淺析新興技術(shù)在“智慧工地”中的應用與發(fā)展

摘要 智慧工地是順應時代發(fā)展的產(chǎn)物，亦是工地管理發(fā)展的必然趨勢，而BIM、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的崛起，無不標志著工地的智慧化管理迎來變革風口。在分析智慧工地特性的基礎上，探討各類新興技術(shù)在智慧工地中的應用與發(fā)展。

關鍵詞 智慧工地； 大數(shù)據(jù)； 物聯(lián)網(wǎng)； 云計算； 5G+VR； 應用發(fā)展

中圖分類號 TP317.1 文獻標志碼 A

0引言

據(jù)中國通信院數(shù)據(jù)顯示，2020年中國BIM市場規(guī)模約為82.35億元，云計算市場規(guī)模為2091億元，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模突破1.7萬億元。同年7月，住房和城鄉(xiāng)建設部等13部門聯(lián)合發(fā)布了《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》，提出在建筑項目全過程中加大BIM、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的集成與創(chuàng)新應用。而在新興技術(shù)蓬勃發(fā)展的當下，工程建筑已然步入“智慧”時代，“智慧工地”發(fā)展如火如荼，因此，分析以BIM、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)在“智慧工地”的應用現(xiàn)狀，展望其發(fā)展趨勢，對“智慧工地”的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

1“智慧工地”的概念及特點

“智慧工地”指：綜合應用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)，利用移動設備、智能化裝置實現(xiàn)項目建設過程的信息協(xié)同、科學決策，是一種新型管理模式，亦是智慧城市在建筑工程行業(yè)的具體體現(xiàn)［1］，極大提升了項目管理者對項目的把控力，決策力以及行動力。

因此，相比傳統(tǒng)工地管理，“智慧工地”具有幾點特點：

（1）數(shù)據(jù)強集成：工程管理的“智慧”來源于強大的數(shù)據(jù)支撐和管理者豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗，借助集成化的數(shù)據(jù)平臺，為管理者提供科學決策的基礎。

（2）信息高共享：海量的數(shù)據(jù)不僅針對于每一個工程項目，在智能化的平臺中，管理者可以調(diào)用歷史數(shù)據(jù)和相似工程作為參考，實現(xiàn)項目與項目之間的充分鏈接。

（3）管控更智能：較之傳統(tǒng)管理手段，智慧化的工地擁有更多的管理助力：全天候的自動監(jiān)控、可量化的指標分析、風險的提前預警等。管理者的實戰(zhàn)經(jīng)驗同科學數(shù)據(jù)有機結(jié)合，將使工地管理向著更加綠色、生態(tài)、人文不斷前進。

分析以上特點：傳統(tǒng)工地已穩(wěn)步向“智慧化”前進，其發(fā)展的重要基礎和前提便是技術(shù)水平的提升，技術(shù)的發(fā)展已成為“智慧工地”的重要推手；反之，在各地大力推進“智慧工地”建設的背景下，諸如：BIM、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)亦在其中創(chuàng)造出了更多的現(xiàn)實價值，進一步實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和應用拓展。

2BIM技術(shù)在“智慧工地”的應用現(xiàn)狀及展望

2.1BIM技術(shù)的應用現(xiàn)狀

BIM即建筑信息模型，在行業(yè)內(nèi)的推廣已較為普及，目前，BIM技術(shù)在“智慧工地”中發(fā)揮的作用主要集中在其可視化特性的綜合運用：

（1）設計優(yōu)化及碰撞檢測：項目設計者利用BIM相關軟件建立工程項目三維模型，在設計階段進行優(yōu)化設計、輔助管理者對項目進行直觀分析，同時，對項目的綜合管線、設備安裝布置，施工現(xiàn)場布置調(diào)度等進行提前模擬，檢測是否存在碰撞及不合理情況。

（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計及過程管控：利用三維化的模型建立過程中的大量細節(jié)數(shù)據(jù)，對工程計劃使用的量價進行分析，對比實際數(shù)據(jù)，實現(xiàn)一定程度上的成本、進度管控。由此可知，受限于平臺的智能化水平、移動終端的功能等技術(shù)條件，當下對BIM的應用并未實現(xiàn)項目全生命周期全過程管控的目標。

2.2BIM技術(shù)應用展望及發(fā)展

（1）BIM技術(shù)的可視化功能可進一步融合無線射頻技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)項目全方位數(shù)據(jù)的實時采集，在此基礎上，構(gòu)建實時變化的三維模型和場地信息模型，提升建模的準確性、時效性，實時更新的模型數(shù)據(jù)為智能化平臺的建立打下了良好基礎，為項目建設者、投資者、政府管理部門多方聯(lián)動平臺的打造提供了可能。同時，施工場地內(nèi)的人員流動、設備調(diào)配、材料支出、周邊地理天氣環(huán)境等信息均可利用平臺進行讀取，便于管理者做出更科學的即時反饋。

（2）BIM與AI技術(shù)的融合，亦能碰撞出新的管理思路，如：在設計階段可將建筑行業(yè)規(guī)范、地方標準、圖集及擬建項目要求等交予AI學習，進行智能化的方案排布、審查圖紙的合規(guī)性、合理性，拓展BIM的實用功能，有效降低設計者的工作強度。又如：在施工管理階段，導入管理規(guī)程、實操手冊等指導性文件，若遇突發(fā)情況，智能助手將自動應急處理：聯(lián)系管理者指揮現(xiàn)場、快速分析實時情況并規(guī)劃科學逃生路線，在需要時亦可同步聯(lián)動醫(yī)療消防等部門。

綜上，BIM的可視化能力是建筑項目智能化的開端，在“智慧工地”的建設中若要發(fā)揮更大的作用，需進一步結(jié)合新興技術(shù)，實現(xiàn)BIM+的有效提升。

3大數(shù)據(jù)+云計算技術(shù)在智慧工地的應用現(xiàn)狀及展望高度智能化是“智慧工地”的重要目標，為此，需將項目全過程數(shù)字化，構(gòu)建一個虛擬空間與項目實體形成映射，這就需要大數(shù)據(jù)的積累。而在線計算便成為了數(shù)字化與智能化鏈接的最佳紐帶，實現(xiàn)虛擬與實體的互聯(lián)互通。數(shù)字化與在線化的結(jié)合可達到全面感知、全面分析、科學決策，進而精準執(zhí)行的目的［2］。為此，可在“智慧工地”中融入大數(shù)據(jù)+云計算技術(shù)。大數(shù)據(jù)或稱巨量資料，指所涉及的資料量規(guī)模巨大又能在合理時間內(nèi)達到處理整合并發(fā)現(xiàn)價值的技術(shù)。云計算則是分布式計算技術(shù)的一種，即通過網(wǎng)絡把用戶所需的處理計算都放在云端進行，將處理分析的結(jié)果利用終端返還給用戶［3］。二者的綜合運用恰好滿足了“智慧工地”對于數(shù)字化與在線化的結(jié)合需求。

目前，數(shù)據(jù)化的采集和云端分析還局限在：工地出入口的人臉、指紋識別、人員打卡、車輛掃碼進出的情況分析和人員管理，部分平臺可聯(lián)動安保系統(tǒng)進行安全管理。或是在云端備份項目過程資料、審批流程的線上化處理等。可以看出，其集成應用及延展性應用相對較少，對人工的依賴仍較重。

分析兩者的特點，可從幾個方面進行拓展：項目前期的海量設計資料可在云端高速集成，科學分析項目落地后的各項指標，制定科學的管理計劃、進度計劃、成本使用計劃。項目實施中可利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)獲取信息，從而形成項目數(shù)據(jù)庫，如：在人員管理上，通過掃描工人派發(fā)的RFID芯片，實時記錄工人工作情況，可實現(xiàn)對勞動量的精確核算和過程監(jiān)督，亦可聯(lián)動工資支付系統(tǒng)［4］。該思路同樣可用于項目的成本、進度管理，如：所有的入場材料、設備以及項目的實施進度皆可在云端平臺進行高效統(tǒng)計，自動比對計劃數(shù)據(jù)，得出實際偏差。并且隨時根據(jù)圖紙、進度計劃、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算出下一階段需使用的物料數(shù)量，大大降低管理者的統(tǒng)計分析強度。在安全管理上，兩者亦有很大的應用空間，如：在基礎工程中，可通過監(jiān)測土壤數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性計算，及時調(diào)整開挖的速度和支護措施。又如：在高溫、地下等特殊環(huán)境施工時，實時監(jiān)測工人的體溫、位置等信息，以保證工人的人身安全。

總的來說，大數(shù)據(jù)+云計算技術(shù)是工地“智慧化”不可或缺的重要技術(shù)，其海量信息的整合計算，成為“智慧工地”拓展應用的基礎。

45G+VR技術(shù)在智慧工地的應用現(xiàn)狀及展望

VR即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是多媒體技術(shù)的終極應用形式。5G是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)，因此當VR融合5G，將使得虛擬世界的構(gòu)建更加逼真、流暢，極大提升體驗感，為“智慧物業(yè)”構(gòu)建模擬場景的進一步拓展提供可能。

目前由于成本、設備配置等原因，二者在智慧工地中的應用較少，虛擬仿真技術(shù)的應用在少數(shù)項目的設計階段有所體現(xiàn)，網(wǎng)絡通訊則體現(xiàn)在工地的網(wǎng)絡覆蓋方面。分析二者結(jié)合的特性，可在幾個方面發(fā)揮作用：

（1）設計階段：5G極大地加強了云端平臺的接收與傳輸數(shù)據(jù)的速度，更好地滿足平臺運算的需要，將其與VR融入可將方案展示效果提升到新的維度，直觀的呈現(xiàn)方式將完美彌合項目各方的理解偏差。

（2）管理階段：對于虛擬與現(xiàn)實的精確還原有利于項目管理者在實操階段的準確交底，同時，在特殊工種如高空作業(yè)、深基坑作業(yè)以及地質(zhì)災害、人為災害的模擬演練中也能發(fā)揮很好的效果：利用虛擬空間完成逃生演練、應急處理演練，積累“試錯”經(jīng)驗和實戰(zhàn)經(jīng)歷，從而有效增強項目參與各方的安全意識，增加工人的安全知識，避免或減少事故的發(fā)生。

綜上，5G+VR技術(shù)在“智慧工地”中的核心應用點為：為高速的信息處理開辟了道路，精確打造的虛擬工程極大提升了溝通效率，豐富了平臺的服務內(nèi)容，增加了智慧平臺的實用性。

5總結(jié)

近年來，伴隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的加快，工程項目體量也越來越大，工程項目建設未來的發(fā)展趨勢已相當明確，即：要素可量化、風險可控制、信息可積累，實現(xiàn)項目間的充分鏈接，實現(xiàn)項目內(nèi)的無障礙溝通，實現(xiàn)信息技術(shù)與建筑技術(shù)的有機融合，營造生態(tài)人文、綠色的施工現(xiàn)場環(huán)境［5］，這與智慧工地的要求不謀而合。為此，智慧工地的建設離不開新興技術(shù)的驅(qū)動與發(fā)展，只有充分發(fā)揮各項技術(shù)的優(yōu)勢與特點，方能推動智慧工地的有效變革。

參考文獻

［1］王超，陳勵寧，王忠杰，等. 智慧工地在項目建設安全生產(chǎn)管理中的應用與探索［C］//2020年工業(yè)建筑學術(shù)交流會論文集， 中國北京：中冶建筑研究總院有限公司，2020.

［2］毛志兵. 推進智慧工地建設 助力建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展［J］. 工程管理學報，2017（10）：81.

［3］權(quán)瑞.基于云架構(gòu)的智慧社區(qū)信息化平臺模型的研究與實現(xiàn)［D］.北京：北京郵電大學，2014.

［4］杜黎明，王 燃. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧工地中的應用研究［J］. 核動力工程，2020（8）：93.

［5］中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報告編委會.建筑施工行業(yè)智慧工地應用現(xiàn)狀調(diào)查與分析——《中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報告（2017）——智慧工地應用與發(fā)展》摘編［J］.建筑，2017（16）：32-34.