吳興元 （中鐵十四局集團(tuán)有限公司市政工程分公司，山東 青島 266700）

1 引言

在構(gòu)建新型城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略背景下，為了滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展需求，現(xiàn)代化類型的建筑工程項(xiàng)目數(shù)量持續(xù)增加，給我國建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來了諸多機(jī)遇，同時也加速了建筑市場整體發(fā)展方向的改變[1-2]。建筑企業(yè)需持續(xù)增強(qiáng)市場競爭能力，除了需要具備足夠的建設(shè)資金外，還需具有完善的工程管理體制和新興的技術(shù)手段。為了全面推動建筑工程施工的現(xiàn)代化發(fā)展，就必須合理地借助物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、圖像處理等先進(jìn)技術(shù)，建立智慧工地體系。智慧工地是指建設(shè)人員在施工過程中，運(yùn)用現(xiàn)代化和信息化手段，對施工項(xiàng)目進(jìn)行精確化設(shè)計(jì)、全方位跟蹤的施工輔助方法[3-4]。在“物聯(lián)網(wǎng)+”的時代環(huán)境下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工建設(shè)方面的實(shí)踐應(yīng)用，為智慧工地的建設(shè)和項(xiàng)目施工體系的優(yōu)化提供了全新、可實(shí)踐性強(qiáng)的發(fā)展方向。

本文首先介紹了智慧工地基本理論知識，然后介紹了平度某項(xiàng)目工程概況，最后以平度項(xiàng)目工地為例，詳細(xì)介紹了該項(xiàng)目的智慧工地建設(shè)情況。在智慧工地建設(shè)的理論、架構(gòu)、內(nèi)容、目標(biāo)、應(yīng)用等方面做了直觀的展示。

2 智慧工地基本理論

智慧工地借助技術(shù)更新速度快、各種信息融合的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如BIM（建筑信息模型）、大數(shù)據(jù)分析、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云存儲等現(xiàn)代技術(shù)[6]，結(jié)合各類智能終端、移動終端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各類施工信息的獲取、分析、匯總和預(yù)判，從而徹底改變施工現(xiàn)場人力大于腦力思考的情況，切實(shí)幫助施工單位解決遠(yuǎn)程管理困難、面廣人少以及無法落實(shí)監(jiān)督機(jī)制等一系列問題。使得與項(xiàng)目施工相關(guān)的每一個子系統(tǒng)都變得更加靈活，將智能特性賦予施工工地現(xiàn)場的工作人員管理、施工管理、施工原材料、施工建設(shè)設(shè)備、環(huán)境管理等多個相關(guān)環(huán)節(jié)。最后對數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可視化、智能化的管理，實(shí)現(xiàn)動態(tài)展示、分析預(yù)警。在智慧工地的建設(shè)中，被賦予“智慧”的意義，全面實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)及線、由線到面的多方位高度聯(lián)動，以此促進(jìn)建筑行業(yè)的技術(shù)革新，智慧工地建設(shè)的流程如圖1。

圖1 智慧工地建設(shè)流程

3 平度某項(xiàng)目智慧工地建設(shè)

3.1 平度某項(xiàng)目工程概況

該項(xiàng)目位于平度市，為目前平度市在建規(guī)模最大的安置房項(xiàng)目，主要包括高層住宅21 棟；公共配套樓1 棟；配套幼兒園1棟，地上3層。該項(xiàng)目效果圖如圖2所示。

圖2 平度某項(xiàng)目效果圖

3.2 智慧工地設(shè)計(jì)概況

該項(xiàng)目智慧工地根據(jù)實(shí)際需求，搭建了如圖3 所示的系統(tǒng)架構(gòu)，圍繞全生命周期建立一個支撐現(xiàn)場管理、智能監(jiān)測、協(xié)同互聯(lián)、知識共享的現(xiàn)代化現(xiàn)場管理信息化系統(tǒng)。

圖3 平度某項(xiàng)目智慧工地系統(tǒng)架構(gòu)

3.3 平度某項(xiàng)目智慧工地建設(shè)詳述

該項(xiàng)目智慧工地平臺的功能圍繞人員管理、設(shè)備管理、質(zhì)量安全監(jiān)管、綠色施工、進(jìn)度管理及多方協(xié)同管理展開，實(shí)現(xiàn)對工地現(xiàn)場人員、環(huán)境、設(shè)備、流程所有施工信息的獲取，并通過GIS 的形式實(shí)現(xiàn)信息可視化、智能化的管理。對所有采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動態(tài)展示、分析預(yù)警、閾值報(bào)警，并按照工地的組織結(jié)構(gòu)權(quán)限與類別進(jìn)行劃分和設(shè)定，實(shí)現(xiàn)分類數(shù)據(jù)的有效監(jiān)管。項(xiàng)目部可通過該平臺建立的桌面應(yīng)用、大屏、手機(jī)APP 及觸摸屏來查詢數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)隨時隨地的跟蹤與管理。圖4為該智慧工地云平臺主界面。

圖4 智慧工地云平臺主界面

3.3.1 人員管理

人員管理主要圍繞施工現(xiàn)場的勞務(wù)人員、項(xiàng)目管理人員進(jìn)出施工場區(qū)進(jìn)行可視化管理，防范非法人員進(jìn)入工地。通過對閘機(jī)處的視頻進(jìn)行行為分析，基于智能圖像識別技術(shù)，可以判斷人員安全帽佩戴是否規(guī)范，結(jié)合紅外采集入場人員體溫并記錄實(shí)現(xiàn)防疫管理；施工過程管控可以幫助管理人員更好地了解勞務(wù)工人的施工時長，在規(guī)定時間是否外工地等信息，評估施工工效及風(fēng)險。圖5為平臺視頻監(jiān)控圖，圖6為人員管理現(xiàn)場及圖像識別圖。

圖5 平臺視頻監(jiān)控

圖6 人員管理現(xiàn)場圖

3.3.2 設(shè)備管理

對該智慧工地的設(shè)備管理主要包括塔吊管理、升降機(jī)監(jiān)控、車輛管理、視頻監(jiān)控、紅外對射等內(nèi)容。

①塔吊監(jiān)控。通過在塔吊上布置高度、幅度、重量、回轉(zhuǎn)、傾角、風(fēng)速等一系列傳感器，實(shí)時監(jiān)控塔吊的運(yùn)行工況，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)塔吊超載、超力矩報(bào)警及區(qū)域保護(hù)，以此杜絕塔吊的違規(guī)使用。因現(xiàn)場的塔吊均涉及交叉施工，所以需要設(shè)置群塔防碰撞功能。塔吊監(jiān)控流程圖如圖7所示。

圖7 塔吊監(jiān)控流程圖

②升降機(jī)監(jiān)控。該項(xiàng)目有高層建筑，需要使用施工升降機(jī)輔助施工。對司機(jī)身份進(jìn)行識別驗(yàn)證，可以防止非法人員操作，減少作業(yè)風(fēng)險。通過采集施工升降機(jī)的重量、速度、高度、門限位、傾角等數(shù)據(jù)，能夠有效預(yù)防升降機(jī)超重、超速、上限位等安全事故隱患，圖8 為平臺升降機(jī)監(jiān)控流程圖。

圖8 平臺升降機(jī)監(jiān)控流程圖

③車輛管理。為了對進(jìn)出車輛進(jìn)行管理，在工地的車輛進(jìn)出口加裝出入監(jiān)控，實(shí)時統(tǒng)計(jì)進(jìn)出車輛。另外為了保證工地安全，還可設(shè)置黑名單防止非法車輛進(jìn)入工地。同時項(xiàng)目部可自行加裝洗車槽，保證工地的車輛干凈出場，以防對市容市貌造成影響。

④視頻監(jiān)控。當(dāng)前項(xiàng)目工地已在現(xiàn)場出入口、施工區(qū)、加工區(qū)、辦公區(qū)和主體施工作業(yè)面等重點(diǎn)部位安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將該視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接入到平臺中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)督監(jiān)管。

⑤紅外對射。對施工場內(nèi)危險區(qū)域（四口五臨邊）架設(shè)紅外射儀，在人員穿越該區(qū)域時，紅外對射探測到穿越人員，本地聲光報(bào)警器即刻發(fā)出聲光警報(bào)提醒，同時平臺產(chǎn)生相應(yīng)的區(qū)域報(bào)警信息，提示相關(guān)安全負(fù)責(zé)人到該區(qū)域處理。

3.3.3 質(zhì)量安全管理

在上述設(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，還要加強(qiáng)對人員安全意識和技能培訓(xùn)進(jìn)行管理，從源頭上保障安全、質(zhì)量。

①巡檢日志。項(xiàng)目人員在現(xiàn)場巡查的時候隨時記錄巡檢日志并上傳問題，也可隨時發(fā)起整改，管理人員可在智慧平臺上跟進(jìn)整改的過程和結(jié)果，并對整改的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，幫助管理人員能夠更好地排查和分析問題。

②資料共享?，F(xiàn)場的各種技術(shù)、安全、質(zhì)量等文檔及規(guī)章制度可隨時上傳至大數(shù)據(jù)平臺，可供相關(guān)人員實(shí)時查閱，可以及時傳遞最新信息，實(shí)現(xiàn)隨時隨地學(xué)習(xí)、掌握工地信息。

如圖9 所示的該智慧工地安全巡檢頁面，可通過手機(jī)創(chuàng)建或提交安全巡檢問題，并在此頁面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。包括問題數(shù)量、安全問題趨勢、安全類型數(shù)量、最新動態(tài)、檢查人排行榜等。通過點(diǎn)擊最新動態(tài)的內(nèi)容，可查看安全巡檢上傳的信息，包括日志創(chuàng)建時間、巡檢的內(nèi)容、上傳的圖片、記錄人、整改人、整改時間等。

圖9 智慧工地巡檢頁面

3.3.4 綠色施工

智慧工地需要考慮綠色施工內(nèi)容，建設(shè)平臺需要實(shí)時顯示環(huán)境數(shù)據(jù)，從而并對超標(biāo)環(huán)境和能耗進(jìn)行治理。

①環(huán)境監(jiān)測。利用揚(yáng)塵噪音監(jiān)測設(shè)備，對PM2.5/10 等空氣污染源，噪音污染源及溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測，并設(shè)置閾值，當(dāng)超標(biāo)時報(bào)警提醒。目前該工地已有一臺揚(yáng)塵噪音監(jiān)測設(shè)備供使用。

②噴淋控制。當(dāng)揚(yáng)塵噪音監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的PM2.5/10等顆粒物超標(biāo)時，可通過與霧炮、地面噴淋、塔吊噴淋等設(shè)備聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)手動噴淋、自動噴淋（揚(yáng)塵噪音設(shè)備監(jiān)測到超標(biāo)報(bào)警后自動噴淋）、定時（根據(jù)施工時間）噴淋作業(yè)，治理現(xiàn)場、優(yōu)化工地環(huán)境，圖10為現(xiàn)場噴淋系統(tǒng)。

圖10 現(xiàn)場噴淋系統(tǒng)

通過揚(yáng)塵噪音監(jiān)測子系統(tǒng)，可以查看PM2.5/10的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供當(dāng)前及過去24h 的監(jiān)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；設(shè)置報(bào)警參數(shù)，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到該數(shù)值后進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警與數(shù)據(jù)推送；同時可以對未來72h 的天氣和環(huán)境進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)內(nèi)容包括天氣、溫度、PM2.5/10、風(fēng)速等數(shù)據(jù)信息，供工地相關(guān)人員對環(huán)境做出預(yù)判，提前做好應(yīng)對措施。

3.3.5 進(jìn)度管理

智慧工地平臺可將工地的施工計(jì)劃、對應(yīng)的責(zé)任人導(dǎo)入系統(tǒng)中，在施工過程中可隨時更新施工進(jìn)度，管理人員無需到場，即可實(shí)時開進(jìn)度會議。圖11 為進(jìn)度管理子系統(tǒng)頁面，圖中可以看到某個階段的開始與結(jié)束時間，關(guān)鍵數(shù)據(jù)一目了然，對項(xiàng)目進(jìn)行動態(tài)控制和調(diào)整。通過數(shù)據(jù)的對比分析，及時了解進(jìn)度，過慢時采取必要措施，保證工程項(xiàng)目如期交付。

3.3.6 項(xiàng)目協(xié)同

施工不僅僅是施工單位一方的責(zé)任，還與監(jiān)管部門、建設(shè)單位、監(jiān)理單位等部門的管理密切相關(guān)，實(shí)時的視頻會議互動既有助于加強(qiáng)溝通，提高管理質(zhì)量與施工效率，也有助于實(shí)時反饋信息，提高施工質(zhì)量，提高用戶滿意度。

4 結(jié)束語

信息技術(shù)迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為建筑新興技術(shù)之一，智慧工地的建設(shè)已成為建筑工程行業(yè)的必然趨勢。本文通過對智慧工地的理論介紹，并以平度某項(xiàng)目智慧工地建設(shè)為例，詳細(xì)介紹了該智慧工地的建設(shè)情況，充分說明了智慧工地的高效性與必要性。智慧工地的建設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)管與設(shè)備聯(lián)合動作，對設(shè)備、材料、施工質(zhì)量及進(jìn)度的管理可以提高應(yīng)急響應(yīng)速度與事件的處置速度，由此形成技管、人管、聯(lián)管、物管、安管五管合一的立體化管控格局，使被動式管理轉(zhuǎn)換為主動式智能化管理，有效提高施工現(xiàn)場的管理水平和管理效率。在今后的建筑工程施工中，施工管理者應(yīng)該充分利用智慧工地系統(tǒng)平臺，全面構(gòu)筑工地安全防線，最終實(shí)現(xiàn)施工建設(shè)的智能化與信息化。