“智慧工地”在公路工程項(xiàng)目中應(yīng)用研究

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院,福州 350007)

引言

“智慧工地”是指構(gòu)建具有PC端和移動(dòng)端的“智慧工地云平臺(tái)”，對(duì)施工工地涉及到的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等方面實(shí)現(xiàn)信息化的有效監(jiān)管[1-6]。

簡單地說，就是讓建造工地通過物聯(lián)網(wǎng)、二維碼、BIM、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的應(yīng)用，具有“智慧”，減少對(duì)人的依賴，一方面能盡量減少人的不穩(wěn)定因素給工地管理帶來隱患，另一方面通過信息技術(shù)的應(yīng)用提高工地工作效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化管控，提高管理水平，降低企業(yè)管理成本。可以說，“智慧工地”將是工程項(xiàng)目管理必要的發(fā)展趨勢。目前，“智慧工地”在“點(diǎn)狀”或者“塊狀”(如房建領(lǐng)域)項(xiàng)目中應(yīng)用日益成熟[7-9]，公路工程項(xiàng)目一般是線性工程，涉及面廣，涉及到道路、橋梁及隧道工程，由于施工條件和環(huán)境的限制，不可預(yù)見因素多，施工控制點(diǎn)多，管理內(nèi)容跨度大，施工中存在一定的質(zhì)量和安全管理問題。本文從某實(shí)際公路工程項(xiàng)目出發(fā)，分析了“智慧工地”在此項(xiàng)目中的應(yīng)用情況，并對(duì)其隧道施工人員機(jī)械信息化管控技術(shù)優(yōu)化研究，提高其適用性和可推廣性，以期為其他類似工程提供參考。

1 “智慧工地”應(yīng)用分析

1.1 設(shè)計(jì)理念及總體架構(gòu)

基于系統(tǒng)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)參建各方的協(xié)同管理及建立高效智能監(jiān)管管理模式，“智慧工地”建立符合現(xiàn)代項(xiàng)目管理理念的工程項(xiàng)目管理體系。針對(duì)確定的項(xiàng)目管理體系，采用信息化手段固化應(yīng)用，協(xié)同管理，及時(shí)傳遞信息，提高工作效率。通過分解工作管理工作單元實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量、安全的動(dòng)態(tài)管理，從而建立范圍廣泛的、可視化的、動(dòng)態(tài)的輔助項(xiàng)目質(zhì)安監(jiān)管體系，為工程數(shù)據(jù)分析、溝通協(xié)調(diào)、問題解決等提供方便。

“智慧工地”搭建的信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)管控，設(shè)計(jì)理念及平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示?；诠こ涛锫?lián)網(wǎng)與信息技術(shù)建立云端信息平臺(tái)，并將應(yīng)用延伸至現(xiàn)場(移動(dòng)化微信應(yīng)用)，建立智能化，移動(dòng)化，預(yù)警化的業(yè)務(wù)監(jiān)督。對(duì)工程各工序作業(yè)進(jìn)行全方面動(dòng)態(tài)監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)工程單元的程序化、協(xié)作化、預(yù)警化監(jiān)控。

圖1 “智慧工地”設(shè)計(jì)理念及總體架構(gòu)

1.2 信息技術(shù)支持

“智慧工地”涉及到的信息技術(shù)范圍廣，包括物聯(lián)網(wǎng)、BIM、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)[10-14]。智慧工地信息技術(shù)支持結(jié)構(gòu)圖見圖2所示。

通過各種信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)工地的智慧管理。通過二維碼、RFID、傳感器[15]等實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的識(shí)別，再通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、無限通信網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，最后通過云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、中間件等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物品(包括人、機(jī)、料、法、環(huán))的自動(dòng)控制與智能管理。

圖2 智慧工地信息技術(shù)支撐結(jié)構(gòu)圖

2 背景工程介紹

2.1 工程概況

本背景工程為某國省干線公路工程，路線全長9.395km，項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度采用60km/h，雙向四車道，路基寬度18m，瀝青混凝土路面，主要工程量有：長隧道2座2 890m，大橋4座1 174m。

2.2 智慧工地構(gòu)建

2.2.1 信息總指揮中心建設(shè)

工地項(xiàng)目部設(shè)置信息總指揮中心(見圖3)，配置4IN1拼接大屏，匯聚顯示整個(gè)項(xiàng)目重要數(shù)據(jù)。同時(shí)設(shè)置了監(jiān)控、定位、環(huán)境監(jiān)測、車輛調(diào)度等幾大系統(tǒng)。配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)開通遠(yuǎn)程廣播、IP對(duì)講，協(xié)調(diào)調(diào)度，遠(yuǎn)程控制等功能,全面提升了項(xiàng)目的管控水平。

圖3 信息總指揮中心圖

2.2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

(1)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、視頻數(shù)字壓縮處理技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)和安全監(jiān)測技術(shù)，所采集視頻信號(hào)并入揮指中心大屏，項(xiàng)目管理人員可以有效加強(qiáng)建筑工地施工現(xiàn)場的安全防護(hù)管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)措施的落實(shí)情況，對(duì)施工操作工作面上的要素等實(shí)施有效監(jiān)控。

(2)網(wǎng)絡(luò)IP遠(yuǎn)程廣播系統(tǒng)

本系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)IP遠(yuǎn)程廣播系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)和通訊等技術(shù)，以傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)為基礎(chǔ)，由計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制管理的廣播系統(tǒng)。本廣播系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、實(shí)用性、兼容性、靈活性等功能。結(jié)合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)、視頻系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)指揮中心通過大屏視頻、語筒遠(yuǎn)程語音指揮各分中心管理、組織人員協(xié)同作業(yè)。為排難、施工、管理等方面提供一條更為快捷的信息通道。見圖4所示。

圖4 工地現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)

圖5 工地現(xiàn)場人車管理系統(tǒng)

2.2.3 路橋隧定位系統(tǒng)

(1)車輛、人員進(jìn)出管理系統(tǒng)

在隧道口設(shè)置人車分流，同時(shí)設(shè)置人臉識(shí)別裝置(見圖5)，人員和車輛進(jìn)出信息在信息中心及LED大屏上顯示，極大地方便了項(xiàng)目管理者對(duì)人員和機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)管控。

(2)GPS工程車輛定位系統(tǒng)

GPS工程車輛系統(tǒng)，通過采用最新的GPS定位技術(shù)+互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，構(gòu)建一個(gè)由指揮中心監(jiān)管各工地生產(chǎn)、車輛派遣、作業(yè)調(diào)度情況，同時(shí)協(xié)調(diào)工地用車，生成一套直觀的及時(shí)指揮調(diào)度、精確GPS定位的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。

(3)隧道人員定位系統(tǒng)

隧道人員移動(dòng)實(shí)時(shí)定位智能化管理系統(tǒng)系統(tǒng)(見圖6)：利用無線、有線通訊網(wǎng)絡(luò)作為主傳輸平臺(tái)，相應(yīng)的終端等設(shè)備與系統(tǒng)掛接，通過移動(dòng)定位管理平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)物體的全方位智能化管理?？梢詫?shí)現(xiàn)洞內(nèi)人員的精準(zhǔn)定位，以及行為軌跡跟蹤。

2.2.4 環(huán)境監(jiān)測與聯(lián)動(dòng)除塵系統(tǒng)

通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)施工現(xiàn)場揚(yáng)塵、噪聲與霧霾監(jiān)測，將數(shù)據(jù)顯示在指揮中心大屏上(見圖7)。同時(shí)，在施工現(xiàn)場設(shè)置聯(lián)動(dòng)霧炮機(jī)等噴淋系統(tǒng)既可進(jìn)行手動(dòng)噴霧降霾，又可實(shí)現(xiàn)PM25檢測后聯(lián)動(dòng)場區(qū)內(nèi)的各個(gè)霧炮機(jī)等系統(tǒng)自動(dòng)噴霧降霾，實(shí)現(xiàn)工地環(huán)境綜合治理工作。治理揚(yáng)塵污染，不僅有利于大氣環(huán)境質(zhì)量的提高，對(duì)于改善施工人員的生活工作環(huán)境也具有積極意義。

所有環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)云平臺(tái)，直接接入信息中心大屏，信息中心可實(shí)時(shí)觀測現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)，并傳導(dǎo)至降塵系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制。

圖6 路橋隧定位系統(tǒng)

圖7 工地環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

2.2.5 梁片智能噴淋云控系統(tǒng)

梁片噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，是針對(duì)梁片養(yǎng)護(hù)的需求，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而開發(fā)集成的。梁場施工養(yǎng)護(hù)人員，只需在電腦觸摸操作平臺(tái)輕輕觸摸點(diǎn)擊，就可開啟或關(guān)閉相應(yīng)臺(tái)座上的噴淋系統(tǒng)，對(duì)梁片進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，也可以掃描二維碼下載安裝一個(gè)APP，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作(見圖8)。噴淋云控制系統(tǒng)可以根據(jù)養(yǎng)護(hù)需求，設(shè)置定時(shí)、周期養(yǎng)護(hù)，大大節(jié)省人工的同時(shí)，也將梁片養(yǎng)護(hù)做得更加周到、細(xì)致。

圖8 梁片智能養(yǎng)護(hù)云控系統(tǒng)

2.2.6 二維碼信息管理系統(tǒng)

二維碼系統(tǒng)是施工工地結(jié)合目前存在的一些信息管理薄弱現(xiàn)狀而引入的“二維碼+互聯(lián)網(wǎng)+云技術(shù)”的一種解決方案，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)集中管控，在本梁場的實(shí)際應(yīng)用中，二維碼可用于協(xié)助管理每片梁生產(chǎn)的各道工序，全程監(jiān)控，上傳信息平臺(tái)。通過掃描對(duì)應(yīng)梁片二維碼，可查看該梁片的梁片信息，包括原材料信息、施工過程質(zhì)量控制記錄、梁片養(yǎng)護(hù)記錄，張拉壓漿數(shù)據(jù)等信息，管理人員通過二維碼可追溯梁片施工過程的每一道工序、工藝、安全、質(zhì)量及相關(guān)責(zé)任人(見圖9)。通過智能化管理更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管控，進(jìn)一步提升施工質(zhì)量及安全管理。

圖9 二維碼信息管控平臺(tái)

3 成效綜合分析

通過對(duì)“智慧工地”的應(yīng)用分析，結(jié)合具體的工程實(shí)例開展智慧構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)工地的有效監(jiān)管，主要應(yīng)用成效體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

(1)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、BIM、云計(jì)算等技術(shù)建立一個(gè)先進(jìn)、務(wù)實(shí)、高效、安全的信息管理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目綜合管理、建設(shè)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)管控、數(shù)據(jù)聚合匯報(bào)應(yīng)用、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)管理信息化應(yīng)用，提高對(duì)施工班組和施工人員管理效率；

(2)建立的項(xiàng)目管理系統(tǒng)具有統(tǒng)籌管理、智慧監(jiān)管等功能。同時(shí)，確保建設(shè)項(xiàng)目時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)的受控狀態(tài)，并按照項(xiàng)目既定的項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)要求，完成各項(xiàng)建設(shè)任務(wù)；

(3)針對(duì)公路工程項(xiàng)目的特殊性，涉及到爆破，開挖等危險(xiǎn)工序，信息管控平臺(tái)的搭建解決了最后一公里的問題，極大地實(shí)現(xiàn)了工地生產(chǎn)的安全管控；

(4)通過Internet網(wǎng)絡(luò)，用戶可在任何地方、任何時(shí)間利用移動(dòng)端(平板電腦或者手機(jī))遠(yuǎn)程查詢和監(jiān)控工程管理，基于移動(dòng)式的應(yīng)用系統(tǒng)專門為項(xiàng)目管理者考慮設(shè)計(jì)。