智慧工地系統在建筑施工過程中的應用

高 峰

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

構建智慧工地系統是提高建筑工程項目管理效力的重要途徑，該系統的突出功能在于對施工關鍵要素的嚴格監控，促使各單位部門形成聯動，對施工風險進行預警和防控，降低各種類型事故的發生，從根本上保障現場作業人員的人身安全。為了保證智慧工地系統在建筑施工過程中的合理應用，應該明確該系統的組成結構，引入現代化、高新科技產物，完善智慧工地系統功能，從而更好地服務于建筑工程項目管理工作，整合資源，降低成本，發揮實效，為項目立體化、動態化、全面化管理的實現保駕護航。

1 智慧工地系統應用的必要性

傳統項目管理工作中受到管理人員專業素質能力的影響極大，倘若管理人員的管理知識儲備不豐富，缺少項目管理經驗，就有可能在工程實踐中難以落實崗位責任，加大建筑工程項目的質量安全風險，威脅施工人員的生命安全。再加上施工現場環境較為復雜多變，施工人員的文化層次普遍較低，通常缺乏安全施工、文明施工的意識，不注重操作的規范性，未能合理使用安全防護設施，在突發性意外事件來臨時手足無措，失去了逃生的最佳時機，不但建筑施工遭到延誤，而且一旦人員傷亡其所在家庭將陷入滅頂之災。城市中高層建筑林立，建筑施工的工程量更大，復雜程度更高，傳統項目管理模式不再適用，要想規避安全事故，強化建筑施工過程及施工現場管理，運用智慧化技術手段勢在必行（圖1）。

圖1 智慧工地安全管理中心

信息時代的到來使得信息技術在建筑行業中的應用愈發常見，借助物聯網、BIM、云計算、大數據、人工智能等技術建設智慧工地系統，針對建筑工程施工特點及施工現場的具體情況制定安全管理策略，根據獲得的相關信息適時進行調整，將信息存儲在云端，打破了陳舊落后管理的局限性，與建筑全生命周期管理相契合。智慧工地系統包含有感知層、傳輸層、處理層等多個層次，可以將采集到的項目信息在相應層次上處理分析，提供給項目管理人員，為決策制定提供了有力的數據支持。以智慧工地系統為依托實施智慧監督、智慧協調、智慧培訓等工作，保證進度、質量、安全、環境管理得到有機協同，踐行安全文明施工理念，項目管理體系得以全面革新。

2 智慧工地系統的主要結構

智慧工地系統的應用價值越來越被建筑企業所認同，雖然系統功能有著一些差異，可是系統結構普遍涵蓋以下幾個層次：

2.1 信息感知層

使用有關信息采集的專業設備來獲取建筑工程項目工序質量、資源使用、氣候環境等信息，比如說傳感器、GPS定位設備、視頻監控設備等，所得到的信息時效性較強，可以客觀真實地反映出施工人員活動是否標準規范以及材料設備是否得到合理使用，信息感知層可以認為是整個智慧工地系統的基礎。

2.2 網絡傳輸層

以有線網和無線網為載體進行數據信息的傳播，將采集到的工程信息傳輸給各個主體單位，增加他們對建筑施工的了解，促進數據信息的交換。作為信息傳輸的樞紐，網絡傳輸層要將項目信息實時反饋給管理層，得到管理層下達的指示后告知施工人員整改意見，促使施工人員將整改措施落到實處。

2.3 應用處理層

管理人員利用計算機和移動設備登錄系統平臺，根據信息分析結果制定管理決策，需要依靠應用處理層的功能，從系統提供的多個方案中選擇最為恰當的一種，對數據信息進行價值創造，防止類似問題的重復發生，強化項目管理效果。管理決策經由網絡傳輸層傳遞給施工人員，使得不同崗位人員能夠在線交流，集思廣益，智慧工地系統的有力支撐下項目管理體系會得到進一步的完善。

3 智慧工地系統在建筑施工過程中的應用策略

現階段，智慧工地系統已經成為了建筑工程項目施工管理的重要輔助工具，在項目施工階段智慧工地系統發揮了不可小覷的價值，應用流程為：運用傳感器和視頻監控裝置對施工機械作業情況進行監測，將施工人員考勤信息傳輸給智慧工地系統，位于管理和指揮中心的人員結合獲得的視頻、圖像信息責令質量安全負責人及時將隱患整改，降低安全事故發生幾率。智慧工地系統的主要功能有：

3.1 對施工人員進行智慧管理

保障施工人員的人身安全和切身利益是建筑工程項目管理的根本目標，鑒于部分施工人員專業素質較低、安全防護意識較差的情況，運用智慧工地系統進行培訓、考核、薪酬等方面的管理，體現智慧管理思想。一是專門構建數據庫保存全體施工人員的基本信息，為施工人員發放智能卡，出入工地以及在工地內的施工和消費活動都要使用智能卡，堅決不允許冒名使用他人的智能卡。二是施工人員進入智慧工地系統的安全教育培訓板塊學習安全知識，獲悉安全事故原因及自身崗位責任，在線參加安全知識考核，考核通過以后獲得參與施工的證件。三是給施工人員發放專屬安全帽，安全帽能夠自動定位施工人員位置，記錄作業時間作為考勤依據，當施工人員摘下安全帽一段時間或者遭受劇烈撞擊，安全帽會發出報警信號。四是智慧工地系統能夠根據施工人員的考勤情況及工資標準計算應發工資，保證施工人員利益不受侵害，如圖2。

圖2 智慧工地人員管理系統

3.2 對施工環境進行實時監控

施工現場的溫濕度、噪音、揚塵等超過閾值會引起較為嚴重的環境污染問題，威脅到生態健康，不良施工條件還會增加施工安全風險，環境管理是建筑工程項目管理的重要內容。運用智慧工地系統中的傳感器及智能控制裝置每隔一定時間進行一次環境監測，包括PM2.5、噪音分貝、風速風向、溫濕度等信息，將環境數據用LED顯示屏投放出來，讓所有施工現場人員知道當前的環境狀況，合理安排施工流程和施工工序，降低建筑施工對生態環境的不利影響。預先在自動控制裝置中設置閾值，當系統檢測到環境污染物質濃度超標時啟動裝置，例如使用噴淋設備降低揚塵，噪音分貝超過國家規定的建筑施工最大數值時采取隔音措施，有效避免了對附近居民生活造成過多干擾，防止矛盾生成，安全文明施工也會真正深入到施工人員心中。

3.3 對塔吊進行安全監控

一般來說，塔吊轉幅、高度、傾角、載重等信息都是需要重點進行監測的，在塔吊的對應位置安裝傳感器，當塔吊作業時會自動采集相關信息，將塔吊吊鉤位置和作業情況清晰顯示在司機室的顯示屏上，防止因視覺受阻造成碰撞現象，極大提高了塔吊操作的安全性。傳感器會自動變焦，追蹤塔吊作業的整個過程，預測塔吊作業線路是否會發生碰撞，提前發出預警，距離越近，信號發出頻率越快，聲音和光線的交替變換引起司機注意，提醒司機規避此類問題。塔吊運行過程中的數據信息上傳至云端保存，一旦發生安全事故會作為判定責任的有效依據，打消司機僥幸心理。除此之外，塔吊司機使用智能卡、指紋和人臉識別等多重驗證方式啟動塔吊設備，各項操作都要在線備案，為塔吊安全管理給予保障。

3.4 周界防范紅外對射系統

有些建筑材料的價值高昂，不法分子在逐利思想的誘惑下鋌而走險，建筑施工過程中經常會出現材料被盜事件，給施工單位造成了巨大損失。對此，利用智慧工地系統極為必要，發揮關鍵性作用的要數周界防范紅外對射系統，用于對建筑施工現場進行24 h不間斷的監控。該系統的隱蔽性和抗干擾能力較強，無盲區和死角，即使在不良天氣下也能正常運行，系統運行供電電路和報警信號輸出電路并非一個，若不法分子人為切斷系統供電線路，不會影響到報警信號的傳輸。系統檢測的準確率高，小動物通過紅外防衛射束不會發出警報，成人的入侵行為逃不過系統的監測，在發現不法行為的第一時間發出報警信號，與管理中心形成聯動，管理人員接收信號后迅速與公安機關取得聯系，通知其所在位置，維護施工單位財產安全，使得施工單位免于遭受不必要的損失。

3.5 升降機安全監控子系統

高層建筑施工中不可或缺的一類設備就是施工升降機，為了防止出現操控不當、維修保養不及時的情況，要利用智慧工地系統構建升降機安全監控子系統，采集施工升降機的運行數據，保存在云端上，為升降機的全過程管控提供支持。升降機上運用人臉識別技術，只有通過人臉識別的專業人員才能操控升降機，其他人員則不能啟動升降機，以降低安全風險。系統在維保周期來臨之際會對相關責任人發出預警，提醒其按時維修和保養升降機，升降機上安裝的傳感器和攝像頭會將人員行為進行抓拍，將維保前后升降機運行數據進行比較，判斷維修保養責任是否落實。不斷升級升降機安全監控子系統，在線對升降機運行狀況實施監控，管理人員隨時調取操作人員、維保人員及使用人員的信息，使得升降機的安全問題可以追根溯源，得到妥善處理，從源頭上防控安全事故。

3.6 工地防疫

面對全國各地復雜嚴峻的疫情防控形勢，人數多、來源廣、流動大的建筑工地成為疫情防控難點之一。建筑工地不同于其他場所，存在人員密集、流動性強、管理難度大等問題，如何更好更快控制疫情成為擺在建筑企業眼前最大的難題。在復雜多變的形勢下，能否有序做好工地人員管理、高效安全生產，成為各大工程項目施工管理水平的一場大考。

在這特殊時期，建筑業企業應積極利用數字化技術，在提升疫情防控效率的同時，將防疫工作和工地智慧管理相融合，實現人員、施工安全閉環管理，進而提升企業精益管理能力和決策能力。例如應用高精度熱成像測溫、生物識別、健康碼實時調取等多種技術，對施工人員進行人臉識別，在施工人員進入現場時，即可顯示該人員的實時體溫、健康碼狀態、核酸檢測記錄和疫苗接種等數據，做到無接觸測溫，避免人員之間的交叉感染 ； 還能根據設定的防疫要求，對異常情況自動報警，提醒現場管理人員及時處置，實現工地防疫前哨的數字化、信息化管理。

通過“軟件平臺 + 智能硬件”的方式在完成施工現場的定期巡檢外，還可在規定路線進行噴灑消毒，識別未佩戴口罩、體溫異常等人員情況，通過語音功能進行提示和防疫宣講，精準防疫、 科學施工。利用大數據技術， 快速掌握企業在建工地的防疫管理具體情況， 切實做到以“人防 + 技防 + 物防” ，構筑企業智慧防線，如圖3。

圖3 智慧工地防疫通道

4 結語

科學技術及建筑行業的飛速發展使得先進監控和管理技術設備被應用到了項目管理工作中，利用多種高新技術建設智慧工地系統，實施對人機物法環的科學化、精細化管理，最大程度降低安全事故幾率，維護建筑施工的安全高效性，打造高質量的建筑工程項目，為公眾創造舒適健康的居住之所，是建筑企業義不容辭的責任。希望文章關于智慧工地系統應用的研究能夠在實踐工作中起到參考和借鑒的作用，為建筑行業的創新發展貢獻一份力量。