智慧工地建設研究與工程應用

郝東彬

（華陸工程科技有限責任公司，西安 710065）

1 智慧工地概述

智慧工地是智慧城市理念在建筑工地的延伸和體現，圍繞人、機、料、法、環等關鍵要素，依賴信息化技術構建的人事物全面感知、施工技術全面智能、工作互通互聯、信息協同共享、 決策科學分析、 風險智慧預控的項目管理一體化解決方案。 智慧工地建設可以促進工程質量提升、項目成本節約，有助于施工風險管控，提高工作效率，提供決策支持，實現工程項目管理的數字化、可視化、精細化、智慧化。

1.1 智慧工地架構

智慧工地架構通常分為終端層、平臺層和應用層。 終端層包括攝像頭、人臉識別機、傳感器、手機端App 等實現對施工現場各種數據的采集和初步處理；平臺層對終端采集上傳的海量數據進行建模、整合、處理、存儲并提供服務，使項目相關方便于訪問、掌握各類數據，為決策提供依據。應用層綜合運用PM（Project Management）、BIM （Building Information Modeling）、DM（Database Management），通過對海量信息和大數據進行深加工、再利用，提升工程項目管理。

1.2 智慧工地技術支撐

支撐智慧工地的關鍵技術包括數字交換技術、BIM 技術、物聯網等。 數據交換標準技術，實現了不同項目成員之間、不同軟件產品之間的信息數據無障礙交換與共享。 BIM 技術利用數字化技術建立包含了構件的幾何信息、 專業屬性等的工程實體三維模型，應用于工程項目設計、施工、運行等全壽命周期。 物聯網即物物相連的互聯網，實現了對物品、過程的智能化感知、識別和管理。 可視化技術將測得的數據信息轉化為直觀的圖形圖像形式，便于觀察、模擬、計算和使用。 云計算技術將若干成本較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的整體，并將該計算能力分布至終端用戶手中，是解決大數據傳輸處理的最佳技術手段。

1.3 智慧工地的意義

智慧工地通過強化工程項目現場人、機、料、法、環等的實時監控，數據采集、分析處理和決策支持等，對于提升項目管理水平具有重要意義。 通過采用人員定位、出入管理、視頻監控、有害氣體檢測、應急報警、塔機監控等，有助于消除傳統施工管理中的盲區，幫助及時發現并消除隱患，保證施工安全。通過借助信息化管理平臺， 對終端上傳的海量數據進行整合處理，在此基礎上進行項目決策、調整、改進，可以大幅提高項目管理人員信息獲取和分析整合能力，降低勞動強度，提高項目管理效率和精細化水平。

2 智慧工地發展展望

智慧工地建設以創新推動項目管理的完善， 更好地實現項目目標，關鍵要把物聯網、大數據等信息化技術與項目現場管理的實際需求有機結合， 既需要熟悉工程項目現場業務及管理特點的人員提出合理的產品需求， 又需要信息化人才將這些需求轉化為產品，由多個專業、不同領域組成的綜合團隊進行智慧工地產品的開發。

智慧工地平臺由單一模塊向集成化方向發展， 利用大數據、 云計算等信息化技術實現工程項目各類管理數據的高度集成。 打造標準化的數據接口、友善的交互界面、流暢的操作體驗，集勞務實名制、視頻監控、人員定位等眾多獨立模塊于一體的操作平臺，并且實現移動端、電腦端同步查閱、操作。

智慧工地建設的目的是要解放勞動力， 提高工作效率和優化建設效果，便捷化是智慧工地的另一個發展方向。 隨著智能手機、移動互聯網的普及，極大地方便了項目現場管理工作，如基于位置的工作流訂單、實時信息交換等，但目前的移動端大多存在覆蓋的工作流程不全面、結構不合理、操作不順暢、用戶界面不友好、交互體驗差等缺點，后續需要持續進行優化。

隨著人工智能技術的快速發展， 智能化也是智慧工地發展的一個方向。 包括自動化的數據采集，較高層次的數據處理分析等，可以有效提高數據準確性和工作效率。

3 智慧工地應用

以下結合某項目智慧工地的應用案例淺析智慧工地部分模塊的應用及使用中的注意事項等。

3.1 施工工地視頻監控系統

項目進展情況、人員、財產安全等是建筑施工企業管理者關心的頭等大事。 建筑工地分布廣泛，現場作業環境復雜，尤其是石化行業，工地多分布在遠離城市的偏遠地區。 如何進行有效的工程監督，了解項目實時進展情況，保證人員、材料、設備等人員財產安全，提高現場各類事件的可追溯性，一套有效的視頻監控系統對于管理者來說是非常有必要的。

項目建設過程中，現場多次發生材料、機具等失竊情況，均通過監控系統查閱視頻找到了作案人員，起到了震懾作用，減少了項目現場偷盜情況發生。 同時為現場的安全事件、成品破壞事件等的追溯調查提供了依據。

視頻監控攝像頭的安裝位置應選取制高點， 盡可能多地覆蓋作業區域，對于壓縮機等重點部位、重點設備應單獨設置攝像頭進行監控， 防止重要設備遭到破壞或重要部件出現丟失，給項目進程帶來較大影響，同時應注意加強監控設備的日常維護。

3.2 塔機安全監控系統

塔式起重機是施工現場常見的起重機械之一，塔機事故常見原因包括設計不周、制造不良、材質較差等機器方面的原因和超載、斜吊、過卷揚等人為操作原因。 塔機安全監控系統是主要針對人為原因導致的塔機事故所采取的預防控制措施。

塔機安全監控系統融合了傳感器技術、嵌入式技術、數據采集技術、數據融合處理、無線傳感網絡與遠程數據通信技術等，高效率地實現了塔式起重機單機運行、群塔干涉作業防碰撞的實時監控與聲光預警功能， 有效防范了塔機使用過程中各類事故的發生。 通過結合移動互聯網和移動終端，可實現隨時隨地遠程監控、遠程報警和遠程告知等功能。

3.3 勞務實名制系統

傳統的勞務實名制存在管理人員工作量大、應用體驗差、數據采集的準確性差、資源無法共享、無法遠程監控、無法統計數據等缺陷，易出現管理漏洞。 勞務實名制管理系統將所有人員的基本信息、勞務合同、培訓信息等整合管理。 項目部為每位勞務人員錄入人臉信息和身份證信息， 采用人臉識別方式，用于勞務人員考勤、安全培訓的簽到、開閘入場作業及個人綜合信息的身份識別等。

勞務實名制管理系統對閘機上傳的考勤信息進行統計分析，項目管理人員可以直觀、快速了解各單位、各工種、各班組人員的出勤情況，據此分析勞務用工效率、工種組合合理性、各工種人員數量等是否滿足進度節點要求等， 為項目決策提供依據。 考勤記錄還可作為分包單位發放工資或處理勞務工資糾紛的依據。

3.4 可視化調度平臺

通過使用定位手機、裝載定位軟件，可以對施工現場主要管理人員進行工作時間內的定位監控。 該平臺具有電子地圖、人員定位、軌跡回放、電子圍欄、拍照取證等功能，增強了對施工現場管理人員的管控作用。

1）電子地圖。 通過對全廠經緯度進行勘測，將工程項目施工區域平面圖導入地圖中，使現場各施工區域清晰可見。

2）人員定位。 可以對持有定位終端人員發起快速定位，并顯示在電子地圖上， 便于高層管理者監督現場各崗位管理人員的履職情況并供調度使用。

3）軌跡回放。 可以隨時調閱特定人員在某一段時間內的巡檢軌跡，并在廠區地圖上顯示。 本功能可以用于督促、指導項目管理人員每日巡檢到位，防止出現怠工或重要、高危作業面巡檢不到位等情況。 隨著信息化技術的快速發展，輕型化、小型化定位產品的出現，將定位應用到廠區內全體作業人員，并結合勞務實名制系統，可以幫助管理者清楚了解各作業面、各區域作業人員數量、 工種構成等信息， 為項目決策提供真實、實時依據。

4）電子圍欄。 在電子地圖上設定圍欄區域、相關人員進出該區域時，便會觸動報警并上傳調度平臺，調度平臺出現入區出區報警，并生成入區、出區報警清單。 電子圍欄的形狀和顏色可根據管理需求自定義，不同的電子圍欄區域可重合。 該功能可避免非本區域作業人員誤入。 特別對于老廠區擴建、改造工程，可以在老裝置區周邊設置電子圍欄，避免施工人員誤入老裝置區而產生較大風險。

5）電子隱患整改通知單。 巡檢人員可拍攝現場隱患或問題照片，上傳至調度平臺，選擇隱患或問題類別，注明隱患或問題內容，選擇推送、抄送人員，自動形成隱患整改通知單，接收人可及時查閱隱患內容、圖片、拍照人員、拍照位置、拍照時間，及時進行整改消除隱患，并在平臺回復關閉。 平臺也可對因隱患或問題內容進行分類歸檔。

3.5 VR安全培訓系統

隨著技術發展，通過將VR 和體感設備的結合，體驗者可以感受到事故發生過程中的顛簸感、失重感、沖擊感，給體驗者以刻骨銘心的安全教育。 相比于實體式安全體驗設施，突破場地大小限制，占地面積小，十幾平方米即可安裝VR 安全體驗館，一次購買，多次使用，減少建筑垃圾，安全管理人員可隨時隨地組織工人進行安全培訓，符合綠色施工理念。 VR 體驗可以再現很多難以實體建造的危險場景， 使得VR 安全培訓更加真實完整、體驗感更強。

3.6 無人機巡檢系統

通過采用無人機對施工現場開展定期巡檢， 航拍工程進展情況，尤其對于工程規模較大的項目現場，實地查看耗費時間長，通過無人機航拍巡檢，使管理人員對各裝置工程進展情況了如指掌。 尤其對于人員不容易到達的高處部位等，無人機巡檢有助于及時發現現場安全隱患或施工存在的問題， 有助于及時消除隱患。

無人機航拍影像資料是項目建設過程的真實記錄， 也是珍貴的檔案資料， 無人機航拍能夠全面直觀的反應原始地貌和項目進展情況，為決策者提供參考。

3.7 二維碼管理系統

1）工序二維碼。 通過制定施工裝置工序二維碼，張貼于施工現場，可以方便快捷地對施工工序進行監管。 各級管理人員可在現場用手機掃描二維碼，查看各工程實體施工方案、施工工序，對工程進度有直觀了解。

2）人員信息二維碼。 現場施工人員安全帽上都貼有個人信息二維碼， 可在施工現場用手機掃描二維碼對人員資質和基本信息進行了解，便于施工人員監管。

4 結語

通過智慧工地建設， 改善了公司總部和項目部對施工現場各項活動的管控能力，提高了項目精細化管理水平。 智慧工地平臺將碎片化信息進行有機整合、處理分析，公司總部、項目部管理層可以通過智慧工地平臺隨時掌握項目現場施工進度、人員數量、安全、物料等情況，便于及時發現現場存在的問題，為決策提供實時、真實的依據，便于綜合把控、調配各項生產資源，控制項目成本，減少資源浪費，提高項目管理效率。