智慧工地解決方案研究

楊磊

傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)存在勞務(wù)用工管理混亂；大型設(shè)備監(jiān)管困難，安全事故頻發(fā)；材料控制缺乏有效手段監(jiān)控；結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)困難，安全事故頻發(fā)；工地污染嚴(yán)重，監(jiān)測(cè)手段落后等難題。加大智慧工地在施工項(xiàng)目上的推廣應(yīng)用，能夠有效的解決施工工地存在的這些難題。通過“一個(gè)平臺(tái)多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”智慧工地解決方案的研究，驅(qū)動(dòng)建筑行業(yè)信息化規(guī)劃，在“勞務(wù)實(shí)名制管理 、工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)、大型設(shè)備監(jiān)管、現(xiàn)場(chǎng)安防監(jiān)控”等領(lǐng)域更深入的應(yīng)用。

為貫徹落實(shí)《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》及《國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，進(jìn)一步提升建筑業(yè)信息化水平，住房部組織編制了《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，目標(biāo)是全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng)BIM、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力。而近年來建筑行業(yè)信息化規(guī)劃，主要是應(yīng)用在“勞務(wù)實(shí)名制管理 、工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)、大型設(shè)備監(jiān)管、現(xiàn)場(chǎng)安防監(jiān)控”等領(lǐng)域，因此加大智慧工地解決方案的研究也是助推建筑業(yè)信息化水平提升的一種途徑和方式。

一、智慧工地建設(shè)意義

智慧工地是“互聯(lián)網(wǎng)+”理念在建設(shè)工程領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)“智慧城市”的基石。它是安全生產(chǎn)中必不可少的一部分，通過安裝在建筑施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類監(jiān)控探頭和傳感器，通過IT線纜將捕捉到的有用信息傳輸?shù)街行臋C(jī)房的數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器上，構(gòu)建成智能監(jiān)控防范體系，有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法和技術(shù)在監(jiān)管中的缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員、機(jī)械、材料、環(huán)境的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，變被動(dòng)“監(jiān)督”為主動(dòng)“監(jiān)控”；真正做到事前預(yù)警，事中常態(tài)檢測(cè)，事后規(guī)范管理，實(shí)現(xiàn)更安全、更高效、更精益的工地施工管理。

二、解決方案的研究

智慧工地管理系統(tǒng)建設(shè)是采用先進(jìn)的移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，主要由信息采集層、網(wǎng)絡(luò)接入層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、信息存儲(chǔ)與處理層組成，主要包括云管理平臺(tái)、綜合管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)以及環(huán)境管理系統(tǒng)等5大模塊。施工管理員可通過PC端、手機(jī)APP靈活的方式，實(shí)時(shí)查看并掌握施工現(xiàn)場(chǎng)情況。

對(duì)于智慧工地管理系統(tǒng)的建設(shè)，絕不應(yīng)該是對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單堆砌，而是在滿足各個(gè)子系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，尋求內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)之間、與外部其他智能化系統(tǒng)之間的完美結(jié)合。系統(tǒng)主要是依托于云管理平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制，通過云管理平臺(tái)建設(shè)后統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)一管理界面、統(tǒng)一授權(quán)、統(tǒng)一權(quán)限卡、統(tǒng)一管理業(yè)務(wù)流程等，同時(shí)考慮將各個(gè)系統(tǒng)資源作為信息化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足部分建設(shè)單位運(yùn)營(yíng)管理的業(yè)務(wù)需求，輔助業(yè)務(wù)流程優(yōu)化。

智慧工地管理系統(tǒng)基于GIS+IoT平臺(tái)，支持面向其他系統(tǒng)的對(duì)接。

（一）云管理平臺(tái)

將智慧工地管理系統(tǒng)引入施工項(xiàng)目之中，能夠滿足智能化應(yīng)用的需求。勞務(wù)管理方面，工人刷卡進(jìn)場(chǎng)、就餐、洗浴等，建立工人出勤與工資支付臺(tái)賬，可以有效減少勞資糾紛；安全施工方面，對(duì)高支模、塔吊等事故高發(fā)區(qū)實(shí)施監(jiān)測(cè)，減少人力投入，遇到險(xiǎn)情可以提前報(bào)警，一旦發(fā)生事故，可以做到有據(jù)可查；對(duì)揚(yáng)塵、噪音等可以實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)定量監(jiān)測(cè)；棒材管理方面，鋼筋、木方等棒材可以實(shí)現(xiàn)拍照自動(dòng)計(jì)數(shù)，提高清點(diǎn)效率和準(zhǔn)確性。

云管理平臺(tái)是智慧工地管理系統(tǒng)中各個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的基礎(chǔ)管理平臺(tái)和監(jiān)控中心，自動(dòng)獲取視頻、軌跡及各類前端數(shù)據(jù)；分析、統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表；構(gòu)建信息門戶，及時(shí)推送報(bào)警信息；統(tǒng)一管理各類前端設(shè)備；設(shè)置預(yù)警級(jí)別，實(shí)現(xiàn)分級(jí)預(yù)警。通過WSN、移動(dòng)通信（4G/5G）傳輸、有線傳輸?shù)榷喾N方式傳輸至管理平臺(tái)。用戶可以通過APP在手機(jī)上或者PC端，通過網(wǎng)絡(luò)盒子在監(jiān)視器上，通過網(wǎng)頁(yè)在電腦上查看工地實(shí)時(shí)信息。異常時(shí)設(shè)備自動(dòng)控制，或者人為控制前端系統(tǒng)。

如圖1所示，“智慧工地綜合管理平臺(tái)”讓工地可視、可管、可控、可測(cè)。

（二）綜合管理系統(tǒng)

綜合管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目工地上的進(jìn)出人員、勞務(wù)人員和車輛、檔案等做到更安全、更高效和更精益的管理。

1、人員、車輛的查詢/管理可視化

通過閘機(jī)刷卡、人臉識(shí)別進(jìn)行考勤等方式，實(shí)現(xiàn)信息采集、統(tǒng)計(jì)、對(duì)其資質(zhì)信息進(jìn)行辨別，便于加強(qiáng)和規(guī)范人員在崗和項(xiàng)目薪資發(fā)放管理（解決勞資糾紛）。平臺(tái)還可獲取當(dāng)日進(jìn)出工地實(shí)名認(rèn)證人員列表，查看歷史記錄中每日進(jìn)出工地的人數(shù)。系統(tǒng)當(dāng)前支持IC卡、人臉、手機(jī)卡、身份證等多種考勤方式。

2、檔案管理系統(tǒng)化

為建設(shè)業(yè)主提供項(xiàng)目建設(shè)過程的文檔資料進(jìn)行采集、整理、歸納、分類存儲(chǔ)、傳遞、保管、鑒定、統(tǒng)計(jì)等過程的電子化管理：

（1）實(shí)現(xiàn)檔案管理與工程建設(shè)同步進(jìn)行；（2）減少檔案管理人員工作量；

（3）提高檔案利用效率；

（4）檔案真實(shí)可信，為后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)提供支持。

3、辦公自動(dòng)化

在綜合管理系統(tǒng)中，增加O A（O F F I C E AUTOMATION）協(xié)同辦公管理軟件部分，實(shí)現(xiàn)智慧工地全程辦公的自動(dòng)化。OA協(xié)同辦公管理軟件，是基于開放的開發(fā)平臺(tái)，B/S架構(gòu)，具備無限擴(kuò)展能力。不需要安裝任何客戶端，可以聯(lián)網(wǎng)也可以單機(jī)使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)繁多的合同管理有序化、條理化；同時(shí)對(duì)于每個(gè)用戶都是一套獨(dú)立的系統(tǒng)，從根本上保證了客戶資料和合同信息等數(shù)據(jù)的安全。同時(shí)通過手機(jī)APP的信息同步，可以做到隨時(shí)隨地辦公，隨時(shí)隨地傳輸數(shù)據(jù)，使得管理更加精細(xì)，更加貼近現(xiàn)場(chǎng)。協(xié)同辦公主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

智能填寫、智能辦事、智能語音查詢、智能考勤管理、智能日程、智能請(qǐng)假、智能行政管理、智能報(bào)表查詢、智能報(bào)銷、智能合同管理、智能人力管理、智能流程管理、辦公綜合體驗(yàn)等等。

OA協(xié)同辦公管理軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工項(xiàng)目中的建設(shè)單位、項(xiàng)目指揮部、監(jiān)理單位、施工單位、試驗(yàn)檢測(cè)單位等企業(yè)的日常管理規(guī)范化、增加這些企業(yè)的可控性、提高這些企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

（三）質(zhì)量管理系統(tǒng)

施工工地潛伏危機(jī)，工人在這樣的環(huán)境下施工，若遇到突發(fā)事件時(shí)不能準(zhǔn)確知道受困人數(shù)以及施工人員的具體位置，拖延救援工作，工人的人身安全得不到保障；施工現(xiàn)場(chǎng)與生活區(qū)沒有隔離和安全防護(hù)措施，外來人員擅自出入工地，農(nóng)民工家屬及子女隨意進(jìn)出工地，使項(xiàng)目的正常施工受到嚴(yán)重干擾；由于施工環(huán)境的限制，設(shè)備與材料的安全管理不完善及部分工人的自我防護(hù)意識(shí)薄弱，為犯罪分子提供了可乘之機(jī)。工地的建筑材料、設(shè)備以及工人的財(cái)產(chǎn)得不到保障。這些問題在智慧工地解決方案面前，統(tǒng)統(tǒng)不是問題，質(zhì)量管理這一模塊很大程度上避免了此類問題的發(fā)生。

質(zhì)量管理系統(tǒng)主要分為原材料的管理、施工工藝的控制、隱蔽工程檢查和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定等4個(gè)模塊。施工管理員可以通過手機(jī)智慧工地APP功能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)完成，也可以在檢查之后通過管理平臺(tái)進(jìn)行信息的錄入，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工工地建設(shè)狀態(tài)，防范風(fēng)險(xiǎn)于未然。

其中，隱蔽工程檢查是施工工地上質(zhì)量管理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一：

1、實(shí)現(xiàn)對(duì)隱蔽工程全方位實(shí)時(shí)展示；

2、實(shí)現(xiàn)隱蔽工程檢查結(jié)果與三維圖紙對(duì)比；

3、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)存照（app或上傳云平臺(tái)服務(wù)器）。

（四）安全管理系統(tǒng)

安全，一直以來都是人們老調(diào)常談的話題。各個(gè)行業(yè)，都十分注重安全生產(chǎn)，尤其是要規(guī)避人為的大意帶來的安全隱患。近年來，城市的飛速發(fā)展，城市建筑快速增加，包括道路在內(nèi)的城市基礎(chǔ)設(shè)施配套越來越完善。城市在快速建設(shè)進(jìn)程中，施工工地越來越多，尤其是一些施工條件差的施工工地，潛伏的施工危險(xiǎn)更加無法避免。所以，安全生產(chǎn)問題必須長(zhǎng)期重視，時(shí)刻關(guān)注，做到事前防范、事中監(jiān)測(cè)、事后管理。

安全管理系統(tǒng)主要包括落到實(shí)處的安全生產(chǎn)檢查以及建立應(yīng)急處理機(jī)制。

1、落到實(shí)處的安全生產(chǎn)檢查

實(shí)現(xiàn)對(duì)巡視信息做記錄，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巡視結(jié)果和工作經(jīng)驗(yàn)綜合分析安全形勢(shì)，給出安全巡查結(jié)論。系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)安全巡視軌跡定位、現(xiàn)場(chǎng)存照、錄像等功能。

采用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員定位，為指定人員佩帶定位卡，并納入到施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，當(dāng)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)以后，只要在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的任何時(shí)刻任意一點(diǎn) ，基站都可以感應(yīng)到定位卡信號(hào)，并將信息上傳到服務(wù)器，經(jīng)過軟件處理，得出各具體信息（如：是誰，在哪個(gè)位置，具體時(shí)間，停留時(shí)間），并且實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地在系統(tǒng)或施工現(xiàn)場(chǎng)的LED大屏幕上進(jìn)行顯示，監(jiān)管人員可隨時(shí)了解施工現(xiàn)場(chǎng)人員的狀態(tài)。

2、建立應(yīng)急處理機(jī)制

在視頻監(jiān)控、氣象監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、邊坡監(jiān)測(cè)等終端信息采集的基礎(chǔ)上，建設(shè)應(yīng)急管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急預(yù)案的管理、應(yīng)急事件的接收上報(bào)、應(yīng)急處置方案制定以及應(yīng)急資源管理等方面的功能，并通過應(yīng)急事件、應(yīng)急資源等信息的共享，實(shí)現(xiàn)與應(yīng)急辦、公安交警等部門的應(yīng)急會(huì)商處置和協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)主要有應(yīng)急資源管理、應(yīng)急值守、應(yīng)急響應(yīng)管理和應(yīng)急模擬演練等子模塊構(gòu)成。

（五）環(huán)境管理系統(tǒng)

在城市快速建設(shè)進(jìn)程中，施工工地隨處可見，隨之帶來的大量揚(yáng)塵、噪聲和工地污水等施工廢物。在施工過程中由于施工運(yùn)輸人員/設(shè)備粘帶泥土、建筑材料逸散以及施工機(jī)械等造成揚(yáng)塵和噪聲污染極其嚴(yán)重，這些已經(jīng)嚴(yán)重影響著城市的空氣質(zhì)量，甚至影響到周圍居民的正常生活，也是政府監(jiān)管部門的亟待解決的民生問題。

在施工過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵、噪聲污染和工地廢水，一直是導(dǎo)致施工工地與附近居民產(chǎn)生矛盾的主要原因，也是政府環(huán)境監(jiān)管部門的重點(diǎn)關(guān)注。為了有效監(jiān)控施工工地?fù)P塵污染、噪聲和工地污水，接受市民的監(jiān)督和投訴，共建綠色環(huán)保建筑工地，有必要進(jìn)行建設(shè)工程環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，工作原理如圖2所示。

環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是智慧工地中重要的子管理系統(tǒng)之一，這也體現(xiàn)了政府監(jiān)管單位和相關(guān)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。

三、結(jié)語

智慧工地以施工現(xiàn)場(chǎng)管理需求為主線，以物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)為手段，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行立體化、全方位、各時(shí)段管理，實(shí)現(xiàn)規(guī)范施工管理、減少安全隱患、節(jié)省人力投入、降低運(yùn)營(yíng)成本。在改善民生，關(guān)注農(nóng)民工進(jìn)城難問題，提升建筑行業(yè)安全生產(chǎn)等方面的社會(huì)效益明顯。

近年來，隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的提升，在全國(guó)各大施工項(xiàng)目上使用智慧工地的占比會(huì)越來越大。同時(shí)，也促進(jìn)了智慧工地解決方案的更加人性化、智能化和智慧化，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工工地的管理更安全、更高效、更精益。

作者單位：中國(guó)鐵塔股份有限公司四川省分公司