建設(shè)工程項目智慧化管理方式的研究和運用實踐

陳裕剛

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

自黨的十九大以來，數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，數(shù)字中國、網(wǎng)絡(luò)強國、智慧社會將成未來創(chuàng)新型國家的重要特征。隨著2014年《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》的提出， “大力推動新一代信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，加強城市管理和服務(wù)體系智能化建設(shè)”已經(jīng)成為工程項目現(xiàn)代化管理的發(fā)展方向。

目前我國工程項目智慧化管控仍然處于起步階段，主要體現(xiàn)在：管控方法單一，目前常見的管控方式只有視頻監(jiān)控、門禁管控，缺乏其他信息化管控手段；管控對象不全面，對于設(shè)備、現(xiàn)場安全的管理手段缺失。如何綜合應(yīng)用各類信息化手段，對項目現(xiàn)場進行全面智慧化管控是每個項目管理人員都迫切需要解決的難題[1-4]。

1 工程背景

龍東大道改建工程位于上海市浦東新區(qū)，是浦東新區(qū)東西向主干道，西起羅山路立交，東至G1503，全長13.85 km。

作為該工程的一個標段工程，本項目西起金橋路路口，東至華東路路口，全長6 225 m。工程主要內(nèi)容包括新建主線高架橋和匝道橋、S20（外環(huán)線）立交改建、地面橋改建以及地面道路改建和排水工程等。橋梁工程除基礎(chǔ)承臺結(jié)構(gòu)，下部和上部結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制裝配化施工工藝技術(shù)，預(yù)制裝配率達90%；建設(shè)施工期間必須保持既有道路暢通運行，工期12個月。

2 信息化管理策略

2.1 信息化管控需求分析

本工程建設(shè)規(guī)模大，參與人員眾多，工程特點主要包括以下幾點：

1）建設(shè)場地長、人員設(shè)備管理難。本工程長達6 km，出入口多，施工人員和機械設(shè)備進出情況難以準確掌握。

2）周邊環(huán)境復雜，安全管控風險高。本工程施工沿線需要跨越外環(huán)線、地面河道以及眾多路口，施工不能對周邊道路造成沉降和開裂，環(huán)境保護要求高。

3）工程規(guī)模大，安全管理難。本工程涉及的單位和人員眾多，總包人員有限，施工高峰期間，9個路段及外環(huán)立交共10個點同步施工，現(xiàn)場管理力度要求極高。鑒于常規(guī)項目管理方法并不能達到施工要素精細化管控的目的，本項目需要采用智慧化管控方法。

2.2 智慧化管控目標

為更全面地對現(xiàn)場進行全方位管控，通過安裝在建筑工地作業(yè)現(xiàn)場的各類監(jiān)控裝置，基于BIM技術(shù)，打造智慧大腦平臺，構(gòu)建智能監(jiān)控和防范體系，有效彌補傳統(tǒng)方法和技術(shù)在監(jiān)管中的缺陷，將龍東大道改建工程打造成全面智慧型管理實踐工地，實現(xiàn)對人員、機械、材料、環(huán)境的全方位實時監(jiān)控，變被動“監(jiān)督”為主動“監(jiān)控”，大力提升了項目管理水平（圖1）。

圖1 管理平臺首頁

3 智慧化管控方法

3.1 BIM信息化全過程管控

本項目采用BIM技術(shù)建立起三維高精度建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點。

BIM技術(shù)充分應(yīng)用于本項目全階段。項目前期階段，采用BIM技術(shù)對全線現(xiàn)狀管線及復位管線搬遷碰撞模擬，避免常規(guī)設(shè)計圖紙無法將整條道路下對應(yīng)的管線情況完全表達的弊端，直接通過模型檢測出管線的碰撞，從而在真正施工時避免這些問題發(fā)生，減少因設(shè)計變更和返工造成的損失（圖2）。

圖2 三維管線模擬

設(shè)計出圖階段采用三維建模，可以直接反映局部配筋區(qū)域產(chǎn)生碰撞的現(xiàn)象，便于藍圖出具前進行優(yōu)化調(diào)整，減少了后期施工過程中產(chǎn)生的問題，確保現(xiàn)場的正常有序 施工。

現(xiàn)場施工階段，將工程施工節(jié)點根據(jù)技術(shù)方案進行三維動畫模擬，將施工全過程通過BIM技術(shù)進行1∶1設(shè)計，通過數(shù)據(jù)對比和模擬分析，找出不同解決方案的優(yōu)缺點，得到最優(yōu)方案。確定好方案后，直接轉(zhuǎn)換成視頻形式，采用視頻交底，確保所有施工人員都能清晰了解每個施工工序，減少后期因為施工不當問題而產(chǎn)生的窩工返工情況（圖3）。

圖3 施工模擬

3.2 人員智慧化管控

針對施工現(xiàn)場人員進出頻繁的現(xiàn)象，建立智慧門禁系統(tǒng)進行人員智慧化管控。系統(tǒng)后臺錄入現(xiàn)場管理人員及作業(yè)人員信息，門禁攝像頭采用先進的人臉檢測識別儀，通過后臺數(shù)據(jù)錄入的比對，精確實現(xiàn)人臉檢測、跟蹤、識別。務(wù)工人員來到工地后通過人臉辨別，檢測到是屬于名錄內(nèi)的人員便立即打開閘機放行。

通過智慧大腦平臺可直接顯示每一個區(qū)域范圍內(nèi)，施工作業(yè)人員總數(shù)，并實時反映管理人員和作業(yè)人員到崗人數(shù)（圖4）。

圖4 人臉安全帽配搭識別一體機

3.3 機械設(shè)備智慧化管控

系統(tǒng)關(guān)聯(lián)現(xiàn)場車禁控制及大門車輛識別裝置，可實時反映當日到達現(xiàn)場機械設(shè)備數(shù)量情況，實現(xiàn)機械設(shè)備進出的智慧化管理。

工地現(xiàn)場可以通過二維碼掃描方式對機械設(shè)備作業(yè)狀態(tài)進行備案和辨識，現(xiàn)場巡檢人員無需翻閱設(shè)備資料，通過手機端直接現(xiàn)場查看設(shè)備狀態(tài)。平臺建立設(shè)備信息化審核備案流程，授權(quán)監(jiān)理等人員檢測設(shè)備后，直接通過微信端出具檢測合格證明，將待檢設(shè)備直接自動轉(zhuǎn)換為作業(yè)機械，大大簡化審核流程，提高設(shè)備審核效率。

3.4 環(huán)境智慧化管控

根據(jù)相關(guān)環(huán)保規(guī)范要求，在鄰近敏感建筑（小區(qū)建筑、學校等）施工場地圍擋內(nèi)，配置揚塵監(jiān)控設(shè)備，同步監(jiān)測空氣中總懸浮顆粒數(shù)、噪聲等數(shù)據(jù)。

本項目針對工程范圍內(nèi)存在敏感建筑、主干道路交叉口及易產(chǎn)生揚塵區(qū)域，在圍擋內(nèi)側(cè)上部安裝噴霧系統(tǒng)。當發(fā)生揚塵超標，自動開啟圍擋噴霧系統(tǒng)或霧炮。抑塵過程中仍持續(xù)監(jiān)控，待空氣中總懸浮顆粒數(shù)降至標準值以下后，停止抑塵。

通過智慧大腦平臺，可直接查詢?nèi)我庖欢螘r間內(nèi)揚塵情況，針對存在揚塵超標現(xiàn)象，選擇是否開啟圍墻噴霧或霧炮機等聯(lián)動措施，并遠程查看揚塵超標啟動抑塵措施后的抑塵效果（圖5）。

圖5 環(huán)境監(jiān)測模塊

3.5 預(yù)制構(gòu)件智慧化管控

建立PC構(gòu)件系統(tǒng)綜合平臺，通過對每個構(gòu)件的下單、生產(chǎn)、倉儲、運輸、吊裝等全過程管理，實現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件智慧化管控（圖6）。

圖6 預(yù)制構(gòu)件系統(tǒng)模塊

下單：總包單位根據(jù)每月生產(chǎn)計劃，通過平臺對預(yù)制構(gòu)件公司進行下單。

生產(chǎn)：構(gòu)件公司收到訂單后，立即對所需生產(chǎn)的構(gòu)件編制加工生產(chǎn)計劃，進行鋼筋翻樣，加工胎座確認以及生產(chǎn)場地清理。待原材送檢合格后方可投入加工生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中各個工序制作及驗收過程資料及影像可即時反饋至平臺。

倉儲：構(gòu)件生產(chǎn)完成后，在構(gòu)件上部張貼唯一性標識，記錄構(gòu)件信息和倉儲位置。

運輸：施工現(xiàn)場基于標識碼，通過平臺下達運輸訂單。構(gòu)件公司安排車輛進行吊裝上車。構(gòu)件上車后，構(gòu)件公司管理人員掃描標識輸入構(gòu)件運輸信息。施工現(xiàn)場人員可通過App查看構(gòu)件物流運輸狀態(tài)及位置。到達現(xiàn)場預(yù)驗收完成后通過App進行構(gòu)件簽收確認。

吊裝：構(gòu)件吊裝前掃描標簽輸入起重吊裝機械、起重員、指揮員信息、吊裝時間。吊裝完成經(jīng)驗收合格無誤后最終確認完成。

3.6 現(xiàn)場安全智慧化管控

結(jié)合視頻監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的安全管控。本項目對施工區(qū)域部分進行全覆蓋監(jiān)控攝像頭布設(shè)，并對工地大門配備高清攝像頭進行實時監(jiān)控。通知智慧大腦平臺可以查看現(xiàn)場各個攝像頭布置位置，點擊攝像頭可以直接查看現(xiàn)場監(jiān)控情況，對球機攝像頭還可進行角度調(diào)整，該平臺技術(shù)具有云臺控制及回放功能。

監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭具備安全帽未戴自動識別功能，發(fā)現(xiàn)人員擅自摘掉安全帽，監(jiān)控系統(tǒng)立即拍下視頻照片，直接傳輸至門衛(wèi)室報警，并推送相關(guān)管理負責人員立即處理。后期將同步開發(fā)場內(nèi)吸煙報警、圍擋缺失、人員倒地等智能識別功能（圖7）。

圖7 場內(nèi)安全帽未戴報警系統(tǒng)

4 結(jié)語

智慧建造的目標是提升工程質(zhì)量、進度和效益，包含了建造技術(shù)智慧化、管理智慧化兩個層面?！爸腔鄞竽X”平臺將傳統(tǒng)的施工工地和各類先進信息化技術(shù)進行深入融合，打通施工現(xiàn)場環(huán)境、施工全要素與周邊區(qū)域環(huán)境互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)通道，緊緊圍繞人、機、料、法、環(huán)等關(guān)鍵要素，提高各種資源要素的利用效率，做到現(xiàn)場施工與城市運行和諧發(fā)展。

隨著在施工過程中的深入應(yīng)用，信息化技術(shù)勢必在項目進度管理、施工組織、安全管理、質(zhì)量管理、物資管理、成本管理等多方面都有很多有價值的應(yīng)用點，實現(xiàn)“減負、降本、提質(zhì)、增效”項目管理目標。

[1] 劉智敏,王英,孫靜,等.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計階段的應(yīng)用研究 [J].北京交通大學學報,2015(6):80-84.

[2] 張秋信,劉天成.BIM技術(shù)在平塘特大橋設(shè)計中的應(yīng)用[J].公路,2019 (9):27-31.

[3] 侯清文,周斌斌,夏玉柿.智慧工地系統(tǒng)在建筑工程管理中的應(yīng)用 [J].工程建設(shè)與設(shè)計,2020(4):273-274.

[4] 王帥.BIM與物聯(lián)網(wǎng)在智慧工地建設(shè)中的聯(lián)合應(yīng)用探討[J].江西建 材,2020(2):8-9.