智慧工地系統(tǒng)在房建施工現(xiàn)場管理中的應用

史晨峰 山西二建集團有限公司

1 前言

智慧工地系統(tǒng)通過網(wǎng)頁瀏覽器或移動客戶端進行瀏覽和管理，系統(tǒng)管理員為項目成員設置權限，分配用戶名和密碼，項目所有成員通過互聯(lián)網(wǎng)即可隨時隨地登錄系統(tǒng)，參與整個項目管理。本文提出的智慧工地系統(tǒng)，指使用多種硬件設備對系統(tǒng)的運行及多項功能進行聯(lián)網(wǎng)控制，并通過多種手段最終達到自動化監(jiān)管的目的。智慧工地系統(tǒng)具有對于減少人員傷亡與物力資源損失的作用，可將該系統(tǒng)視為保障工地工程施工安全的核心。在建筑工程單位內(nèi)推廣智慧工地系統(tǒng)，不僅可以通過監(jiān)控值班室直接觀察施工現(xiàn)場的進度，還可以監(jiān)控現(xiàn)場施工排放的垃圾，為現(xiàn)場施工人員提供了安全保障。建筑工程中的核算審計是一項復雜度較高的工作，使用智慧工地系統(tǒng)中的多項數(shù)據(jù)審核技術，可實現(xiàn)對現(xiàn)場產(chǎn)生數(shù)據(jù)的有效核算，不僅減少審核誤差，還縮短了人工核算的時間。

2 建筑工地現(xiàn)存問題和發(fā)展狀況

目前，施工制度不完善及管理模式不先進導致的安全問題、施工技術落后、物料管理的缺乏和工作人員素質低下等問題，對施工管理造成影響。如何減少此類問題，避免降低企業(yè)管理效率、經(jīng)濟效益，防止出現(xiàn)工程質量問題，如何在保證工程質量的前提下推進建筑工程的實施進度和保障施工人員的安全，是目前施工企業(yè)謹慎思考的問題。隨著智慧工地的進一步發(fā)展，許多施工企業(yè)通過構建智慧工地，減少甚至避免建筑施工過程中存在的問題，實現(xiàn)施工的智能化管理，使其效率得到大的提升。這不僅說明先進技術得到廣泛使用，也說明了科技的進一步發(fā)展與建筑行業(yè)的快速發(fā)展。因此，智慧工地具備良好的發(fā)展趨向，被許多施工企業(yè)采取推廣和普及使用。

3 智慧工地簡介

建筑施工安全管理信息化是我國建筑業(yè)發(fā)展的重要方向。2016年8月，住房和城鄉(xiāng)建設部印發(fā)了《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，要求“十三五”期間全面提高建筑業(yè)信息化水平，建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化取得突破性進展，提出建立完善建筑施工安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，對工程現(xiàn)場人員、機械設備、臨時設施等安全信息進行采集和匯總分析，實現(xiàn)施工企業(yè)、人員、項目等安全監(jiān)管信息互聯(lián)共享，提高施工安全監(jiān)管水平。2017年2月，國務院辦公廳發(fā)布《國務院辦公廳關于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》，要求推進信息技術與安全生產(chǎn)深度融合，加快建設建筑施工安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，通過信息化手段加強安全生產(chǎn)管理。在建筑施工活動中，為解決施工現(xiàn)場面臨的建筑質量問題多、施工地點分散、施工人員管理難、監(jiān)管難度大、安全事故頻發(fā)等問題，基于建筑信息化的智慧工地越來越多地應用于建筑施工現(xiàn)場。根據(jù)中國建筑業(yè)協(xié)會團體標準《智慧工地全景成像監(jiān)測標準》，智慧工地是指運用信息化手段，通過三維設計平臺對工程項目進行精確設計和施工模擬，圍繞施工過程管理，建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產(chǎn)、科學管理的施工項目信息化生態(tài)圈，并將此數(shù)據(jù)在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下與物聯(lián)網(wǎng)采集到的工程信息進行數(shù)據(jù)挖掘分析，提供過程趨勢預測及專家預案，實現(xiàn)工程施工可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平，逐步實現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造。

4 智慧工地技術在建筑起重機械設備中的應用形式

4.1 信息化管理平臺的應用

利用信息化管理平臺整合管理內(nèi)容，有助于施工企業(yè)全面了解施工現(xiàn)場信息，并對施工狀態(tài)進行預測，促進項目的順利進行。（1）終端層的應用信息管理是通過將信息技術應用到建設項目終端實現(xiàn)的。如，使用智能手機、手機傳感器、無線傳輸功能、攝像頭等實時監(jiān)督和控制建筑工地的終端設備，以改善對建筑工地的監(jiān)督和管理狀態(tài)。（2）平臺層的應用依靠平臺層對建設項目的數(shù)據(jù)信息進行分類和計算，完善項目管理的數(shù)據(jù)信息，為管理人員和施工人員提供交流平臺，以便對施工現(xiàn)場信息的變化進行監(jiān)督和討論。（3）應用層的應用了解管理流程，加強結構生產(chǎn)邊界管理，改善信息管理，集成移動設備，與終端層集成，然后提取和分析數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺。

4.2 特定區(qū)域監(jiān)控功能

施工現(xiàn)場一般場地受限較多，特別是在城市中心地區(qū)施工，施工現(xiàn)場與周圍既有構筑物以及設施之間距離較近，由于塔機大臂回轉半徑范圍較大（40m～80m），容易出現(xiàn)塔機大臂經(jīng)過民房、馬路、學校、工人宿舍等人群密集區(qū)域，特別是當周邊有高壓線時易發(fā)生觸電事故。通過塔機運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的特定區(qū)域監(jiān)控功能，設定塔機作業(yè)區(qū)域，在工作時當塔臂進入限制區(qū)域時，將會自動限制大臂或變幅禁入特定區(qū)域，實現(xiàn)特定區(qū)域保護，避免司機的誤操作，從源頭上避免事故的發(fā)生。

4.3 特種作業(yè)人員管理系統(tǒng)

建筑施工特種作業(yè)人員必須經(jīng)建設主管部門考核合格，取得特種作業(yè)人員操作資格證書，方可上崗從事相應作業(yè)。利用人員管理信息庫收錄特種作業(yè)人員相關信息，通過指紋識別、人臉識別技術的應用，操作人員必須刷指紋啟動設備，防止機械被亂用，機上人員的操作行為也會形成操作記錄同步保存。以現(xiàn)場配電箱管理為例，目前施工現(xiàn)場絕大多數(shù)電箱都是機械鎖，電箱門經(jīng)常處于不關閉狀態(tài)，私自接電、拆電線易導致觸電類安全事故。應用物聯(lián)網(wǎng)電子鎖技術改造后，電箱的開啟權限只對電工開放，掃描二維碼或指紋識別才能開啟電箱，保證施工現(xiàn)場的一級、二級配電箱只能由具有電工操作資格證的人員才能進行接線等操作，嚴格管理現(xiàn)場用電。

4.4 塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)

施工場地內(nèi)安全監(jiān)控系統(tǒng)融合了智慧工地系統(tǒng)，使施工作業(yè)中的危險源可能性壓到最低，最大限度地縮小和防止施工事故的發(fā)生，降低施工作業(yè)的風險，增強了安全管理工作效用。對于起重機械，應更加嚴格的管制，重視智慧工地系統(tǒng)在塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮作用的部分，更好地實現(xiàn)智能化和實施性監(jiān)控。①塔吊的安全是施工的重點，相關安全指標信息如承載重量、回轉角度、作業(yè)高度、小車幅度、當時風速，風向等會被采集傳入到裝有實時監(jiān)控設備中，塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)出警報提醒塔機出現(xiàn)的違反規(guī)定的操作。②若工地有多臺塔吊進行施工，為防止發(fā)生撞擊事故，系統(tǒng)的防撞擊功能會使用智能辨別功能，避免塔吊在撞擊高危區(qū)進行操作，實時關注人與物行為的不安全情況，提前防控，把危險扼殺在萌芽之中，基本保證了起重機的正常運行。

4.5 深基坑監(jiān)測系統(tǒng)

深基坑監(jiān)測系統(tǒng)利用土壓力盒、錨桿應力計等智能化傳感設備，監(jiān)測基坑開挖、支護施工和周邊設備或建筑穩(wěn)定情況。將互聯(lián)網(wǎng)和信息進行整合，利用針對性的監(jiān)測儀器測得數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)及時發(fā)送到監(jiān)測平臺進行分析，分析后可將結果反饋到對應的工作人員，一旦數(shù)據(jù)異常立即警報，使技術人員及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高基坑監(jiān)測的準確性。

4.6 安全隱患及質量問題檢查

安全隱患排查子系統(tǒng)可自定義安全隱患清單，支持巡檢單位通過移動端將現(xiàn)場檢查中發(fā)現(xiàn)的安全隱患以圖片、語音、文字、視頻等形式直接記錄并上傳平臺，將自動生成的整改單推送給相關責任單位；責任單位整改后上傳整改情況，并推送相關信息通知巡檢單位；巡檢單位根據(jù)整改記錄進行復查，確定整改是否通過；復查通過后進行問題閉環(huán)，復查不通過再進行整改，直至問題閉環(huán)。平臺應能統(tǒng)計指定時間段內(nèi)的安全隱患數(shù)量、待整改回復的隱患數(shù)量、待復查的隱患數(shù)量、隱患整改完成率等信息。質量問題檢查子系統(tǒng)應支持將現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)的質量問題以圖片、語音、文字、視頻等形式直接記錄并上傳平臺，將自動生成的整改單推送給相關責任單位；提供實時查看整改完成情況，實現(xiàn)質量檢查工作統(tǒng)計、質量問題整改統(tǒng)計、質量問題預警統(tǒng)計、質量問題類型統(tǒng)計、質量問題等級統(tǒng)計等，支持質量檢查報表、問題整改報表導出。

4.7 綠色施工管理系統(tǒng)

項目管理部門依照施工平面圖構建全封閉裝配式?jīng)_孔圍擋，在頂部裝設噴淋系統(tǒng)，間隔1.5m設置霧化噴頭，同時在塔吊處安裝噴淋系統(tǒng)。施工場地四面裝設霧炮機。針對可能引發(fā)揚塵及噪聲的施工地點，設置在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)全天候運行，不定時收集與分析數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺，由平臺比對指標。當施工場地揚塵超過標準后電子閥觸發(fā)噴淋及霧炮設備，達到降塵的效果。

4.8 構建監(jiān)督體系的應用

智慧工地系統(tǒng)的綜合性與科學性對項目的順利完成起著重要監(jiān)督和領導作用，在實現(xiàn)綠色建筑理念中，減少施工過程中的污染程度，為公司發(fā)展提供更多機會。智慧工地系統(tǒng)主要體現(xiàn)為：①準確記錄全部員工信息和資料，確保員工持證上崗。②全面監(jiān)控與項目有關的資料，實現(xiàn)資源通用，不斷滿足項目信息管理的要求。③健全公司和人員評價體系，提高公司動態(tài)管理和人員評估，智慧工地系統(tǒng)可以自動計算和評估誠信結果，有利于提高員工素質，對公司長遠發(fā)展有益。④工程項目質量、安全管理和信息技術的結合，使工程質量和安全管理流程不斷改善。針對施工過程進行全過程監(jiān)督，給予具體準確的監(jiān)控數(shù)據(jù)，便于工作管理。⑤智能化檢查員工的操作情況，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。⑥監(jiān)控監(jiān)督單位工作的日常動態(tài)，了解監(jiān)督人員的工作情況，有助于高效率地完成工作。⑦掌握施工現(xiàn)場的所有情況，確保施工的安全和質量，降低施工期間的潛在風險，最終使工程項目達到標準。

5 建筑起重機械智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向

借助云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、BIM、GIS等新一代信息技術，對項目施工過程中的“人、機、料、法、環(huán)”等關鍵因素監(jiān)督和管理，形成互聯(lián)協(xié)同、信息共享、在線監(jiān)測及智能預警的智慧工地管理平臺，并提供大屏、桌面端和移動端應用服務，管理平臺使項目決策層和管理人員能夠隨時隨地、直觀地視察現(xiàn)場的施工和生產(chǎn)狀況，加強工程項目施工現(xiàn)場質量、安全與文明施工和環(huán)境衛(wèi)生管理，提高建設工程項目施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率、管理效率和決策能力，實現(xiàn)工地的數(shù)字化、精細化和智慧化。

5.1 加大建筑起重機械智慧安全監(jiān)控方面的人才培養(yǎng)

專業(yè)性人才缺乏也是當前建筑起重機械智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)建設的主要問題，政府主管部門、行業(yè)協(xié)會和企業(yè)應加強專業(yè)技術人才的系統(tǒng)性技術培訓，提高員工專業(yè)知識與能力水平，采取相應激勵措施，增強企業(yè)員工接受智慧工地新技術的積極性，加快建筑起重機械智慧安全監(jiān)控的人才培養(yǎng)。

5.2 構建完善的施工質量安全管理平臺

房建施工現(xiàn)場管理工作的開展和實施需要科學合理地借助信息化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等，對工程項目的施工情況進行全方位、動態(tài)化的監(jiān)督和管理，實現(xiàn)工程項目的統(tǒng)一化、集中化管理與監(jiān)督。借助系統(tǒng)平臺收集影響工程項目質量、安全、進度的相關因素，系統(tǒng)化地分析信息數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題和不足，并進行調整和完善。借助該平臺系統(tǒng)，強化施工信息的傳遞，確保各施工工序間的溝通順暢，減少因信息孤島、信息傳遞不準確、工程銜接不到位而造成的損失。借助相關技術和設備，實現(xiàn)整個工程項目施工現(xiàn)場的動態(tài)化監(jiān)督和管控，實施遠程監(jiān)控，整改施工中的偏差問題，避免施工中的不規(guī)范操作，保障施工順利進行。

5.3 BIM+運維數(shù)字化管理應用

根據(jù)項目設計及使用單位需求，與專業(yè)廠家進行智慧園區(qū)建設，架設園區(qū)內(nèi)部專線，并測試所有接入硬件，定制開發(fā)針對本項目的內(nèi)網(wǎng)智慧園區(qū)平臺，具有設備維護管理、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集成管理、BIM業(yè)務數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析管理這四大模塊功能。推動BIM模型與智慧園區(qū)系統(tǒng)融合，將前期設計思路和理念延續(xù)到后期運維和管控當中，實現(xiàn)BIM模型與運維管理數(shù)據(jù)的完美融合。其特點如下：（1）各系統(tǒng)設備在BIM模型中可直觀地空間定位，方便運維人員管理。（2）在模型中可直觀查詢設備生產(chǎn)信息及維護信息，遇到故障時自動生成設備維護方案，方便運維人員快速排除故障及維修。（3）三維顯示及分析能耗信息，依托模型進行分區(qū)統(tǒng)計，可直接發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域，并針對性地檢修設備及調整參數(shù)。（4）設備運行監(jiān)控，將BIM模型與能源管理系統(tǒng)、樓宇控制系統(tǒng)、智慧建筑運維管理平臺相結合，將整個建筑的運行狀況在3D模型上通過特定標識展示，使運維人員能準確高效地安全管控、能耗分析、節(jié)能改造等工作。

5.4 物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)技術是物與物之間建立的一種交互的網(wǎng)絡，可全面感知信息，并進行信息采集和終端傳輸；確保運輸過程中的安全性，獲取現(xiàn)場人員的材料和機械等相關信息，保障隨時共享；利用智能算法對現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時采集并快速分析，制定智能化決策。這一技術可以彌補傳統(tǒng)依靠管理人員進行管理和控制中監(jiān)控不全面的情況，由被動監(jiān)測管理變?yōu)橹鲃颖O(jiān)測管理，使管理更合理、更全面。物聯(lián)網(wǎng)技術包括識別技術和射頻識別技術（RFID）。

6 結束語

綜上所述，推進房建工程項目施工建設需重視施工現(xiàn)場管理的開展和實施，構建完善的管理和監(jiān)督管控體系，確保施工作業(yè)的規(guī)范有序性，提高施工質量安全。智慧工地系統(tǒng)的應用發(fā)揮著重要作用，借助智慧工地系統(tǒng)，實現(xiàn)工程項目的精細化、信息化管理和綜合化管理。因此加大智慧工地系統(tǒng)的研究，做好相關的推廣工作，使其在項目施工管理中高效地發(fā)揮作用，降低施工建設成本，提高施工管理效率，確保工程項目的質量安全和建設收益。