智慧工地系統(tǒng)在建筑施工過程中的應(yīng)用探究

韓濤

【摘要】本文針對智慧工地系統(tǒng)定義及發(fā)展意義展開分析，結(jié)合智慧工地系統(tǒng)的主要構(gòu)成，內(nèi)容包括信息感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用處理層等，通過研究智慧工地系統(tǒng)在信息化管理平臺、智能噴霧降塵系統(tǒng)、塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)、實名制信息化系統(tǒng)、工地財務(wù)安全保障系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，其目的在于提高對智慧工地系統(tǒng)的認知水平，優(yōu)化建筑工程施工環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】智慧工地系統(tǒng);建筑工程;信息感知層

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.01.038

引言：

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑行業(yè)取得了一定的成果，但是建筑施工過程中的安全事故始終得不到有效的制止，使得政府部門也更加的重視。智慧工地系統(tǒng)的出現(xiàn)，能夠有效做到對施工現(xiàn)場的安全管理，有助于促進行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。多樣化的技術(shù)為智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)支持，不僅有助于建設(shè)更多的綠色建筑，而且也有助于提升自身在行業(yè)中的競爭力，對于建筑行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

1、智慧工地系統(tǒng)定義及發(fā)展意義

1.1基本定義

智慧工地系統(tǒng)是信息化時代產(chǎn)生的一種新的現(xiàn)代工程生命周期管理理念，其來源可以追溯到2008年11月IBM公司提出“智慧地球”概念，與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能化等技術(shù)緊密相關(guān)。智慧工地系統(tǒng)是將工地利用信息化技術(shù)手段進行管理，通過信息技術(shù)搭建信息化管理平臺。利用人工智能技術(shù)、信息傳感技術(shù)，通過可穿戴設(shè)施、進出口傳感器、工地監(jiān)控裝置等設(shè)備，將建筑工程中的人員與活動連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。將信息上傳至搭建的信息化互聯(lián)網(wǎng)平臺，形成物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的整合，提高工程的管理效率和信息化水平。

1.2發(fā)展意義

1.2.1提升施工現(xiàn)場管理效率

在大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進手段應(yīng)用背景下，對于建設(shè)過程的信息處理效率也在不斷提升。例如，基于信息技術(shù)建立的互聯(lián)網(wǎng)交互平臺，能夠?qū)崟r分析工程進度、分享工程施工信息，借此提高信息利用價值，提升工作匯報過程的靈活性。并且在管理措施落實過程中，也可以結(jié)合搭建的系統(tǒng)，對于措施的落實過程進行跟蹤，及時反饋管理數(shù)據(jù)，調(diào)整后續(xù)的管理措施，確保施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的穩(wěn)定性，減少施工期間的不良問題。

1.2.2降低安全隱患的發(fā)生幾率

受到人為因素、環(huán)境因素、技術(shù)因素影響，施工過程中存在許多不確定風險，若不能做好預(yù)防和應(yīng)急處理，也將威脅到整個施工活動的正常推進。智慧工地系統(tǒng)的使用，能夠科學(xué)分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患問題，便于應(yīng)對措施的制定。而且對于參與施工的成員，也可以對其活動軌跡進行監(jiān)督，在出現(xiàn)異常問題后也可以及時作出糾正，從而確?，F(xiàn)場作業(yè)過程的安全性，降低潛在問題的發(fā)生幾率。

1.2.3提高企業(yè)經(jīng)濟效益

建筑工程涉及到的施工內(nèi)容繁多，如樁基礎(chǔ)工程、梁柱工程、墻體工程等，各類工程在施工時的作業(yè)要求、作業(yè)難點存在一些差異。若不能對各環(huán)節(jié)進行有效控制，那么也將導(dǎo)致施工質(zhì)量問題在，增加返工時的成本支出。智慧工地系統(tǒng)的不斷完善，可以精細化管理各個作業(yè)環(huán)節(jié)，對于潛在的質(zhì)量問題進行及時處理，從而確保各個環(huán)節(jié)的施工成本可以控制在合理范圍內(nèi)，以減少非常規(guī)成本支出。另外，基于智慧工地系統(tǒng)可以提高造價計算結(jié)果精準度，在確保建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，減少建筑工程造價，以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2、智慧工地系統(tǒng)的主要構(gòu)成

2.1信息感知層

在智慧工地系統(tǒng)運行期間，信息感知層會和工程項目的施工人員直接關(guān)聯(lián)，期間使用到的軟件和硬件設(shè)施包括壓力傳感器、形變傳感器、溫度傳感器、無線通訊技術(shù)、GPS定位設(shè)備、RFID電子標簽、影像采集設(shè)備等。這些共同組建成了智慧工地系統(tǒng)的信息感知層，其主要功能是對施工現(xiàn)場的基礎(chǔ)信息進行采集，涉及到人員操作信息、設(shè)備管理信息、材料供給信息、施工數(shù)據(jù)等，在得到初期數(shù)據(jù)之后，也會對信息進行初步整理，為后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸活動的有序進行創(chuàng)造條件。需要注意的是，在數(shù)據(jù)預(yù)處理環(huán)節(jié)，需要做好數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)重復(fù)性篩選等工作，對于錯誤或遺漏數(shù)據(jù)也需及時查明原因，確保信息感知層獲取信息的合理性。

2.2網(wǎng)絡(luò)傳輸層

智慧工地系統(tǒng)在運行中，網(wǎng)絡(luò)傳輸層的主要工作是建立系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的聯(lián)系，確保指令傳遞效率和完整性。從目前的應(yīng)用情況來看，所使用到的軟硬件設(shè)施包括有線設(shè)備、無線設(shè)備、通信工程技術(shù)等，同時也配有一些配套設(shè)施，如WLAN系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等。該層在應(yīng)用中的主要功能是確保各類終端與其他系統(tǒng)之間，能夠保持穩(wěn)定的信息交互關(guān)系，使采集信息可以快速傳遞到應(yīng)用處理層，應(yīng)用處理層所下達的操作指令，也會基于網(wǎng)絡(luò)傳輸層進入到信息感知層。另外，網(wǎng)絡(luò)傳輸層中也會設(shè)置臨時備份系統(tǒng)，其作用是如果網(wǎng)絡(luò)傳輸內(nèi)容出現(xiàn)了內(nèi)容缺失或文件丟失，那么此時則可以使用到系統(tǒng)中的備份數(shù)據(jù)重新進行傳輸，從而提高傳輸數(shù)據(jù)的完整性與實用性。

2.3應(yīng)用處理層

在智慧工地系統(tǒng)的運行中，應(yīng)用處理層主要是和項目管理人員進行直接關(guān)聯(lián)，在具體的建設(shè)過程中，所使用到的軟硬件設(shè)施包括了各種類型的硬件平臺，如系統(tǒng)服務(wù)器、工程數(shù)據(jù)庫、工作基站等，同時也會使用到許多智能處理軟件，如大數(shù)據(jù)處理軟件、云計算軟件、云存儲軟件等。該層在應(yīng)用中的主要功能，是將信息感知層采集的信息，直接傳遞給相應(yīng)的管理人員，隨后借助各類智能技術(shù)來對采集到的信息進行智能化處理，從中篩選出價值數(shù)據(jù)，明確建筑工程施工過程中存在的問題，并針對性擬定處理措施，以營造安全可靠的建筑工程施工環(huán)境。

3、智慧工地系統(tǒng)在建筑施工過程中的應(yīng)用要點

3.1信息化管理平臺

在信息化管理平臺的應(yīng)用中，主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，平臺的終端層主要是利用信息技術(shù)來完成施工現(xiàn)場監(jiān)督和管控，實時掌握建筑工程現(xiàn)場的運營情況，對于發(fā)現(xiàn)的隱患問題（如臨時用電問題、自然災(zāi)害、操作不當?shù)龋┻M行及時處理，以維持建筑工程作業(yè)現(xiàn)場的安全性。第二，平臺層的主要工作是對建筑工程運行期間的數(shù)據(jù)信息，展開準確分類和計算，對于遺漏的數(shù)據(jù)信息也會利用信息技術(shù)及時做好補充，從而實現(xiàn)現(xiàn)場施工情況的實時監(jiān)督，提升現(xiàn)場管理水平。第三，在應(yīng)用層的使用中，其主要工作內(nèi)容是對建筑工程管理流程進行梳理，并且在應(yīng)用中也會和終端層集成在一起，不斷提取其中的價值數(shù)據(jù)，隨后補充到數(shù)據(jù)分析平臺中，使平臺系統(tǒng)更加完善，能夠更好的服務(wù)于建筑施工過程管理。

3.2智能噴霧降塵系統(tǒng)

在建筑工程施工過程中，粉塵屬于常見的環(huán)境問題，如果不能對其進行有效控制，那么也將對周圍環(huán)境帶來嚴重污染。智慧工地系統(tǒng)在應(yīng)用中，則可以利用硬軟件設(shè)施搭建智能噴霧降塵系統(tǒng)，在減少粉塵污染的同時，可以減少工程施工期間的成本支出。從實際應(yīng)用情況來看，系統(tǒng)會不間斷監(jiān)測建筑施工現(xiàn)場的粉塵濃度，所有采集數(shù)據(jù)也會基于無線通訊工程直接傳輸?shù)接嬎銠C當中，由計算機對其進行集中整理分析，并繪制粉塵濃度的趨勢圖，如果逼近“紅線”范圍，那么也會啟動降塵系統(tǒng)，降低施工現(xiàn)場的粉塵濃度。從綜合應(yīng)用情況來看，使用較多的降塵載體為施工用水，以霧化的形式來提高水和粉塵的接觸面積，以提升施工現(xiàn)場的降塵效率。另外，依托于智能工地系統(tǒng)搭建的噴霧降塵系統(tǒng)，其可以自動化開始與停止，這樣也具備了較強的節(jié)能性，起到減少施工用水損耗的作用。

3.3塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)

在塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)的使用中，其主要是由設(shè)備管理系統(tǒng)、工程管理系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。在系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，會在塔吊設(shè)備上安裝傳感器，作用是對塔吊運行時的載重情況、運行角度、高空風速、運行高度等指標進行實時采集，隨后將采集數(shù)據(jù)錄入到計算機當中，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)來處理這些數(shù)據(jù)。此前也會根據(jù)大數(shù)據(jù)整理經(jīng)驗，來確定塔吊安全運營系數(shù)，如果所整理數(shù)據(jù)超出安全運營系數(shù)，那么此時系統(tǒng)也會進行預(yù)警，從而及時制止塔吊過程的不規(guī)范行為，確保塔吊系統(tǒng)運行過程的安全性。另外，在塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)的運營中，也會對周圍氣候條件進行檢測，提前預(yù)測大風、降雨、雷電等災(zāi)害性氣候，最大限度確保塔吊司機的生命安全，降低自然因素帶來的負面影響。

3.4周界防范系統(tǒng)

開展建筑工程施工時，使用到的建筑材料總量較多，如鋼筋、鋼管、盤扣等，一些不法分子會利用看管漏洞進行盜竊，從而給施工單位造成一定的經(jīng)濟損失。因此，在智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用中，也會利用其優(yōu)勢建立周界防范系統(tǒng)，能夠?qū)ㄖこ虖S區(qū)、辦公區(qū)域進行實時監(jiān)督，從而規(guī)避此類問題的出現(xiàn)，減少施工現(xiàn)場管理過程的復(fù)雜度。在該系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，主要是在建筑工程周邊布設(shè)紅外對射系統(tǒng)，系統(tǒng)在工作中可以對建筑工程作業(yè)情況進行實時檢測，如果發(fā)現(xiàn)了非法入侵的問題，那么系統(tǒng)也會及時作出預(yù)警，并且向值班人員報告異常問題的具體位置，同時根據(jù)傳輸?shù)挠跋褓Y料也可以幫助相關(guān)人員及時擬定相應(yīng)的處理措施，以提高作業(yè)現(xiàn)場施工環(huán)境的安全性。從目前的實際應(yīng)用情況來看，周界防范系統(tǒng)在使用中具備較高的準確率，能夠有效抵御外來入侵問題，以營造安全的建筑工程作業(yè)環(huán)境。

3.5實名制信息化系統(tǒng)

在智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用中，也會利用技術(shù)優(yōu)勢來搭建實名制信息化系統(tǒng)，以便于施工人員管理活動的順利推進。目前建筑工程參建單位較多，參建總?cè)藬?shù)較大，這也在很大程度上提高了人員管理難度，增加了安全隱患的發(fā)生幾率?；诖?，利用系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢搭建實名制信息化系統(tǒng)，對于所有參與施工的單位成員進行實名制登記，并制作RFID電子標簽，放入到施工人員的工作證當中。在工程進口處設(shè)置讀寫器，每日刷卡進入到施工現(xiàn)場，避免外來人員混入施工現(xiàn)場。而且RFID電子標簽還具備了定位功能，可以對人員行為軌跡進行記錄，如果施工期間出現(xiàn)突發(fā)事故，也可以及時確認被困人員數(shù)量和位置，以加快救援速度。另外，實名制信息化系統(tǒng)的建立，也可以對每日施工人員出勤情況進行掌握，這樣也可以減少薪資糾紛，保護合作雙方的合法權(quán)益。

3.6工地財務(wù)安全保障系統(tǒng)

智能工地系統(tǒng)在工地財務(wù)安全保障系統(tǒng)中也有著良好應(yīng)用?；谝酝┕そ?jīng)驗可以了解到，建筑工程施工所面臨的安全隱患主要來源于內(nèi)部操作安全，即財務(wù)安全管理，其內(nèi)容涉及到外部失竊、索賠事故等，如果不能對其進行有效管理，那么也將引起財務(wù)管理問題，影響到建筑單位的經(jīng)濟效益。工地財務(wù)安全保障系統(tǒng)的主要工作是對每日施工現(xiàn)場經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，對比預(yù)期財務(wù)數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)偏差超出合理范圍的情況，也會利用專家系統(tǒng)、云計算技術(shù)來對其進行分析，及時察覺施工期間不合理財務(wù)支出，以提高工地財務(wù)安全管理水平，減少不合理財務(wù)支出問題。

3.7云存儲管理系統(tǒng)

在智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用中，也會利用技術(shù)優(yōu)勢來創(chuàng)建云存儲管理系統(tǒng)，提高所整理數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。目前建筑工程參建單位較多，參建總?cè)藬?shù)較大，施工內(nèi)容繁多、施工規(guī)模較大，這也在很大程度上提高了信息采集、處理、存儲、管理難度，給現(xiàn)場施工活動的順利推進帶來威脅?；诖?，利用系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢搭建云存儲管理系統(tǒng)，對于每日產(chǎn)生的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行整理，并對其粘貼屬性標簽，按照時間順序?qū)τ谶@些數(shù)據(jù)進行排序，放入到數(shù)據(jù)庫中進行存儲。在施工中發(fā)現(xiàn)施工問題時，可以根據(jù)屬性來提取所需追溯數(shù)據(jù)，以此來客觀評價此次事故出現(xiàn)的具體原因，為后續(xù)預(yù)防措施、施工計劃調(diào)整提供參考。另外，云存儲管理系統(tǒng)的建立，也可以對每日工作狀態(tài)進行實時監(jiān)督，而且也提供了數(shù)據(jù)提取過程的便捷性，為施工現(xiàn)場管理活動的有序推進奠定基礎(chǔ)。

4、智慧工地系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢

4.1綠色化

從目前的發(fā)展情況來看，在未來發(fā)展過程中系統(tǒng)會沿著綠色化方向不斷進步，具體體現(xiàn)在以下幾方面：第一，施工技術(shù)綠色化，許多傳統(tǒng)施工技術(shù)在應(yīng)用中都會對周圍環(huán)境帶來較大影響，不符合綠色施工理念，在未來發(fā)展過程中，新施工技術(shù)對于周圍環(huán)境的影響也會不斷降低，實現(xiàn)與環(huán)境和諧發(fā)展的目標。第二，施工材料綠色化，目前市場中已經(jīng)流通了許多綠色可回收建筑材料，但是其普及度、種類相對較小，因此在未來發(fā)展中，此類材料的豐富度會不斷提高，而且在相關(guān)政策推動下，會逐漸成為主要建筑材料，實現(xiàn)綠色建筑這一建設(shè)目標。

4.2一體化

在未來發(fā)展過程中智慧工地系統(tǒng)也會沿著一體化方向不斷進步，具體體現(xiàn)在以下幾方面：第一，施工過程一體化，建筑工程施工規(guī)模的擴大，使得工程參與施工單位的數(shù)量也在增多，提高了施工過程一體化管理難度。隨著智慧工地系統(tǒng)的不斷成熟，施工過程一體化水平也會不斷提高，這樣也可以更好的管理施工過程，減少信息溝通不足帶來的施工重復(fù)問題。第二，施工設(shè)備一體化，未來發(fā)展過程中，施工設(shè)備的功能性也將得到充分提升，這樣也可以減少施工時所用設(shè)備數(shù)量，增加施工環(huán)境凈空間，有利于施工進度的加快。

4.3智慧化

在未來發(fā)展過程中智慧工地系統(tǒng)也會沿著智慧化方向不斷進步，具體體現(xiàn)在以下幾方面：第一，施工管理智慧化，目前的智慧工地系統(tǒng)處于初步應(yīng)用階段，其中還存在許多待改善的地方，隨著智能技術(shù)、機器學(xué)習算法的不斷成熟，施工管理過程的智慧化水平也將得到不斷提升，從而更好的完成現(xiàn)場管理任務(wù)。第二，施工技術(shù)智慧化，智能化設(shè)備數(shù)量不斷增多，也使得施工技術(shù)的智能化水平不斷提高，這樣也有利于智慧化施工活動的快速推進，提高建筑工程的施工質(zhì)量。

結(jié)束語：

綜上所述，在建筑施工過程中，智慧工地系統(tǒng)具備良好的應(yīng)用價值，通過梳理該系統(tǒng)在建筑施工中的應(yīng)用要點，不僅可以優(yōu)化建筑施工環(huán)境，而且對于加快建筑施工進度也有著積極地意義。

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