劉唆根，宋水根，劉永剛，皮黎飛

(新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001)

1 “智慧工地”的概述

智慧工地是“互聯(lián)網(wǎng)+”理念與傳統(tǒng)建設(shè)工程領(lǐng)域的深度融合[1-2]，在傳統(tǒng)的建設(shè)領(lǐng)域終端上增設(shè)數(shù)據(jù)采集、管理監(jiān)控等設(shè)備，數(shù)據(jù)信息通過物聯(lián)網(wǎng)、BIM等信息化技術(shù)被傳輸至云端，由云端科學(xué)的分析數(shù)據(jù)、智慧預(yù)測生產(chǎn)過程，再將綜合計算的結(jié)果推送至終端設(shè)備、項目管理平臺，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)管施工現(xiàn)場，從而搭建智慧建造的體系。

通過對物聯(lián)網(wǎng)、BIM、云存儲、云計算等技術(shù)的綜合集成，智慧工地在近幾年蓬勃發(fā)展[3]，這些技術(shù)是從點到線，從線到面，從端到云以及大數(shù)據(jù)的多方聯(lián)動，這表明了在工程現(xiàn)場的每個部門可以與系統(tǒng)實現(xiàn)信息的共享與協(xié)作，從而提高了工作進(jìn)程推進(jìn)的效率，使得資源利用上更加的合理并且改善了施工對環(huán)境的影響，最終幫助工程各方的負(fù)責(zé)人及時、有效和準(zhǔn)確地做出最佳決策。智慧工地是各種前沿信息技術(shù)的整合集成，依托計算機(jī)來擴(kuò)展、延伸和部分替代人類腦力很難完成或者效率極低的工作，因此賦予了智慧的含義。

傳統(tǒng)工程建設(shè)領(lǐng)域終端往往產(chǎn)生龐雜的信息，以目前的工程管理技術(shù)難以及時處理，同時缺乏完備的信息化的網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)機(jī)制，工程的信息網(wǎng)絡(luò)容易被非法者連接上盜取諸如核心技術(shù)和建設(shè)費用等信息，網(wǎng)絡(luò)的邊界變得難以控制[4]。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，前沿科學(xué)技術(shù)在應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中提升自己技術(shù)競爭力的探索中不斷深入，“智慧工地”依托于“互聯(lián)網(wǎng)+”理念成為了“智慧城市”在工程建設(shè)領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，是“互聯(lián)網(wǎng)+”和傳統(tǒng)工程建設(shè)領(lǐng)域完美結(jié)合的全新工程建設(shè)現(xiàn)場一體化管理模式[5]，傳統(tǒng)工地和智慧工地對比如圖1所示。智慧工地管理平臺如圖2所示，在智慧工地的模式下工程終端的龐雜信息將會被智能化終端設(shè)備收集起來，再通過信息化手段傳至云端，云端對信息處理并作出判斷，在此過程中強化網(wǎng)絡(luò)信息安全的保護(hù)措施。智慧工地實現(xiàn)了監(jiān)管單位、施工企業(yè)、業(yè)主三方信息互聯(lián)互通的局面，大大提升了信息的透明化，使智慧工地的建設(shè)將便捷化和智能化緊密地結(jié)合在一起[6]。綜上所述，智慧工地在未來有很大發(fā)展空間。

圖1 傳統(tǒng)工地和智慧工地的對比

圖2 智慧工地管理平臺

2 “智慧工地”發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

智慧城市是全球先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家發(fā)展的大趨勢，建筑工程行業(yè)又是作為城市建設(shè)中重要的支柱性產(chǎn)業(yè)，因此發(fā)展智慧工地成為推進(jìn)智慧城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)[7]。國內(nèi)外在構(gòu)建信息化的智慧工地新生態(tài)投入大量的人力和資源，美國、日本、歐美發(fā)達(dá)國家在智慧工地建設(shè)方面的布局較早，工程領(lǐng)域的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、工程管理規(guī)范等方面較為成熟。2009年美國提出將云計算應(yīng)用到建筑行業(yè)，允許單位按需訪問共享的信息資源池[8]。歐洲國家設(shè)計出適應(yīng)計算范式的集群平臺以實現(xiàn)建筑行業(yè)BIM技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展實現(xiàn)了工程領(lǐng)域終端數(shù)據(jù)的即時獲取，再通過云計算對儲存在云端的大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。作為世界上第一個在建筑行業(yè)領(lǐng)域上全面推進(jìn)工程信息化管理的國家，日本[9]在20世紀(jì)就已經(jīng)十分重視建筑業(yè)的信息化建設(shè)，提出并且大力地推行建筑工程全生命周期的信息化管理理念，在工程信息化管理上做出了許多前瞻性的工作。整個工程項目在全生命周期內(nèi)，全部采用信息化管理方式，來降低工程成本、提升工程質(zhì)量及效率。

中國智慧工地的建設(shè)布局比較晚[10]，2000年左右國內(nèi)工程建設(shè)領(lǐng)域的管理系統(tǒng)混亂，較為先進(jìn)的建筑行業(yè)信息化管理手段是發(fā)展BIM技術(shù)，但隨著行業(yè)的蓬勃發(fā)展，龐雜的大量行業(yè)信息僅僅利用BIM技術(shù)無法處理，監(jiān)管部門和企業(yè)之間的信息無法及時共享，這成為了行業(yè)向智慧化管理發(fā)展的一大阻礙。于是住建部在2014年下發(fā)文件要求在建筑行業(yè)大力發(fā)展智慧工地。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)的工程建設(shè)領(lǐng)域在互聯(lián)網(wǎng)+的技術(shù)支持下展開智慧工地建設(shè)，綜合性看經(jīng)歷智慧研究階段、概念定義階段與實施探索階段[11]。

2.2 智慧工地現(xiàn)存問題

智慧工地本身擁有很好的理念和產(chǎn)品示范，但在實際應(yīng)用中，大多數(shù)企業(yè)將其主要應(yīng)用到對現(xiàn)場的管理中，由于使用者認(rèn)知水平不一，經(jīng)常會出現(xiàn)一個項目傳統(tǒng)工作方式和智慧化管理方式共存的現(xiàn)象，增添管理層的工作強度，智慧工地應(yīng)用的功能分散，難以形成完整的有機(jī)整體[12]。目前工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)?yōu)化管理需求旺盛，但考慮到全面布局智慧工地的建設(shè)費高昂，眾多企業(yè)仍然對智慧工地持觀望態(tài)度。另外，項目管理自上而下的執(zhí)行模式，使項目經(jīng)理和公司層級的制度保障和管理支持成為決定智慧工地應(yīng)用成敗的關(guān)鍵因素。面對施工現(xiàn)場復(fù)雜多維的數(shù)據(jù)，新技術(shù)的應(yīng)用解決了以往難以解決的問題。但是目前由于國外缺乏一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，智慧化的工地建設(shè)還沒有形成大規(guī)模。我國建筑業(yè)的產(chǎn)值每年都在增長，建筑業(yè)的規(guī)模依然處在不斷迅速發(fā)展的階段，目前也面臨對于施工安全和質(zhì)量的監(jiān)督管理難度不斷增加、環(huán)保問題日益嚴(yán)峻等問題。因此，對智慧工地的研究和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)更加的深入，應(yīng)當(dāng)充分利用其“智慧”功能，從而改變建筑工程工地管理的現(xiàn)狀[13]。

3 “智慧工地”建設(shè)的意義

智慧工地是“互聯(lián)網(wǎng)+”理念與傳統(tǒng)建筑工程領(lǐng)域的深度融合。通過使用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、BIM等信息化手段，實現(xiàn)互聯(lián)協(xié)作、智能生產(chǎn)、科學(xué)管理智能化的目標(biāo)，進(jìn)而對企業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。建設(shè)智慧工地的意義主要集中在以下幾個方面。

3.1 智能互聯(lián)

智慧工地的核心本質(zhì)是智能互聯(lián)。隨著智能終端技術(shù)的不斷創(chuàng)新，其應(yīng)用越來越廣泛，企業(yè)現(xiàn)場人力腦力無法完成的海量信息收集、匯總、分析、計算的局面將不復(fù)存在，企業(yè)總部可輕松應(yīng)對與其下屬部門交流面廣人少的困境，同時對終端的遠(yuǎn)程監(jiān)督將堅實落地。智慧工地在工程項目實施的過程中，以物聯(lián)智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)以及手段為基礎(chǔ)，每一個子系統(tǒng)終端如同多雙觸手，賦予了終端現(xiàn)場人、機(jī)、料、法、環(huán)等多項要素以智能，對整個施工過程進(jìn)行精準(zhǔn)的模擬和設(shè)計，增加過程的可視化程度，建立起一套科學(xué)管理智能生產(chǎn)的信息化生態(tài)圈，能夠在出現(xiàn)質(zhì)量問題時及時追責(zé)并處理，進(jìn)一步保證整個建筑工程的質(zhì)量。以上是智能互聯(lián)的真實體現(xiàn)，也是構(gòu)建智慧工地的核心所在。在項目實施過程中，智慧工地以物聯(lián)網(wǎng)智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)和手段為基礎(chǔ)。每個子系統(tǒng)終端就像多雙觸手，為終端現(xiàn)場的人、機(jī)、物、法、環(huán)境等諸多要素提供智能，使得準(zhǔn)確模擬設(shè)計整個施工過程，增加過程的可視化，建立科學(xué)管理智能生產(chǎn)的信息化生態(tài)系統(tǒng)，及時跟蹤追責(zé)和處理質(zhì)量問題，進(jìn)一步保證整個建筑工程的質(zhì)量。以上即為智能互聯(lián)的真實體現(xiàn)，也是智慧工地建設(shè)的核心所在。

3.2 提高現(xiàn)場工作的執(zhí)行效率

綜合應(yīng)用BIM、云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、移動設(shè)備、智能應(yīng)用等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)[14]，讓施工現(xiàn)場更加透徹，更加全面地了解整個項目的重點、難點，對于管理人員分配工作人員和物料有很大的作用，避免資源的浪費，而且能夠通過視頻監(jiān)控內(nèi)容，提前發(fā)現(xiàn)問題，及時處理問題，極大的程度上阻止了工作滯后的情況發(fā)生。比如現(xiàn)場人力物力的調(diào)動，根據(jù)大數(shù)據(jù)的體現(xiàn)和智能化的深入，制定更好的施工方式，讓更多人群去適應(yīng)智慧工地帶來的便利，從而使得工作效率會越來越高。

3.3 優(yōu)化企業(yè)管理工作

將傳統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)域與人工智能、大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合到一起，在智能數(shù)據(jù)采集和科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，利用三維設(shè)計和信息化管理平臺對施工過程進(jìn)行精確設(shè)計和模擬，建立集成的信息管理模型，實現(xiàn)對整個施工過程的可視化控制。借助云平臺、大數(shù)據(jù)、人工智能等手段，對項目收集、記錄的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，為項目管理和決策提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步優(yōu)化投入資源，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。有利于搞好企業(yè)內(nèi)部管理和改革。同時，在這些施工現(xiàn)場的建設(shè)中不斷采取創(chuàng)新措施，進(jìn)一步提高企業(yè)內(nèi)部管理的準(zhǔn)確性、深度和廣度，并且進(jìn)一步幫助企業(yè)內(nèi)部的決策分析以及風(fēng)險管控，能使建筑企業(yè)內(nèi)部的管理模式進(jìn)一步升級。

4 “智慧工地”的建設(shè)方法

智慧工地是利用施工資源對信息系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)的計算分析，是一種工廠對于現(xiàn)場的管理方法，此方法具有現(xiàn)代化、信息化及集成一體化的優(yōu)勢。形成了以工程建設(shè)項目為主要任務(wù)，配合工地員工實名制考核信息、視頻監(jiān)控信息、現(xiàn)場環(huán)境粉塵檢測信息和運輸車輛監(jiān)測信息和起重機(jī)械考察信息。共同構(gòu)建出一套企業(yè)、二級單位、項目三項智慧控制服務(wù)平臺。

4.1 整合資源，重點建設(shè)智慧工地監(jiān)管云平臺

智慧工地項目的一個關(guān)鍵條件，是對監(jiān)管云平臺的搭建，監(jiān)管云平臺是數(shù)據(jù)信息綜合分析的靈魂。以創(chuàng)建一個共享共建、互通互聯(lián)、綜合應(yīng)用的工地監(jiān)管生態(tài)系統(tǒng)為終極目標(biāo)。根據(jù)此建設(shè)思路，再對相關(guān)人員、機(jī)械設(shè)備、環(huán)境等進(jìn)行更加細(xì)微的監(jiān)管子系統(tǒng)，改變之前原有模式的人與人之間，物體之間以及人與物之間各種信息的協(xié)調(diào)整合、共享共用和相互融合，這是新的云平臺搭建的核心關(guān)鍵。也是智慧工地項目成功的保障[15]。

4.2 制度護(hù)航

項目的正常穩(wěn)定地推進(jìn)需要做到幾點，一是對于體制系統(tǒng)的完善，只有體制系統(tǒng)完善了才能提高工作效率，需要相關(guān)部門將智慧工地的建設(shè)成果歸算到相關(guān)個人的考核之中，制定一套獎懲措施。二是輿論宣傳，需要進(jìn)行大力宣傳和普及。宣傳的形式可以通過組織實地觀看效果和舉辦交談會等多種形式，需要加強各單位之間和單位內(nèi)部之間對于智慧工地建設(shè)思路的認(rèn)同，并積極引導(dǎo)大家參與進(jìn)來，將大家的智慧集中起來，共同創(chuàng)建更加科學(xué)合理的智慧工地。

5 “智慧工地”的應(yīng)用示例

5.1 用工實名制與工資支付

實名監(jiān)督系統(tǒng)如圖3所示。企業(yè)對工地人員進(jìn)行考核的方法采用移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并且建立相關(guān)管理應(yīng)用平臺來更加完善解決各方面群體的管理問題，做到既可以對工地工作人員的信息進(jìn)行統(tǒng)計、共享和利用，又可以減少勞務(wù)糾紛事件的發(fā)生，這完全符合公司對于員工管理的要求，可以大大提高勞務(wù)管理的效率，進(jìn)而使企業(yè)的合作協(xié)調(diào)和勞動力資源共享的優(yōu)勢更充分地發(fā)揮出來，從而實現(xiàn)增強企業(yè)核心競爭力的遠(yuǎn)大目標(biāo)。

圖3 農(nóng)民工實名制監(jiān)管系統(tǒng)

勞務(wù)管理是在研究智慧工地項目中不可或缺的一部分。在施工期間，對于施工地應(yīng)進(jìn)行封閉圍欄，在施工出入口配備人臉識別系統(tǒng)門禁并配備全套監(jiān)控設(shè)備，保證外來人員不能進(jìn)入到施工場地。

企業(yè)進(jìn)行勞務(wù)人員的實名制及個人身份信息的統(tǒng)計確認(rèn)，再根據(jù)工人的身份信息，對其進(jìn)行工種、性別、年齡等各方面劃分，從而進(jìn)行團(tuán)隊結(jié)構(gòu)優(yōu)化[16]。建立的勞務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，可以準(zhǔn)確地繪制勞動力分布曲線，根據(jù)曲線就可以更加合理地在不同時間段內(nèi)分配勞動力，優(yōu)化了勞動力使用，可以有效地避免出工不出力的情況。采用虹膜系統(tǒng)門禁不僅可以防止外來無關(guān)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場，也可以有效地對施工人員進(jìn)行考勤打卡，督促了施工人員的工作，也在一定程度上避免了工資結(jié)算可能出現(xiàn)的勞資糾紛[17-18]。

5.2 環(huán)境控制系統(tǒng)

近些年，全國各地管理單位，正在逐漸將揚塵、噪聲監(jiān)測系統(tǒng)歸入到傳統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)域施工要求之中，管控內(nèi)容包括大氣顆粒物濃度、環(huán)境溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓及噪聲等多項環(huán)境參數(shù)，監(jiān)測系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器、數(shù)據(jù)顯示器、無線傳輸、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和信息監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)成的，依靠自動化監(jiān)測的相關(guān)設(shè)備，對現(xiàn)場范圍內(nèi)的環(huán)境指標(biāo)問題進(jìn)行實時的檢測，及時將結(jié)果傳入終端的網(wǎng)絡(luò)平臺，相關(guān)負(fù)責(zé)人將通過智能電子設(shè)備在第一時間收到參數(shù)，并立即進(jìn)行相應(yīng)的處理(見圖4)。從而減少了相關(guān)管理人員需要按時到現(xiàn)場查看相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)，通過記錄、計算再進(jìn)行相關(guān)解決方案的制定，同時，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)定各項環(huán)境指標(biāo)的上限報警值，達(dá)到上限后第一時間報警，實現(xiàn)全方位綜合處理。使各相關(guān)部門可以在最短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，實時地掌握現(xiàn)場的工作開展情況。

圖4 環(huán)境控制系統(tǒng)

例如浙江臺州移動智慧工地項目，2019年4月中國移動與臺州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局簽訂合同，服務(wù)期限三年。該項目是臺州移動投資建設(shè)的基于5G、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)建筑業(yè)管理業(yè)務(wù)所需各種應(yīng)用的云平臺。住建管理部門及各施工和建設(shè)單位均以本項目平臺作為唯一出入口進(jìn)行接入和監(jiān)管。其中的揚塵監(jiān)測聯(lián)動系統(tǒng)具備以下優(yōu)點：

(1)技術(shù)先進(jìn)性。采用當(dāng)今最前沿的工業(yè)級NB-IoT智能終端設(shè)備，打破以專線、藍(lán)牙、RFID射頻技術(shù)為主的傳統(tǒng)做法，既提升了施工靈活性和便利性，又降低了企業(yè)成本(見圖5)。

圖5 智慧工地高效運轉(zhuǎn)原理圖

(2)改善民生。聯(lián)合環(huán)保部門，響應(yīng)政府“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”計劃，全省首個有效解決工地環(huán)境污染防控和治理的信息化項目；實時有效監(jiān)管，24小時在線的遠(yuǎn)程監(jiān)測，數(shù)據(jù)異動自動報警，使政府不再依靠抽檢等落后手段，改善監(jiān)管成本和效率。

(3)物聯(lián)網(wǎng)收入。首批建設(shè)162家重點工地，帶來物聯(lián)網(wǎng)收入200萬。

6 結(jié) 語

“智慧城市”概念和應(yīng)用逐漸普及之后，諸多國家將依照本國的發(fā)展?fàn)顩r制定智慧城市實施方案，如新加坡的“智慧國計劃”、韓國的“U-CITY計劃”。隨著智慧城市的構(gòu)建逐漸走向精細(xì)化，出現(xiàn)了很多細(xì)分的智慧行業(yè)，其中工程建設(shè)領(lǐng)域的信息化、智慧化發(fā)展最為突出。由智慧城市衍生出智慧工地項目水到渠成。

在這種趨勢下，智慧工地的內(nèi)涵正在被人們更為精準(zhǔn)的認(rèn)知理解，從而構(gòu)造符合實際情況的智慧工地的設(shè)計和實施的原則，在原則的指導(dǎo)下合理化地推進(jìn)智慧工地項目建設(shè)。

基于互聯(lián)網(wǎng)+下的智慧工地項目，采用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為傳統(tǒng)的工程建設(shè)領(lǐng)域帶來信息技術(shù)的全面革新?；ヂ?lián)網(wǎng)+下的智慧工地利于行業(yè)的良性發(fā)展，同時也是一項規(guī)模宏大，任務(wù)艱巨的系統(tǒng)工程。作為智慧城市中最重要的一環(huán)，智慧工地的發(fā)展應(yīng)當(dāng)大膽創(chuàng)新，萬眾聯(lián)合，從而為傳統(tǒng)建筑行業(yè)這一偉大變革添磚加瓦，為中國夢、安全夢保駕護(hù)航。