宇控制系統(tǒng)、智慧建筑運(yùn)維管理平臺相結(jié)合，將整個建筑的運(yùn)行狀況在3D模型上通過特定標(biāo)識展示，使運(yùn)維人員能準(zhǔn)確高效地安全管控、能耗分析、節(jié)能改造等工作。

5.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物與物之間建立的一種交互的網(wǎng)絡(luò)，可全面感知信息，并進(jìn)行信息采集和終端傳輸；確保運(yùn)輸過程中的安全性，獲取現(xiàn)場人員的材料和機(jī)械等相關(guān)信息，保障隨時共享；利用智能算法對現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時采集并快速分析，制定智能化決策。這一技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)依靠管理人員進(jìn)行管理和控制中監(jiān)控不全面的情況，由被動監(jiān)測管理變?yōu)橹鲃颖O(jiān)測管理，使管理更合理、更全面。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括識別技術(shù)和射頻識別技術(shù)（RFID）。

6 結(jié)束語

綜上所述，推進(jìn)房建工程項(xiàng)目施工建設(shè)需重視施工現(xiàn)場管理的開展和實(shí)施，構(gòu)建完善的管理和監(jiān)督管控體系，確保施工作業(yè)的規(guī)范有序性，提高施工質(zhì)量安全。智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，借助智慧工地系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的精細(xì)化、信息化管理和綜合化管理。因此加大智慧工地系統(tǒng)的研究，做好相關(guān)的推廣工作，使其在項(xiàng)目施工管理中高效地發(fā)揮作用，降低施工建設(shè)成本，提高施工管理效率，確保工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全和建設(shè)收益。