智慧工地系統在建筑施工過程中的應用

胡蕓暢HU Yun-chang

（成都青龍湖未來社區建設發展有限公司，成都 610000）

0 引言

技術進步的今天，各行各業都迎來了高速發展階段，特別是在建筑行業，建筑項目中不僅在施工期間采用了大量的新技術、新工藝，還在施工管理中采用了人工智能等技術，彌補了傳統施工技術、管理模式的不足。建筑行業穩步發展的趨勢下智慧工地的概念陸續出現且在行業內受到了普遍關注。大型建筑企業可建立智慧工地系統，統一管理施工過程、協調施工要素，保障施工作業的高效性、有序性。但我國智慧工地系統的整體建設水平偏低，未來有關人員還需立足現狀，開展理論研究、實踐探索，提高智慧工地系統的功能性。

1 工程案例

1.1 工程概況

某建筑工程項目，項目現場環境十分復雜，周邊分布有大量的商業建筑、住宅建筑，還包含公路和地鐵交通，施工建設期間影響了周邊人們的正常生產生活。由于此項目的建設規模龐大，單純依賴人工管理方式可能存在管理漏洞，影響工地施工作業的效率、安全。

基于上述分析，施工企業采用了智慧工地管理系統，該系統兼具多樣化的管理功能，能完成多樣化管理。智慧工地管理系統的功能體現在以下方面：勞務管理，工人在進場、就餐、培訓等方面可實現一卡化，只需要為每一位工人配備一張卡，這張卡相當于工人在工地的“身份證”，據此可完成出勤、考核管理等；安全施工方面，針對施工現場的高支模、塔吊等高危環節，智能模塊能實時監控，及時發現其中的安全風險并實現預警，后續處理安全問題時能直接從系統中調取數據，以制定最佳的安全防控措施；針對施工期間產生的揚塵、噪音等污染，智慧工地系統能實時監測，因為系統中配備有各種傳感器，能自動采集噪音、揚塵污染等關鍵數據，結合污染類型及特征等制定治理措施；棒材管理，智慧工地在管理方面具有智能化特征，針對鋼筋、木方等棒材能自動計數，不再需要人工計數，效率高且準確度好?？傊?，伴隨著現場作業的進行，智慧工地管理系統將自動采集工地現場的各類信息，并依據一定的標準完成數據分類、存儲與分析，以便實現不同工序的高度協同，科學調配資源。智慧工地管理系統的總體架構如圖1 所示。

圖1 智慧工地管理系統的整體技術架構

1.2 現場智能監控系統

在本工程項目建設中，因為現場環境復雜，施工期間可能伴隨著諸多安全風險。為達到安全管理目標，智慧工地管理系統中應建立現場智能監控系統，在這一子系統中綜合應用計算機網絡通信、視頻數字壓縮、視頻監控等技術，以構建智能化監控系統，實現全方位監控?，F場智能監控系統中還配備有多種現代化監控設施及設備，在這些設備的相互配合下不僅能采集施工中的關鍵數據，還能拍攝現場情況，通過影像對比的方式完成現場施工監督。

1.2.1 系統組成

工地監控系統中前端施工現場、傳輸網絡與監控中心，具體構成如圖2 所示。

圖2 工地監控系統組成圖

①工地前端系統。監控系統中工地前端系統必不可少，主要負責現場圖像采集、錄像存儲、報警接收與發送等。前端系統中配備有監控設備，如球型鷹眼全景相機、高清紅外星光網絡攝像機、網絡硬盤錄像機等，這些設備分別布設在工地的各個位置，再加上通信網絡環境的支持，在不同監控設備之間建立了直接關系，不同監控設備能相互傳輸并共享信息，以便及時發現安全隱患。一旦前端系統發現了現場的安全風險，智能模塊能自動調取數據和圖像，通過對比等鎖定隱患位置，快速啟動預警，提醒現場人員快速行動。

②傳輸網絡。為利用監控系統來全面監控工地的情況，在工地與監控系統之間應建立連接關系，一般可通過專線或者互聯網完成連接。兩種連接方式相對比，專線帶寬符合標準，在傳輸數據和圖像時能形成保持相對穩定的網絡條件，由軟件實時顯示現場圖像，實現現場監控，但專線價格偏高?；ヂ摼W連接方式下的價格略低，整個過程中因為共享帶寬，網絡條件不佳，在傳輸高清圖像時的耗時長。工地現場的傳輸方面，一般可選擇無線AP 傳輸、有線傳輸兩種方式。相比較而言，無線傳輸能用在復雜的工地環境中，克服各種因素的干擾；有線傳輸下的信號穩定，傳輸環境安全，但受現場環境的制約較大，如塔吊作業中可能損壞網線，在布設網絡線路時需考慮這一因素。

③監控中心。工地監控系統中監控中心為關鍵構成，不僅能完成日常監控，還能全面管理系統，并在突發情況下進行應急指揮、管理協調。在監控中心中設有視頻監控綜合管理平臺，該平臺包含數據庫服務、管理服務、接入服務、報警服務等多個模塊。每一模塊都有各自的任務，在現場監控期間每一模塊都能獨立工作，在有需要的情況下不同模塊之間能有效配合，共同完成數據的采集和處理，以保障現場監控的全面性和有效性。如在工地中發生了異常情況，相關人員能隨時調取監控中心的影像，以便快速處理問題。

1.2.2 前端部署

智慧工地管理系統的一大任務就是要完成現場監控、安全分析及預警。為達到這些目標，智能監控系統中應設置前端部署，以通過一系列部署來采集原始信號，獲取每一監測點的信息，并將其上傳到視頻處理設備中完成一體化處理。前端部署中相關人員必須根據現場監控要求，合理選定監控設備。工地監控系統中攝像機負責現場拍攝，對監控效果的影響最為顯著。在選擇攝像機時需考慮防水、防塵、清晰度等方面的要求。

①圖像真實清晰——市場上可用于工地監控的攝像機相對較多，每種攝像機都有其功能優勢及工作特點。由于攝像機主要負責現場拍攝，其拍攝的圖像是否清晰，將是影響監控效果的重要因素。在選擇攝像機時應優先采用圖像清晰的攝像機，確保在其他因素干擾下攝像機依舊能拍攝到清晰圖像。圖像清晰度與圖像傳感器線數存在直接關系，線數越大，圖像具有更強的解析能力，也就能更為清晰地呈現細節。另外，鏡頭倍數對用戶捕獲圖像景深的影響較大，在廣角取景下能獲取全景情況，長焦取景能捕獲人的面部特征。因此，在選擇攝像機時也需要考慮工地的應用場景及監控要求等。

②安裝調試簡便——所選擇的攝像機還應該具有安裝的便捷性特征，否則，如安裝調試復雜，后續的工作中一旦有調試需求，重新安裝于調試的耗時較長，影響了現場的監控作業。綜合上述分析，工地監控點和配置的設備情況如表1 所示。

表1 工地現場視頻監控主要點位布置及配置

1.3 智慧工地管理系統應用效果評價

1.3.1 效果評價指標體系構建

為評價智慧工地管理系統在本項目中的應用效果，本次評價中采用層次分析法，以完成定量評價與分析。通過層次分析法相關理論，影響因素集U=（U1，U2，U3，U4，U5）=（現場管控，人員管理，機械管理，物資管理，工程目標管理）。在上述影響因素下細化影響指標，其指標體系如圖3 所示。

圖3 智慧工地管理效果評價指標體系

1.3.2 評價結果與分析

①建立評價體系矩陣。在構建評價體系時為得到相對客觀的結果，需建立專家團隊，團隊中包含若干專家，他們為行業中的領軍人員，在長期的工作中積累了豐富的經驗，能依據自身的專業知識和工作經驗來打分。在綜合了專家打分結果后確定每一因素的權重，假定評價集為V=（V1，V2，V3，V4）＝（差，一般，好，較好），共選擇10 名專家，每一名專家都需要依據各個因素來評估建設智慧工地的重要程度，依據打分結果匯總求取平均值，獲取單因素權重，結果如表2 所示。

表2 智慧工地管理系統效果評價體系矩陣表

②計算過程。計算過程為：

由評價模型中所需要評價的內容可獲得權重集為A=（0.15，0.20，0.20，0.15，0.30），此時，智慧工地管理效果的評價向量為：

綜合上述分析與計算過程，可以發現在本項目中智慧工地管理系統的功能完善，應用效果相對理想。按照最大隸屬度原則分析，“較好”比重相對較高。

③評價結果分析。綜合本工程項目中智慧工地管理系統的應用情況，可以發現現場管控、人員管理、機械管理、物資管理、工程目標這幾個評價內容的比重均“較好”，說明了此系統在工程項目中的適用性。

2 結束語

智慧工地系統對提高施工水平、管理效率等具有重要的意義。當前許多企業都掌握了智慧工地系統的相關技術，也在工程項目中建立了功能齊全的智慧工地系統，實現了全天候控制、全方位監督。未來建筑行業發展的過程中，各企業需意識到智慧工地系統的優勢，增大在這一方面的技術投入。