智慧工地信息化平臺(tái)建設(shè)技術(shù)研究

許 瑾 璐

（福州外語(yǔ)外貿(mào)學(xué)院智能建造學(xué)院，福建 福州 350200）

0 引言

建筑行業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是我國(guó)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，但其依舊存在技術(shù)落后的問題。近年來(lái)建筑行業(yè)的利潤(rùn)增長(zhǎng)率僅為7.8%，除行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提升緩慢之外，建筑行業(yè)的管理體制也存在很多問題[1-2]。建筑行業(yè)對(duì)勞動(dòng)力需求度很高[3]，屬于高密度手工作業(yè)行業(yè)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性要求較高。通常建筑施工企業(yè)都是在有工程的時(shí)候臨時(shí)聘請(qǐng)工人，勞動(dòng)力的流動(dòng)性較強(qiáng)，安全意識(shí)較差，在工作上服從性差。而建筑企業(yè)在建設(shè)過(guò)程中也存在安全意識(shí)差的問題，更重視行業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利益，普遍存在僥幸心理，對(duì)安全設(shè)施的建設(shè)投資較少。為應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，建筑工地會(huì)采取縮短工期以降低成本的方式[4]，甚至為達(dá)到目的采用不正當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)手段。此外，工地的組織架構(gòu)不夠科學(xué)合理，時(shí)常有權(quán)責(zé)不分明的情況出現(xiàn)，管理人員在崗情況不明的情況下責(zé)任無(wú)法落實(shí)，安全的負(fù)責(zé)主體不明確，工人的安全無(wú)法得到保障[5]。基于此，本文以大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)對(duì)智慧工地信息化平臺(tái)建設(shè)技術(shù)進(jìn)行探討，為建筑工地有序管理提供參考。

1 基于大數(shù)據(jù)理論的平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理

信息化技術(shù)是搭建智慧工地平臺(tái)的基礎(chǔ)，平臺(tái)會(huì)對(duì)建筑工地進(jìn)行綜合安全評(píng)估，并對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行判斷分析，找出影響工程質(zhì)量的因素[6]。對(duì)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和評(píng)價(jià)，平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在大數(shù)據(jù)的背景下可使用數(shù)據(jù)融合手段進(jìn)行管理。在管理人員對(duì)建筑數(shù)據(jù)實(shí)施共享的過(guò)程中，使用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的監(jiān)測(cè)，并基于工程的實(shí)際情況進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。如平臺(tái)預(yù)判有一定風(fēng)險(xiǎn)，就會(huì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)警。集成平臺(tái)的硬件和軟件相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理功能，為企業(yè)進(jìn)行決策提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而提升施工管理的科學(xué)性。智慧平臺(tái)的內(nèi)容和功能見表1。

表1 智慧工地信息化平臺(tái)功能

平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理技術(shù)應(yīng)分項(xiàng)目對(duì)工程信息進(jìn)行展示，在平臺(tái)中可調(diào)取項(xiàng)目概況和現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)等信息?？砂凑帐┕さ臅r(shí)間線將其分為建設(shè)、暫停和竣工三部分，在建設(shè)工程結(jié)束之后進(jìn)行工程驗(yàn)收[7]。按照時(shí)間步驟在平臺(tái)中進(jìn)行信息收集和分類，方便在數(shù)據(jù)導(dǎo)出時(shí)進(jìn)行排序，也使項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)項(xiàng)目情況一目了然。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊可實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程信息共享，共享可視化數(shù)據(jù)。避免數(shù)據(jù)偏差造成的誤差，降低施工的整體質(zhì)量。項(xiàng)目的進(jìn)度展示圖可采用3D圖形技術(shù)展示，方便后續(xù)的項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)和分類，實(shí)行監(jiān)管部門差異化管理。

施工人員的信息管理包括基本信息和資格證的錄入。在技術(shù)人員的從業(yè)資格證到期之后提醒該人員及時(shí)進(jìn)行更換。日常施工人員的考勤也可使用該平臺(tái)，根據(jù)具體的工作時(shí)間和需求進(jìn)行工作時(shí)間的錄入，方便各部門人員打卡。工作性質(zhì)不同人員錄用的信息也不同，員工的基礎(chǔ)信息包括姓名、性別和職務(wù)，技術(shù)人員要錄入有效的相關(guān)證書。項(xiàng)目管理人員要錄入負(fù)責(zé)項(xiàng)目的簡(jiǎn)要概況，安全巡檢員要錄入安全生產(chǎn)考核證。必要的情況下還需錄入身份證號(hào)和個(gè)人照片，對(duì)注冊(cè)用戶進(jìn)行分級(jí)管理，調(diào)取查看隱私信息時(shí)需要高級(jí)權(quán)限，沒有權(quán)限的普通員工無(wú)法查看。特殊崗位人員要標(biāo)記具體的工種和危險(xiǎn)程度，并配有帶員工簽字的安全培訓(xùn)完成證書、特種資質(zhì)作業(yè)證。普通的施工人員只需輸入基本信息和所屬項(xiàng)目即可，由于工人的流動(dòng)性較大，信息的輸入和刪除步驟都要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。

2 建筑工地平臺(tái)監(jiān)控技術(shù)

為使監(jiān)督人員隨時(shí)了解和監(jiān)控建筑施工的具體情況，可采用視頻監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行安全生產(chǎn)的監(jiān)控。抽查工程管理人員是否在現(xiàn)場(chǎng)履行自己的安全職責(zé)，監(jiān)督安全巡檢員和各部門的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)工程質(zhì)量負(fù)責(zé)。平臺(tái)中對(duì)證件的審查非常嚴(yán)格，堅(jiān)決避免出現(xiàn)無(wú)證上崗和不進(jìn)行安全培訓(xùn)的現(xiàn)象。還可使用實(shí)時(shí)截圖功能對(duì)視頻中的違規(guī)操作行為進(jìn)行證據(jù)保留，成為日后監(jiān)督和處罰的關(guān)鍵，視頻還具有面對(duì)面通話功能，可實(shí)現(xiàn)視頻或音頻的遠(yuǎn)程指揮，在管理人員因故無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候進(jìn)行指揮。建筑工地智慧平臺(tái)的監(jiān)控手段可提升人員管理效率，推進(jìn)建筑工地管理效率的提升。視頻監(jiān)控手段并不是創(chuàng)新技術(shù)，但運(yùn)用在建筑工地管理上時(shí)可幫助監(jiān)督人員對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免現(xiàn)場(chǎng)管理人員存在懈怠的情況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在平臺(tái)中分為3 個(gè)部分，第一部分是用來(lái)監(jiān)控工地現(xiàn)場(chǎng)的視頻設(shè)備，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。第二部分是建筑企業(yè)的監(jiān)督人員可遠(yuǎn)程對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督，被授權(quán)用戶可通過(guò)計(jì)算機(jī)或手機(jī)進(jìn)行視頻觀看。第三部分，監(jiān)控管理平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)在工地市場(chǎng)的部分為攝像機(jī)和NVR，安裝后采用局域網(wǎng)接入的方式實(shí)現(xiàn)畫面?zhèn)鬏?，光纖專網(wǎng)的視頻傳輸速度要比無(wú)線電網(wǎng)的速度快，可實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)同步，不卡頓不延遲。視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存時(shí)間為1 個(gè)月，超過(guò)1 個(gè)月的視頻將被自動(dòng)刪除。在儲(chǔ)存時(shí)間范圍內(nèi)的視頻可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)取。建筑場(chǎng)地的大型設(shè)備也是監(jiān)控的重點(diǎn)，監(jiān)控流程如圖1 所示。

圖1 大型設(shè)備監(jiān)控流程

由圖1 可知，監(jiān)控的主要步驟是在監(jiān)管平臺(tái)中加入大型機(jī)械設(shè)備的資料，對(duì)快要過(guò)期的設(shè)備進(jìn)行過(guò)期預(yù)警，避免因?yàn)槲蠢m(xù)期受到行政處罰。

3 智慧工地信息化平臺(tái)安全巡查技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化巡檢是保證建筑工地實(shí)現(xiàn)安全巡查的重要手段，在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)施工企業(yè)將安全巡檢報(bào)告上傳平臺(tái)，改進(jìn)報(bào)告中的管理人員在安全生產(chǎn)過(guò)程中執(zhí)行不到位的地方，并督促在工期剩余時(shí)間內(nèi)讓施工人員做得更好。安全巡查技術(shù)使平臺(tái)具有自檢功能，可通過(guò)數(shù)據(jù)分析和挖掘發(fā)現(xiàn)安全隱患并實(shí)現(xiàn)及時(shí)處理。在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)隱患全工地巡檢，容易產(chǎn)生預(yù)警提示的常見問題有以下幾種：①檢查報(bào)告未上傳，多數(shù)由于工作人員遺忘造成，平臺(tái)會(huì)及時(shí)提醒，無(wú)論是日檢、周檢還是月檢的檢查報(bào)告都要及時(shí)上傳；②檢查報(bào)告項(xiàng)目缺失，或未填寫項(xiàng)目，或數(shù)據(jù)在平臺(tái)儲(chǔ)存器中損壞；③檢查報(bào)告中提到的安全問題反復(fù)出現(xiàn)3 次以上仍舊不進(jìn)行處理；④報(bào)告中的所有安全問題均來(lái)自于同一人或同一設(shè)備。智慧監(jiān)管平臺(tái)將根據(jù)隱患排查的情況，采取相應(yīng)的預(yù)警措施。

4 實(shí)例分析

將本文的智慧工地信息化平臺(tái)建設(shè)技術(shù)運(yùn)用到建筑工地實(shí)際的平臺(tái)管理當(dāng)中，為驗(yàn)證本文平臺(tái)建設(shè)技術(shù)的優(yōu)越性，進(jìn)行實(shí)例分析。并通過(guò)實(shí)例分析的結(jié)果對(duì)其優(yōu)越性進(jìn)行證實(shí)。

4.1 項(xiàng)目概況

某城市商業(yè)區(qū)的商業(yè)項(xiàng)目位于市中心，項(xiàng)目的總建筑面積多達(dá)57 000 m2。建筑規(guī)劃中該商業(yè)項(xiàng)目樓層高25 層共有8 棟，附屬2 棟30 層的甲級(jí)寫字樓，并帶有1 層地下美食城和3 層地下車庫(kù)。建筑最高高度為158.23 m，屬于大型綜合商場(chǎng)，集室內(nèi)停車場(chǎng)和植物園于一體。該項(xiàng)目作為智慧工地平臺(tái)的試驗(yàn)點(diǎn)和示范點(diǎn)，應(yīng)及早在項(xiàng)目的施工過(guò)程中應(yīng)用智慧工地信息化平臺(tái)。將大數(shù)據(jù)融入建筑工地的施工管理中，在同一個(gè)平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、物料和環(huán)境的同時(shí)管理。

該地區(qū)容易對(duì)項(xiàng)目造成威脅的是經(jīng)常出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)現(xiàn)象，臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來(lái)強(qiáng)降雨和臺(tái)風(fēng)中心的12 級(jí)大風(fēng)，臺(tái)風(fēng)在垂直方向上風(fēng)壓可達(dá)150 kg/m2，建筑工地中的大型起重設(shè)備對(duì)于工地和工作人員都存在安全隱患，如果在臺(tái)風(fēng)的影響下倒塌勢(shì)必會(huì)造成機(jī)械損傷，如果附近有工作人員可能會(huì)因此受傷。臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降水，短時(shí)間內(nèi)充滿建筑工地的基坑，不能及時(shí)排出會(huì)導(dǎo)致基坑泡水，增加基坑中土壤的含水率，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低，土壤中的負(fù)孔隙水壓力降低，進(jìn)一步導(dǎo)致地基安全系數(shù)下降。

4.2 應(yīng)用過(guò)程

該項(xiàng)目通過(guò)天氣預(yù)報(bào)得知，1 周之內(nèi)有15 級(jí)的特大臺(tái)風(fēng)襲擊。建筑工地施工隊(duì)及時(shí)建立建筑項(xiàng)目安全保障小組，并成立應(yīng)急指揮部。指揮人員通過(guò)智慧工地信息化平臺(tái)了解工地的實(shí)際情況，通過(guò)平臺(tái)明確項(xiàng)目經(jīng)理和其他領(lǐng)導(dǎo)的安全責(zé)任，明確人員名單，落實(shí)每個(gè)人的安全責(zé)任，明確自己的工作范圍，避免出現(xiàn)權(quán)責(zé)不明的現(xiàn)象。召開建筑工地管理人員的防范會(huì)議，督促技術(shù)人員進(jìn)行保障部署工作。指揮人員可通過(guò)視頻對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了解，圖2 為通過(guò)平臺(tái)監(jiān)控查看的塔吊情況。

圖2 監(jiān)控中的塔吊情況

通過(guò)平臺(tái)的監(jiān)控，指揮人員可實(shí)現(xiàn)不親臨現(xiàn)場(chǎng)就能了解現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的作業(yè)情況。臺(tái)風(fēng)的預(yù)警信號(hào)在橙色級(jí)別以上時(shí)，平臺(tái)會(huì)通知現(xiàn)場(chǎng)的工作人員進(jìn)行有序撤離。平臺(tái)可通過(guò)員工打卡和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的方式監(jiān)督人員的撤離情況，確保現(xiàn)場(chǎng)的施工安全。

4.3 應(yīng)用結(jié)果

統(tǒng)計(jì)應(yīng)用該平臺(tái)前和應(yīng)用該平臺(tái)后的員工履職效率。平臺(tái)通過(guò)遠(yuǎn)程打卡和點(diǎn)名的方式改善了建筑工地人員的履職情況，具體結(jié)果見表2。

表2 建筑工地工作人員履職效率提升結(jié)果 %

由表2 可知，建筑項(xiàng)目的工作人員履職率都有大幅度提升，尤其是負(fù)責(zé)工地安全保障的人員履職效率從40%提升到90%，安全巡查人員原本需要定期對(duì)公司設(shè)備和人員安全帽佩戴情況進(jìn)行檢查。安裝了該管理平臺(tái)后，設(shè)備和人員的基礎(chǔ)信息在前期都錄入到平臺(tái)當(dāng)中，只要安全指標(biāo)出現(xiàn)變化異常就會(huì)進(jìn)行預(yù)警。安全保障人員可隨時(shí)對(duì)機(jī)械的情況進(jìn)行檢查，并監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)工作人員不要進(jìn)行違章操作。工作人員履職效率的提升有助于整個(gè)建筑工程質(zhì)量的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

本文利用現(xiàn)代化的信息手段構(gòu)建建筑項(xiàng)目管理平臺(tái)，對(duì)項(xiàng)目中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、科學(xué)管理，提升了建筑工地管理的信息化程度，提高了管理效率。以智慧工地為建設(shè)平臺(tái)的突破口，對(duì)建筑工地施工的安全性進(jìn)行綜合評(píng)估，在一定程度上保障了施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高了建筑項(xiàng)目的建筑質(zhì)量和建筑效率，進(jìn)一步推動(dòng)了項(xiàng)目的發(fā)展。經(jīng)實(shí)例分析，本文可將安全保障人員的履職效率從40%提升到90%，其余管理人員、工作人員的履職效率均有提高，具有一定應(yīng)用價(jià)值。