阮翠玲

（中時(shí)訊通信建設(shè)有限公司，廣東廣州 510091）

1 智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)的概念

1.1 基本概念

智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)，是工程管理人員通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、BIM 技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，科學(xué)管理工程資料傳送、材料采購、施工人員等工作，建立信息共享平臺(tái)、實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，提升建筑施工效率、質(zhì)量及安全。

1.2 智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的重要性

（1）提升施工現(xiàn)場的管理效率。在管理建筑施工現(xiàn)場，該系統(tǒng)可有效傳遞、共享施工信息，促進(jìn)工程順利開展。施工人員實(shí)時(shí)接收并發(fā)送現(xiàn)場管理數(shù)據(jù)，確保各部門溝通的有效性，提升施工現(xiàn)場的管理效率。

（2）降低施工事故率，實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑施工現(xiàn)場，記錄施工人員的操作行為，提前預(yù)防潛在的安全事故。利用智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)，可以完成部分施工任務(wù)，降低安全事故率。

（3）優(yōu)化建筑施工方案。施工之前，施工人員借助BIM 技術(shù)模擬施工，預(yù)防施工過程的潛在問題，如環(huán)境影響、人為影響因素，均可以提前制訂預(yù)防性措施，最大限度提升建筑施工效率。

（4）增加施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。將智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用到施工現(xiàn)場，可以正常開展施工項(xiàng)目的建設(shè)任務(wù)，提前預(yù)防潛在問題，加大各部門的溝通力度，進(jìn)一步提升現(xiàn)場施工效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

2 目前建筑施工現(xiàn)場管理存在的問題

2.1 部門信息傳輸時(shí)效性不足

建筑施工現(xiàn)場管理工作應(yīng)當(dāng)落實(shí)到施工全過程，這涉及到復(fù)雜的管理內(nèi)容，并且要層級(jí)上報(bào)施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，增加了管理難度。當(dāng)前，部分施工企業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)的管理模式，以人力記錄和整合數(shù)據(jù)，以文本方式共享信息，延長了信息傳遞時(shí)間。經(jīng)過層級(jí)傳遞，還會(huì)增加數(shù)據(jù)信息的丟失率。施工管理人員未掌握施工現(xiàn)場的具體情況，嚴(yán)重影響施工流程的完善性，耽誤工程進(jìn)度。

2.2 傳統(tǒng)管理模式的安全隱患大

建筑施工人員多以農(nóng)民工為主，文化水平普遍較低，安全意識(shí)薄弱，且施工現(xiàn)場沿用傳統(tǒng)的管理模式，缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)制、施工防護(hù)措施，增加了現(xiàn)場施工的安全隱患。

3 智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)在施工現(xiàn)場管理中的應(yīng)用

智慧工地信息系統(tǒng)，涉及到監(jiān)管平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心、信息采集，其系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 智慧工地信息系統(tǒng)

3.1 項(xiàng)目信息

項(xiàng)目信息功能主要是動(dòng)態(tài)錄入、查詢、編輯各項(xiàng)基本信息，查詢各類施工文件的信息，存儲(chǔ)人員信息。

3.2 人員管理

（1）實(shí)名制管理。在人員管理體系中，實(shí)名制管理，不僅能加強(qiáng)人員的約束能力，還可以規(guī)范項(xiàng)目管理，降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

（2）人員追蹤定位?；趹?yīng)用場景要求，通過定位技術(shù)采集人員實(shí)時(shí)的位置信息，明確各區(qū)域分配的人員情況。如果發(fā)現(xiàn)無關(guān)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，維護(hù)現(xiàn)場安全。

（3）門禁考核管理。該功能要聯(lián)合實(shí)名制管理，使用智能閘機(jī)、移動(dòng)考勤軟件，自動(dòng)化管理人員考勤。通過門禁考核管理，還可以抓拍現(xiàn)場人員的打卡過程，降低考勤管理難度。還能查詢?nèi)藛T進(jìn)出現(xiàn)場的時(shí)間，通報(bào)考勤天數(shù)不達(dá)標(biāo)的人員。

（4）人員安全教育。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展安全教育，降低安全事故率，比如打造虛擬現(xiàn)實(shí)場景、演示坍塌事故、高處墜落事故等。同時(shí)，要完善實(shí)名制安全教育記錄系統(tǒng)，強(qiáng)化人員管理效果。

3.3 特種設(shè)備管理

（1）升降機(jī)管理。通過升降機(jī)安全監(jiān)控管理子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行情況，查詢歷史數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示升降機(jī)的工作參數(shù)圖表，包括載重量、提升高度、額定能力等。當(dāng)系統(tǒng)檢測出現(xiàn)超限超載情況時(shí)，平臺(tái)向責(zé)任單位傳輸報(bào)警信號(hào)。

（2）塔吊管理。塔吊管理子系統(tǒng)能夠以圖表的形式動(dòng)態(tài)顯示塔吊的運(yùn)行情況，結(jié)合系統(tǒng)分析的預(yù)警數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測防碰撞。系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程控制功能，可隨時(shí)查看塔吊吊鉤的監(jiān)控視頻，避免發(fā)生盲吊、隔山吊所導(dǎo)致的事故。如果監(jiān)測出超載或超限問題，平臺(tái)將傳輸報(bào)警信號(hào)。

3.4 安質(zhì)管理

（1）排查安全隱患。通過該項(xiàng)功能的子系統(tǒng)，自定義安全隱患排查清單，巡檢人員通過移動(dòng)端上傳現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的安全隱患，自動(dòng)生成整改單，發(fā)送至責(zé)任部門，由責(zé)任部門整改并上傳整改情況，最后閉環(huán)發(fā)送巡檢部門。巡檢部門根據(jù)整改依據(jù)進(jìn)行復(fù)查，保證整改的到位性。完成復(fù)查后，應(yīng)當(dāng)明確合格指標(biāo)。如果審查未通過，則要求責(zé)任部門繼續(xù)整改。

（2）視頻監(jiān)控。通過視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)監(jiān)控視頻，多個(gè)監(jiān)控畫面同步回放。傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)雖可展示多個(gè)畫面，但無法提供詳細(xì)監(jiān)控點(diǎn)位，可利用傾斜攝影技術(shù)還原施工現(xiàn)場，現(xiàn)場攝像頭以錨點(diǎn)方式關(guān)聯(lián)展示，實(shí)時(shí)調(diào)取現(xiàn)場監(jiān)控畫面。

（3）質(zhì)量問題檢查。利用質(zhì)量問題檢查子系統(tǒng)，以不同形式上傳現(xiàn)場檢查的質(zhì)量隱患，向責(zé)任部門推送整改單查看整改情況。同時(shí)統(tǒng)計(jì)問題整改、質(zhì)量檢查、問題預(yù)警，以報(bào)表方式導(dǎo)出。

（4）臨邊防護(hù)。在危險(xiǎn)性較高的臨邊區(qū)域設(shè)置紅外探頭，通過紅外光束在邊界形成保護(hù)網(wǎng)。如果無關(guān)人員接近警示區(qū)域，則能立即警示，并提示施工人員注意安全防護(hù)。系統(tǒng)桌面端位置設(shè)置報(bào)警提示，實(shí)時(shí)向責(zé)任部門推送報(bào)警信號(hào)。

（5）深基坑監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容包括地下水分布、深層土體位移、支護(hù)體系等。通過深基坑監(jiān)測子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測深基坑施工全過程，系統(tǒng)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)推送預(yù)警信息，預(yù)防安全事故，降低安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。如發(fā)現(xiàn)異常情況，子系統(tǒng)可向責(zé)任部門推送報(bào)警信號(hào)。

（6）高支模監(jiān)測。在高支模系統(tǒng)上設(shè)置傳感器，動(dòng)態(tài)監(jiān)測高支模施工模板的支架系統(tǒng)變形、模板沉降、整體位移、立桿軸力等情況，避免安全事故。高支模監(jiān)測子系統(tǒng)能夠監(jiān)測、分析、預(yù)警數(shù)據(jù)，特別是立桿水平位移、模板不均勻沉降、支撐體系傾斜、立桿軸力等參數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)時(shí)推送報(bào)警信號(hào)至責(zé)任部門。

（7）高邊坡監(jiān)測。高邊坡地震災(zāi)害的危險(xiǎn)性較大，很有可能引發(fā)惡性事故，因此邊坡穩(wěn)定性需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，評(píng)估周邊建筑物的災(zāi)害影響。通過高邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)，包含實(shí)時(shí)監(jiān)測功能、數(shù)據(jù)分析功能，全方位監(jiān)測降雨量、位移等危害，如果發(fā)現(xiàn)異常監(jiān)測數(shù)據(jù)，要向責(zé)任部門推送報(bào)警信號(hào)。

（8）智能測量。為了消除傳統(tǒng)測量方式的弊端，以智能測量工具進(jìn)行檢測，自動(dòng)讀取、傳輸測量數(shù)據(jù)，判斷質(zhì)量隱患，提升測量工具的智能化水平，減少人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，形成高效的檢測模式。

（9）大體積混凝土溫度測量。通過自動(dòng)采集傳輸大體積混凝土的溫度信息，包括環(huán)境溫度、混凝土內(nèi)外部溫度差、澆筑體溫度峰值等。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過溫度控制閾值，則推送報(bào)警信號(hào)至責(zé)任部門。

（10）車輛進(jìn)出管理。通過電子與信息技術(shù)對(duì)進(jìn)出工地車輛實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線管理，動(dòng)態(tài)采集車輛進(jìn)出場信息，隨時(shí)查詢車輛進(jìn)出運(yùn)行記錄。車輛離開施工現(xiàn)場時(shí)，自動(dòng)識(shí)別并開啟道閘，記錄車輛進(jìn)出場時(shí)間，保證車輛通行的安全性。

3.5 環(huán)境管理

（1）預(yù)警災(zāi)害性天氣。通過天氣預(yù)警子系統(tǒng)，聯(lián)動(dòng)預(yù)報(bào)預(yù)警資料、基礎(chǔ)探測資料，及時(shí)預(yù)警災(zāi)害性天氣，降低災(zāi)害性天氣的影響。

（2）揚(yáng)塵與噪聲監(jiān)測的應(yīng)用。通過監(jiān)測子系統(tǒng)對(duì)工地監(jiān)測點(diǎn)的噪聲和揚(yáng)塵數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，綜合查詢各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，預(yù)警環(huán)境超標(biāo)情況，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)空氣污染超標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)聯(lián)動(dòng)除塵設(shè)備，并向責(zé)任部門推送報(bào)警信號(hào)，提示工程人員更改作業(yè)方式，做好降噪防塵工作。

3.6 物料管理

（1）采用棒材計(jì)數(shù)方式。通過計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)、智能終端設(shè)備拍攝和選取照片，通過圖像信息處理技術(shù)，智能識(shí)別棒材數(shù)量。參考圖像時(shí)間查詢相關(guān)驗(yàn)收記錄，獲取準(zhǔn)確的主材查驗(yàn)結(jié)果。

（2）地磅稱重方式?，F(xiàn)場驗(yàn)收大宗物料時(shí)，以傳感器稱重，所有車輛明確貨物重量。地磅稱重子系統(tǒng)，參考實(shí)際情況查詢數(shù)據(jù)，明確車輛班次，進(jìn)出場時(shí)間，組合查詢多個(gè)條件。

（3）出入庫管理。利用出入庫管理子系統(tǒng)，參照供貨清單生成二維碼，通過二維碼掃描，記錄設(shè)備材料的出入庫情況，形成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

3.7 特色應(yīng)用管理

（1）基建期的數(shù)字化移交管理。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)建立BIM 模型，以通用模型方式細(xì)化復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、重難點(diǎn)部位，優(yōu)化施工方案，模擬施工工藝水平，確定技術(shù)工藝、施工方案的可視化交底。參照施工過程采集的信息，搭建數(shù)字化移交平臺(tái)，保證達(dá)到施工管理要求。完成工程建設(shè)之后，移交數(shù)字產(chǎn)品、實(shí)體工程，保障后續(xù)工作開展的實(shí)效性。

（2）動(dòng)態(tài)模擬施工進(jìn)度。使用軟件編制計(jì)劃表格，提取工程名稱信息，將提取信息顯示為進(jìn)度計(jì)劃甘特圖（圖2）。基于BIM 模型，使用不同顏色推演構(gòu)件生產(chǎn)到使用的全過程。按照施工完成度，參考構(gòu)件信息的錄入時(shí)間，對(duì)比計(jì)劃進(jìn)度、實(shí)際進(jìn)度，推送預(yù)警信號(hào)。

圖2 A工程施工進(jìn)度計(jì)劃

（3）無人機(jī)的動(dòng)態(tài)巡檢。通過無人機(jī)巡檢子系統(tǒng)，提前設(shè)定無人機(jī)的飛行路線，將視頻資料傳送至終端平臺(tái)，及時(shí)應(yīng)用到安全隱患監(jiān)測、進(jìn)度管控等施工工序中。該子系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)上傳、存儲(chǔ)、展示主流視頻文件，在移動(dòng)端、桌面端實(shí)時(shí)播放。

（4）監(jiān)測實(shí)景物聯(lián)。采用三維激光掃描技術(shù)、傾斜攝影技術(shù)，采集空間外形輪廓數(shù)據(jù)，重構(gòu)建筑模型，與BIM 模型進(jìn)行對(duì)比，確保工地場景的高精度，對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行動(dòng)態(tài)化管理。

4 智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

4.1 獲取現(xiàn)場信息，減少安全隱患

利用智慧工地，系統(tǒng)可以全方位采集施工現(xiàn)場的信息，監(jiān)控和分析工程狀態(tài)，防止多方信息上報(bào)所致的信息傳輸效率低的問題。利用智能安全帽、視頻監(jiān)控、圖像處理技術(shù)、人體姿態(tài)檢測技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測施工人員的行為，減少施工現(xiàn)場的安全隱患。在建立施工安全保障體系時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證施工安全系統(tǒng)的先進(jìn)性，落實(shí)精細(xì)化管理模式。同時(shí)要保證施工現(xiàn)場信息的準(zhǔn)確性，加大安全監(jiān)管力度，細(xì)化監(jiān)管機(jī)制。

4.2 處理信息分散與丟失問題

施工企業(yè)注重信息系統(tǒng)的優(yōu)化，施工現(xiàn)場信息化，主要是采集、傳輸、使用施工過程的數(shù)據(jù)信息，將施工過程轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)，既可保障信息傳輸效率，又能提高信息使用效率。施工企業(yè)要提高總體管理水平和企業(yè)效益，需研發(fā)信息化軟件，同時(shí)要制訂嚴(yán)格的BIM 標(biāo)準(zhǔn)，確保各項(xiàng)目參建方可以向BIM 平臺(tái)傳輸、共享項(xiàng)目數(shù)據(jù)，通過BIM 技術(shù)改善信息化管理弊端，避免信息沖突、信息孤島等問題。

4.3 處理施工命令傳遞失誤問題

施工管理人員需優(yōu)化命令傳遞流程，在工程施工全過程中，BIM 技術(shù)可以保證各應(yīng)用軟件、各項(xiàng)目參建方信息傳遞的準(zhǔn)確性。施工管理人員采用圖像處理技術(shù)、人體檢測系統(tǒng)、智能安全帽技術(shù)，進(jìn)行全面采集、傳輸、反饋突發(fā)事件的信息，搭建移動(dòng)信息交互平臺(tái)，通過移動(dòng)終端傳送施工命令，盡量避免工程延期與返工現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

綜上所述，智慧工地的自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場的智能化管理，提高施工管理的精確化、實(shí)時(shí)化水平。結(jié)合建筑工程項(xiàng)目與智能化管控?cái)?shù)據(jù)，能夠確保施工現(xiàn)場管理的三維可視化效果，引入智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)，可以加強(qiáng)項(xiàng)目參建方的溝通與協(xié)調(diào)力度。在今后發(fā)展中，還要深入探索智慧工地自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵，學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代管理模式，加大施工現(xiàn)場、工地智慧元素的關(guān)聯(lián)性。