羅小祺，楊曦

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 引言

將信息化技術(shù)應(yīng)用在工程施工和建設(shè)當(dāng)中，建立智慧工地，能夠有效提升施工質(zhì)量和效率。但由于其整體發(fā)展不夠成熟，還需進(jìn)一步完善。因此在這之中就應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到智慧工地構(gòu)建的主要意義，同時(shí)不斷進(jìn)行完善，使更多新型技術(shù)可以應(yīng)用到工程建設(shè)中，促進(jìn)工程建設(shè)領(lǐng)域不斷開拓發(fā)展。

2 智慧工地概述

2.1 概念

智慧工地是一種在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等作為支撐，使用信息管理平臺(tái)進(jìn)行信息共享、智能生產(chǎn)、決策、安全監(jiān)控及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同，最終對(duì)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)信息化、智能化和可視化管理，以此給相關(guān)建設(shè)方、勞務(wù)公司、施工方、設(shè)備運(yùn)維方等帶來信息化的智能管理及解決方案，達(dá)到提升施工效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)協(xié)同辦公的目的[1]。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

在智慧工地之下能夠?qū)さ厥┕みM(jìn)行在線監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)管、自動(dòng)監(jiān)督，提升工地管理水準(zhǔn)，同時(shí)還能夠通過采集和分析現(xiàn)場(chǎng)信息，給管理層進(jìn)行設(shè)備、人員、物資監(jiān)管及調(diào)配帶來決策依據(jù)，其主要建設(shè)目標(biāo)見表1。

2.3 組織體系

整體智慧工地組織體系主要分為三個(gè)層級(jí)：

1）指揮部

一般是指集團(tuán)公司的管理中心和分公司的管理中心；

2）項(xiàng)目部

包含了項(xiàng)目經(jīng)理、執(zhí)行經(jīng)理以及其他經(jīng)理，如質(zhì)量總監(jiān)、商務(wù)經(jīng)理、安全總監(jiān)等；

3）工區(qū)管理層

包含了技術(shù)部門、工程部門、質(zhì)量部門、物資部門等等，這些部門下設(shè)有專門的人員開展詳細(xì)工作。

表1 智慧工地建設(shè)目標(biāo)

3 信息集成化下的智慧工地建設(shè)價(jià)值

3.1 整體規(guī)劃施工管理

智慧工地建設(shè)需要著手于項(xiàng)目策劃環(huán)節(jié)，并對(duì)整個(gè)施工管理過程實(shí)現(xiàn)整體規(guī)劃，把各類應(yīng)用軟件和現(xiàn)場(chǎng)需求相互結(jié)合在一起，建立起集成化的智慧管理信息系統(tǒng)及平臺(tái)。如此一來將會(huì)更大程度上促進(jìn)管理機(jī)制、工作流程、工作程序不斷優(yōu)化，最終推動(dòng)工程標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，促進(jìn)項(xiàng)目管理水平有效提升。

3.2 實(shí)現(xiàn)智能化決策

對(duì)于智慧工地建設(shè)來說，其中最重要的內(nèi)容之一就是實(shí)現(xiàn)智能化決策。它將項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)管理邏輯關(guān)系作為核心，通過BIM 等技術(shù)建立起4D 或者5D 式的工程模型，由此實(shí)現(xiàn)橫向到邊，縱向到邊的交互形式，最大程度上減少信息孤島和數(shù)據(jù)死角的產(chǎn)生，在推動(dòng)工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全和成本發(fā)展的同時(shí)實(shí)現(xiàn)全面立體化管理，并在信息流及數(shù)據(jù)鏈的作用下，對(duì)整個(gè)工程生命周期進(jìn)行全面監(jiān)督及智慧管理[2]。

3.3 提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率

由于智慧工地本身是一種在互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)基礎(chǔ)上，通過移動(dòng)終端對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此對(duì)于整個(gè)管理過程中的大量信息處理、資源共享、交互溝通、調(diào)查取證等工作都能夠提供充分的思路和方案，最終使現(xiàn)場(chǎng)工作效率得到全面提升。

4 智慧工地建設(shè)的信息化需求

4.1 安全管理和控制

①對(duì)各種設(shè)備的運(yùn)行情況、人員的工作狀況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)在聲光預(yù)警系統(tǒng)之下避免設(shè)備出現(xiàn)相互碰撞和傾翻問題；

②要降低安全事故的發(fā)生率，監(jiān)控和預(yù)警交通情況、人員位置及車輛定位等；

③對(duì)于深基坑或者高支模的工程需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并對(duì)具體的施工部位開展實(shí)時(shí)測(cè)量及監(jiān)測(cè)。

4.2 質(zhì)量監(jiān)管

質(zhì)量管理則是要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行詳細(xì)取樣，然后錄入到整個(gè)系統(tǒng)之中，時(shí)刻對(duì)各階段的工作開展情況進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警。例如拌合站的拌和時(shí)間以及配比用料、工程物資的統(tǒng)計(jì)等等。

4.3 實(shí)名制管理

在進(jìn)行人員管理的過程中，必須要對(duì)所有人員進(jìn)行實(shí)名制管理，同時(shí)采集其個(gè)人信息，對(duì)于關(guān)鍵人員必須要進(jìn)行資格認(rèn)證[3]。所有進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的人員都要進(jìn)行識(shí)別、定位和考勤；重點(diǎn)人員的操作動(dòng)作也要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

4.4 成本管理

在實(shí)時(shí)成本管理的過程中應(yīng)當(dāng)在分部分項(xiàng)工程以及分階段成本核算的同事，全面分析作業(yè)成本投入，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的有效管理和控制，最大程度上保證工程建設(shè)效益。

4.5 綠色環(huán)保

對(duì)于智慧工地系統(tǒng)來說，還要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的全面自動(dòng)監(jiān)測(cè)，比如對(duì)揚(yáng)塵、廢棄物、廢氣、噪聲的監(jiān)測(cè)等，同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)化和智能化預(yù)警，有效保證綠色環(huán)保施工的實(shí)現(xiàn)。還要能夠遠(yuǎn)程對(duì)其實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)其安全文明施工進(jìn)行有效監(jiān)督；定期開展自查自評(píng)，對(duì)于違法環(huán)保施工法則的直接拍照記錄，便于后續(xù)進(jìn)行追責(zé)。

4.6 進(jìn)度管理

在進(jìn)度管理方面要能夠通過PMS 生產(chǎn)管理系統(tǒng)、BIM 技術(shù)等對(duì)工程實(shí)際的落實(shí)進(jìn)度進(jìn)行查看和監(jiān)督，同時(shí)能夠?qū)﹃P(guān)鍵卡控點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

5 智慧工地信息集成的應(yīng)用分析

5.1 基本框架分析

對(duì)于智慧工地平臺(tái)來說其基本框架包含了終端層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。其中終端層包含了各類移動(dòng)設(shè)備，比如傳感器、無線傳輸設(shè)備、手機(jī)、攝像頭等等，在這些設(shè)備的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和智能化的數(shù)據(jù)采集。尤其是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和終端層的不斷發(fā)展下，現(xiàn)場(chǎng)管控能力也隨之得到有效提升。平臺(tái)層則主要是負(fù)責(zé)工程參與者之間的信息共享、交互和互通，并將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)作為支撐。應(yīng)用層是整個(gè)平臺(tái)的核心內(nèi)容，在這之中能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場(chǎng)管理的基礎(chǔ)動(dòng)作進(jìn)行優(yōu)化和改造，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)各過程及操作的固定化管理。

整個(gè)平臺(tái)并不局限于這幾層，不同的智慧公司會(huì)因?yàn)榉?wù)對(duì)象的差異，導(dǎo)致功能和架構(gòu)也會(huì)有所延伸和拓展。比如可以讓不同的參與主體進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，整個(gè)架構(gòu)還能夠分為應(yīng)用層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、采集層、通信層等等。平臺(tái)界面還能夠依照實(shí)際需求設(shè)置系統(tǒng)管理、項(xiàng)目管理、安全管理、塔吊監(jiān)控、升降機(jī)監(jiān)控、特種作業(yè)等等，或者可以直接依照各類管理需求設(shè)置專門的子系統(tǒng)，以此滿足各功能的基本需求[4]（見圖2）。

5.2 實(shí)施過程

1）依照工作計(jì)劃建立管理模式，并在功能模塊下建立數(shù)據(jù)庫(kù)

依照智慧工地的項(xiàng)目類別對(duì)各單元進(jìn)行規(guī)劃，建立專門的管理子系統(tǒng)，并對(duì)各系統(tǒng)之中涉及到的現(xiàn)場(chǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，規(guī)劃好相關(guān)組織系統(tǒng)及崗位職責(zé)，建立起數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)的過程中應(yīng)當(dāng)注重系統(tǒng)分段的標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施分區(qū)，在這些標(biāo)準(zhǔn)之上將和管理部門、管理崗位相契合的管理動(dòng)作定位好。如此一來就能夠依照項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃對(duì)各個(gè)崗位的相關(guān)工作計(jì)劃進(jìn)行派送，以此實(shí)現(xiàn)工作計(jì)劃的準(zhǔn)時(shí)下達(dá)、落實(shí)和監(jiān)督。通常有效的管理模式必須要有一套相對(duì)完善的現(xiàn)場(chǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)，所以這時(shí)候就可以通過PDCA 循環(huán)監(jiān)督質(zhì)量，對(duì)和工序、工藝相關(guān)的邏輯關(guān)系及管理動(dòng)作進(jìn)行固化，對(duì)智慧工地之中的移動(dòng)終端及運(yùn)用進(jìn)行整合和集成。

圖2 智慧工地系統(tǒng)平臺(tái)

2）進(jìn)行移動(dòng)終端布局，使數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)應(yīng)

在建立好數(shù)據(jù)庫(kù)之后，就需要立即進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和錄入，通常可以借助移動(dòng)終端開展，不但能夠確保數(shù)據(jù)錄入的真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，還能夠在提升工作效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控，確保各業(yè)務(wù)與工地?cái)?shù)據(jù)橫向到邊，縱向到底，在保證準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化邏輯關(guān)系的真實(shí)性及穩(wěn)定性。對(duì)此，這就應(yīng)當(dāng)依照底層數(shù)據(jù)庫(kù)的基本需求，布置相應(yīng)的移動(dòng)終端，最大程度上保證正常的數(shù)據(jù)錄入工作。

3）在信息技術(shù)下進(jìn)行系統(tǒng)信息化集成

智慧工地的參與主體眾多，其信息傳遞主要在信息化集成下完成，主要在傳感技術(shù)、BIM 技術(shù)及新型監(jiān)控測(cè)量技術(shù)下實(shí)現(xiàn)。具體就是把各類技術(shù)和智慧工地的管理信息系統(tǒng)進(jìn)行集成，將底層平臺(tái)及業(yè)務(wù)邏輯作為基礎(chǔ)，通過信息化集成各種技術(shù)進(jìn)一步連接管理信息系統(tǒng)之中的各類關(guān)鍵組成節(jié)點(diǎn)，一方面能夠使智慧工地本身的影響范圍有所擴(kuò)大，另一方面則能夠進(jìn)一步銜接工程業(yè)務(wù)，促使各方實(shí)現(xiàn)信息的流暢溝通[6]。

如此，相關(guān)單位就可以在BIM 技術(shù)下把工程概念及設(shè)計(jì)好的圖紙直接傳遞給施工單位和建設(shè)單位，這樣在施工過程中對(duì)圖紙內(nèi)容進(jìn)行修改，各方都能夠在BIM 模型下掌握其具體的變更情況，保證模型本身的精準(zhǔn)性。另外在模型基礎(chǔ)上，施工方還能夠聯(lián)合設(shè)計(jì)方進(jìn)行設(shè)計(jì)深化，并與建設(shè)方一同進(jìn)行有效監(jiān)管。項(xiàng)目完成之后，運(yùn)營(yíng)方還可以直接保留其模型，給后續(xù)工程的應(yīng)用及維護(hù)提供依據(jù)。

5.3 對(duì)項(xiàng)目業(yè)務(wù)模型進(jìn)行整合

在整個(gè)系統(tǒng)之中求業(yè)務(wù)模塊都是相輔相成的，因此這就需要對(duì)其進(jìn)行有效整合。可以重點(diǎn)在底層企業(yè)知識(shí)平臺(tái)建設(shè)上，對(duì)業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行分類管理，以確保管理者能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，積累更多信息，提升自身的管理能力及業(yè)務(wù)能力。

5.4 在數(shù)據(jù)互通共享下迅速處理有關(guān)問題

智慧工地信息化集成的實(shí)現(xiàn)無法脫離數(shù)據(jù)共享及互通，因此在其大數(shù)據(jù)共享及建設(shè)之下，對(duì)其頂層數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析和分類，能夠促使管理者及時(shí)有效地掌握相應(yīng)的信息內(nèi)容，最終迅速解決智慧工地之中產(chǎn)生的各類問題。

6 結(jié)語

總的來說，想要更好地建設(shè)智慧工地，就需要積極引進(jìn)信息化集成技術(shù)。這是因?yàn)橹腔酃さ啬軌蛟诟黜?xiàng)高新技術(shù)的作用下促進(jìn)工程管理效率得到有效提升，同時(shí)還可以幫助承包方與投資方，甚至和政府之間實(shí)現(xiàn)良好溝通，因此全面應(yīng)用智慧工地已經(jīng)是大勢(shì)所趨。具體開展過程中應(yīng)當(dāng)先依照實(shí)際情況劃分管理模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、集成系統(tǒng)信息、整合項(xiàng)目業(yè)務(wù)模型。只有充分探討構(gòu)建基于統(tǒng)一技術(shù)和開放式信息數(shù)據(jù)交互平臺(tái)，才能夠建設(shè)出將政府、承建方和建設(shè)方集為一體的綜合性信息服務(wù)平臺(tái)，最終提升工程施工水平和經(jīng)濟(jì)效益。