基于物聯網技術下的智慧工地的構建探索

摘 要：隨著物聯網技術的改進與完善，城市建設也由“數字化”轉向“智能化”，在此背景下，智慧工地應運而生。以此為切入點，對物聯網和智慧工地進行基本概述，論述構建智慧工地的意義，同時對基于物聯網技術的智慧工地構建進行探索，并提升智慧工地建設水平相關策略，以期為從業人員提供參考價值。

關鍵詞：物聯網技術；智慧工地；構建；智能化

中圖分類號：TU71" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）03-0060-03

0 引言

得益于物聯網技術的不斷完善與優化，我國智慧城市建設已逐漸步入正軌，智能化已然成為現代城市的主流發展趨勢，智慧建設理念受到各行各業的廣泛關注。建筑行業作為推動城市建設的主力軍，也開始朝著智慧建設的方向不斷前進，智慧工地構建體系已初具雛形。 智慧工地以生命周期為管理理念，有效整合了物聯網、通信工程以及云計算等先進技術，在信息化系統的基礎上，通過裝置各種傳感設備和監控設備構建了一套智能化施工防范體系。與傳統建筑施工相比，智慧工地在現場監管方面更具前瞻性，在一系列新型技術的支持下，能夠對施工現場進行實時監控與管理，將傳統施工管理的“被動監督”轉為“主動監控”，是貫徹落實安全生產的關鍵抓手[1]。

現階段，智慧工地建設理念已在國內一線城市得到廣泛應用，建筑行業在物聯網技術的支持下逐漸實現管理智能化和信息化，在長效發展的道路上越走越遠。

1 物聯網技術和智慧工地的基本概述

1.1 物聯網技術

物聯網主要是利用感應器、掃描器、GPS以及射頻識別等傳感設備，依據工程項目協議在建筑要素及物品間建立有效連接，同時借助云計算技術來實現信息資源的實時交互與共享。主要包含跟蹤定位、視頻監控、智能化識別以及操作管理等系統，以實時直播的形式呈現出現場作業情況，從而為管理人員提供決策依據。物聯網技術的出現，幫助人們突破了傳統發展思維的禁錮，在智能化建設中發揮著不可替代的作用，是發展智慧城市、構建智慧工地的核心技術。

1.2 智慧工地

智慧工地是建筑行業與網絡技術雙向融合發展的必然產物，是虛擬技術和實體經濟有機結合的全新建筑施工管理理念[2]。智慧工地以物聯網強大的感知功能為基礎，利用大數據技術對施工項目的資源信息進行處理與分析，借助云計算來優化施工現場人力資源和物資的配置，有效彌補了傳統施工管理模式的短板，將“安全生產”、“綠色節能”、“智能建設”在建筑工地中貫徹落實，從而為項目施工提供優質服務。

智慧工地主要包括兩個模塊：一是圖紙立體化：這一模塊主要是利用BIM技術對施工圖紙的信息數據進行專業處理，將信息數據轉化為具有空間結構的立體圖形。這種直觀地呈現方式不僅可以幫助施工人員從多方位觀察整個項目的建造結構，而且還能夠確保相關技術人員更加全面、準確地了解項目設計構架和其他細節，進而為現場施工作業提供科學指導，有利于提高建設質量和建筑物的使用壽命，同時還能夠在一定程度上降低建設成本[3]。二是人員智能化。這一模塊主要是通過智能APP來完成的，一線管理人員可借助終端設備，利用智能APP集中采集并處理項目施工過程中的海量數據。同時將各項施工流程集成至APP中，在云計算和網絡信息技術的支持下實現施工信息的動態共享。這樣管理人員可以對現場的施工進度、人員配置、執行狀態等進行實時監管，以便其及時發現并解決突發問題，從而最大限度地降低安全事故的發生概率。

2 構建智慧工地的重要意義

2.1 減少安全隱患，落實安全生產

建筑行業的工作環境和作業方式危險系數較高，導致施工現場安全事故頻繁發生，一旦出現人員傷亡，必定會給受害者的家庭幸福、施工企業的聲譽形象以及社會穩定帶來一定的負面影響。因此，積極采取安全防范措施，將安全生產落實于施工現場的方方面面是建筑行業亟待解決的問題。

在信息時代，各建筑企業應充分意識到科學技術在提升施工安全性方面的重要價值，利用先進技術和智能設備對生產全程進行實時監控，并加強事故多發環節的監管力度[4]。如構建污染物監控與預警系統、塔機碰撞預防系統、建材堆積監管系統等，通過全方位的監測來掌握現場狀況，做到防患于未然，從而提升施工現場的安全性，為施工人員的生命安全提供基礎保障。

2.2 減輕環境污染，打造綠色工地

建筑行業的揚塵和噪聲給生態環境的穩定性帶來較大威脅，施工污染已成為影響生態平衡和居民身心健康的關鍵因素之一。

在企業內部貫徹綠色環保理念，并在施工現場做好環保工作，是建筑企業主動承擔并履行社會職責的主要體現，也是國家和政府對企業提出的硬性要求。智慧工地發展理念的出現，有效解決了施工污染問題，智能設備不僅能夠提升施工效率，而且還能夠達到節能減排的效果，從而減輕施工作業對生態環境的破壞程度，在極大程度上推動了企業的長足進步[5]。

以降塵除霾系統為例，基于物聯網的感知功能，降塵除霾系統在運作期間能夠對噪聲、溫濕度以及PM2.5等因素進行智能感應，并將感應數據實時輸入中心數據庫，開啟全天候監管模式。若數據超過安全值上限，則系統會第一時間發出預警，同時啟動降塵噴淋模式來進行污染防治。

2.3 落實精細化管理，建設智能工地

基于物聯網的智慧工地主要是利用智能傳感設備來構建智能化安全防控體系，從而對作業現場的人力、物料、機械設備及施工流程進行全方位、動態化監管，為各層級管理者提供精準的決策參考依據，從而確保現場的協同化管理、安全化管理以及精細化管理水平得以全面提升。同傳統的人力監管比較，這種智能化管控在改善項目質量、控制成本預算、協調施工進度方面的優勢更為明顯，對工程項目的順利完工有積極影響，是促進建筑企業管理精細化的主要途徑[6]。

3 基于物聯網技術的智慧工地構建體系

物聯網技術賦予了施工設備強大的感知功能，在大數據、通信工程及云計算等技術的輔助下，工程項目各參與主體能夠以全新的交互方式進行資源共享，從根本上轉變了建筑工地的管理模式，切實提升了工地管理的智能化、標準化、信息化水平。基于物聯網技術的智慧工地構建體系主要包括以下6方面。

3.1 勞務人員管理體系

以終端設備為載體，利用物聯網技術建立數字化平臺，在建筑工地推行實名制考勤，構建一套用于管控建筑企業勞務人員的管理體系，以便為企業管理層提供建筑工人的個人信息及其出勤數據。這不僅有助于優化施工現場的人員配置，而且還可以避免勞務糾紛，大幅度提升管理質量和管理效率，對企業自身綜合實力的增強有現實意義[7]。

3.2 施工車輛監管體系

工地施工車輛是造成安全事故的主要危險因素之一，常見施工車輛有混凝土攪拌車、自卸車、鏟車等，這些施工車輛的負載量、行駛速度與工地安全生產息息相關。在物聯網自動化調控功能的支持下，利用定位系統和裝載反饋系統，可搭建一個用于實時監控施工車輛的網絡平臺，并通過感知設備和傳輸技術將車輛行駛狀態實時傳輸至監管平臺。當系統探測到車輛超載或者超速時會自動預警，一線管理人員可根據預警信息來發出相應的控制指令，從而降低施工現場交通事故的發生率。

3.3 塔式起重機安全監控體系

塔機是用于建筑施工的大型起重設備，然而相關報道稱，八成以上的塔機在施工期間存在違章作業的問題，我國每年因塔機操作不當而引發的施工不良事故時有發生，加強塔機的安全監管是降低施工事故率的關鍵舉措[8]。塔機安全監控體系的構建原理與施工車輛監管體系較為相似，均是利用定位技術和傳感器來完成實時監控和預警提示。在具體應用時，塔機安全監控體系的感應對象是塔機的高度、角度、起重以及環境風速。除了預防超重超載之外，還需對其碰撞風險進行評估，從而確保高空作業的安全性，為施工人員的生命健康及施工項目的順利進展提供技術保障。

3.4 環境監測體系

生態建設是我國社會經濟發展的重要環節，綠色環保是新時代長期發展戰略，生態環境穩定與否對經濟發展有決定性影響。隨著建筑行業的迅猛發展，工地環境已然成為環保局的監管重點。工地揚塵、噪聲以及碳排放是破壞周邊生態環境的主要因素，在智慧工地理念逐漸普及的時代，建筑企業唯有主動加強環境污染監管，才能減少輿論壓力，實現企業的持續性發展[9]。工地環境監測體系以物聯網為構建技術，可對施工現場與環境因素相關的信息數據進行采集、輸送、分析及處理，其預警機制可在系統監測到污染物即將超標時自動啟動，從而避免污染進一步擴大，確保工程項目能夠按規劃合理進展，同時可減輕施工過程對生態環境的不利影響。

3.5 安全教育體系

利用物聯網和虛擬現實技術構建安全教育體系，充分發揮其感知性、交互性及自主性等功能，通過三維動態模式打造仿真施工場景。定期組織一線作業人員參與安全教育，使其在場景模擬中體驗違章操作的危害性，從而增強其對安全生產的理解度和認知度，促使其由被動接受安全知識灌輸轉為主動維護自身安全，確保其能夠在實際施工中嚴格遵守工地規章制度。

3.6 遠程監控體系

遠程監控技術突破了時空限制，使得管理人員無需到達工地便可全面掌握現場作業進度、人員及物料狀態等信息[10]。通過遠程監控體系，管理者可借助遠程語音功能對現場進行指揮調度，從而幫助其更好地應對復雜惡劣的工地環境，對管理效率的提升和降低管理成本有積極作用。

4 提升智慧工地建設水平的策略探究

4.1 以循序漸進為建設原則

通過前文分析可知，基于物聯網的智慧工地由多個子系統構成，為確保系統的穩定運行，通常需要采用成熟的技術來開發各子系統。因此，智慧工地體系的構建應以工地的實際狀況為決策依據，以循序漸進為建設原則，逐步推進整個體系的開發進程。

4.2 加強科研合作

以物聯網為技術支撐的智慧工地建設具有復雜性、多樣性等特點，為了推動工地智能化建設有序開展，須加強科研合作，使科研部門在技術開發與應用方面的價值，和施工企業在現場管控與調度方面的優勢，得以充分發揮并有效融合，從而達到提升建設水平、共擔建設風險、共享建設效益的目的[11]。在此過程中，行業人才能夠在互動學習中開闊眼界、提升專業能力，為智慧工地建設貢獻源源不斷的新思路。

4.3 完善管理制度

建設智慧工地涉及多個利益主體，其中存在較多阻礙項目進展的不可控因素，施工企業在受到監管部門嚴格管控的情況下很可能會對智慧工地的構建產生抵觸情緒，從而增加建設難度。為規避上述問題，政府部門應把智慧工地的建設進程作為施工企業的考核項目，并制定相關制度來規范其行為，推動智慧工地項目工程的有序落實。

5 結語

智慧工地是建筑行業與網絡信息技術融合發展的產物，是實現我國建筑行業智能化建設、信息化管理的有效方式。建筑企業應加大對物聯網技術的研究力度，不斷挖掘其價值和潛能，使其在智慧工地的建設中發揮出更大的作用，為建筑行業的持續發展保駕護航。

參考文獻

[1] 陳國靖.智慧工地管理中物聯網技術應用的思考與實踐[J].電子元器件與信息技術，2021，5（4）：138-139.

[2] 劉子霈.BIM+智慧工地綜合建造技術在大型醫療建筑中的應用[J].工程技術研究，2021，6（2）：38-39.

[3] 李佩琪，綦春明，韋春昌，等.基于BIM和物聯網技術的建筑項目智慧工地施工安全管理的研究[J].項目管理技術，2022， 20（6）：48-52.

[4] 邱偉，郭坤陽，黃文龍，等.基于物聯網技術的抽蓄工程智慧工地研究與實踐[J].軟件，2021，42（12）：98-100.

[5] 林建濤.基于物聯網的電網工程智慧工地數字化管理方法[J].自動化與儀器儀表，2020（7）：179-182.

[6] 李霞，李娜，張益寧，等.GIS與物聯網技術在智慧工地建設中的應用[J].測繪與空間地理信息，2021，44（1）：159-161.

[7] 安玉華，王若辰.物聯網技術在智慧工地安全質量管理中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2022（3）：102-104.

[8] 朱玲紅，龍一玢，朱浩.基于5G與大數據技術的物聯網智慧工地平臺初探[J].江西通信科技，2020（4）：26-29.

[9] 陳紅林，楊曉嬌，冮軍，等.智慧工地中物聯網多源傳感數據與BIM交互接口技術研究進展[J].四川建筑，2021，41 （S1）：181-183.

[10] 劉守宇，朱留洋，彭學忠，等.基于BIM+物聯網技術的軌道交通跨江大橋信息化施工管理研究[J].重慶建筑，2021， 20（S1）：40-43.

[11] 武紹杰，王得如.基于BIM智慧工地系統在通州區丁各莊公租房項目綠色建造應用[J].建筑技術開發，2021，48（23）：76-77.