智慧工地系統(tǒng)在建筑工程管理中的應(yīng)用

馮 政

（珠海市工程監(jiān)理有限公司，廣東 珠海 519000）

我國出臺(tái)多項(xiàng)文件，強(qiáng)調(diào)了建筑工程工地需要加強(qiáng)安全文明施工主體責(zé)任制建設(shè)，堅(jiān)決禁止野蠻作業(yè)和污染作業(yè)的問題，這一風(fēng)向標(biāo)就表明了現(xiàn)代建筑行業(yè)作為傳統(tǒng)的高耗能行業(yè)一定要與時(shí)俱進(jìn)，確保施工的環(huán)保性和安全性，改變傳統(tǒng)粗放式管理的相關(guān)問題，讓建筑行業(yè)走上高質(zhì)量、輕便發(fā)展的道路。建筑領(lǐng)域除了要進(jìn)行數(shù)字化和智能化的升級(jí)，還要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的建筑建造方式，引入智慧工地系統(tǒng)建設(shè)能夠幫助上述指標(biāo)快速達(dá)成，更好地推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。本文圍繞著智慧工地系統(tǒng)在建筑工程管理中的應(yīng)用展開論述，希望為有關(guān)工作者提供一些參考和建議。

1 智慧工地系統(tǒng)及其特征

1.1 概念

智慧工地系統(tǒng)以建筑工程管理目標(biāo)作為依托，收集人員資料、安全管理信息、建筑質(zhì)量等相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，再利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)共同搭建大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)，形成以云端數(shù)據(jù)作為儲(chǔ)存中心體系的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智慧工地的整體架構(gòu)大致可以分成環(huán)境感知、服務(wù)器和聯(lián)動(dòng)控制三個(gè)層級(jí)。環(huán)境感知主要是利用傳感器和視頻監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)此目的；服務(wù)器則是對(duì)環(huán)境感知層的數(shù)據(jù)展開進(jìn)一步的分析、抽樣和處理，再根據(jù)預(yù)設(shè)閾值聯(lián)通自動(dòng)化設(shè)備展開工作；聯(lián)動(dòng)控制主要接收服務(wù)器層級(jí)的動(dòng)作指令完成動(dòng)作，再反饋動(dòng)作信息。智慧工地典型的應(yīng)用場(chǎng)景可以包括塔吊安全監(jiān)控、電氣設(shè)備無功補(bǔ)償監(jiān)控、揚(yáng)塵治理、防范紅外對(duì)射，還包括工地現(xiàn)場(chǎng)的智能限電限水控制。通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)外圍和內(nèi)部數(shù)據(jù)的收集展開設(shè)備狀態(tài)、視頻監(jiān)控信息的傳送，讓工具現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到智能檢測(cè)，也可以利用AI 視頻監(jiān)控設(shè)備將其數(shù)據(jù)上傳到云端和云平臺(tái)，工作人員可以手動(dòng)或自動(dòng)獲取相關(guān)情報(bào)消息。通過這樣的方式對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，其優(yōu)勢(shì)是減少人工管理的錯(cuò)誤率和時(shí)間，使監(jiān)管效率和準(zhǔn)確率大大上升。

1.2 特征

智慧工地系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是集成化管控，它可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作狀況，智慧化地把施工環(huán)節(jié)和信息技術(shù)結(jié)合在一起，利用信息技術(shù)作為工具打破了傳統(tǒng)工程項(xiàng)目管理中環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)之間的銜接壁壘，提高了數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，解決了數(shù)據(jù)孤島效應(yīng)和數(shù)據(jù)分散問題，讓建筑工程管理實(shí)現(xiàn)集成化和專業(yè)化[1]。同時(shí)，智慧工地系統(tǒng)打造了數(shù)字化的管理平臺(tái)，把紅外線設(shè)備、攝像機(jī)設(shè)備、傳感器設(shè)備和RFID 等重要的設(shè)備集合在一起，形成大區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以在建筑工程現(xiàn)場(chǎng)找到關(guān)鍵信息要素并收集信息資料，將其集中展示在監(jiān)控屏幕中，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)展開全局把控和重點(diǎn)監(jiān)控，也可以針對(duì)過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題和死角進(jìn)行預(yù)警和提醒，實(shí)現(xiàn)全要素控制。除此之外，智慧工地系統(tǒng)還包括集成性特色智慧工地系統(tǒng)，可以把各種類型的信息科技手段加以綜合，有利于資源的優(yōu)化配置和使用，這樣的方式能夠?yàn)轫?xiàng)目施工提供更加可靠的依據(jù)，確保信息化管理體系具有可行性和可操作性。

2 智慧工地系統(tǒng)常見技術(shù)

2.1 塔吊安全監(jiān)控技術(shù)

智慧化工地系統(tǒng)中最為常見的一種控制系統(tǒng)是塔吊安全系統(tǒng)，它的實(shí)用價(jià)值較高，能助推整個(gè)項(xiàng)目的順利運(yùn)行。塔吊安全系統(tǒng)可以利用視覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多樣化手段，清點(diǎn)塔吊內(nèi)操作人數(shù)，核驗(yàn)身份并展開對(duì)比，如果發(fā)現(xiàn)問題或違章操作可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)[2]。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加持之下，塔吊安全技術(shù)可以了解塔吊設(shè)備的維修狀況、磨損情況、升降高度、起吊重量等諸多要素，發(fā)現(xiàn)塔吊設(shè)備是否存在沖頂、開門異常、超速運(yùn)行等非正常情況，及時(shí)提醒工作人員，發(fā)出警報(bào)，降低安全事故的發(fā)生可能性，提高了工程管理的安全和質(zhì)量。

2.2 電器配電無功補(bǔ)償技術(shù)

電器配電無功補(bǔ)償技術(shù)是節(jié)能降耗的代表，目前我國建筑行業(yè)推行綠色工地和文明施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在建筑工程中有些大型機(jī)械化設(shè)備功率耗能較高，功率因素卻較差，存在一定的電能浪費(fèi)和轉(zhuǎn)換失衡問題。針對(duì)以上現(xiàn)象，智慧工地系統(tǒng)建設(shè)中可以利用電器配電無功補(bǔ)償科技，自動(dòng)監(jiān)測(cè)耗能數(shù)據(jù)展開管理，提高電能使用率[3]。

電器配電無功補(bǔ)償?shù)淖酉到y(tǒng)包括智能控制開關(guān)和隔離開關(guān)兩個(gè)板塊，隔離開關(guān)包含了多組別的電容器，在每組別電容器上都安裝了斷路器、電容器和交流接觸器，工作人員在使用之前可以調(diào)節(jié)功率因素，如果功率因數(shù)小于設(shè)置值，控制器會(huì)按照設(shè)置的順序投入電容器群，一直到實(shí)際功率因數(shù)等于設(shè)置目標(biāo)。如果設(shè)備和系統(tǒng)負(fù)荷存在差異，功率因素也會(huì)出現(xiàn)上下調(diào)整，系統(tǒng)負(fù)荷會(huì)發(fā)生類型變化，影響功率因數(shù)大小。這時(shí)，通過智能控制器可以實(shí)時(shí)收集并反饋數(shù)據(jù)資料，匯報(bào)因數(shù)信息，反映系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。

經(jīng)過實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，使用電器無功補(bǔ)償技術(shù)具有明顯的節(jié)能效果，并且提高了電能利用率，減少了能源消耗量，全面改善了電力環(huán)境，同時(shí)科學(xué)合理地設(shè)置無功補(bǔ)償裝置還能夠有效提高電能質(zhì)量。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)智能限電控制技術(shù)

建筑工程是傳統(tǒng)的高耗能行業(yè)，除了建筑機(jī)械本身耗能之外，施工現(xiàn)場(chǎng)生活區(qū)的用電和用水也是關(guān)注的要點(diǎn)，不僅涉及能源節(jié)約問題，還涉及安全管理的問題。有些工人隨意用電造成電力浪費(fèi)，不僅資源流失，也會(huì)給建筑現(xiàn)場(chǎng)帶來一些安全隱患，給建筑企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失[4]。工地現(xiàn)場(chǎng)用電事故的多數(shù)原因是工作人員的違規(guī)操作，使用工地現(xiàn)場(chǎng)智能線電控制技術(shù)可以找到時(shí)間、電負(fù)荷和電壓三個(gè)切入點(diǎn)展開控制，通過加裝時(shí)間控制器控制用電時(shí)間，員工宿舍和施工現(xiàn)場(chǎng)的所有供電線路都需要在工作時(shí)間之內(nèi)運(yùn)行，超出工作時(shí)間一概斷電，防止發(fā)生意外；用電負(fù)荷控制在220V 以下，宿舍內(nèi)安裝國標(biāo)插座保證冬天供暖和其他生活所需，所有的電源插座來自同一回路，每一個(gè)回路上都加裝了自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果發(fā)生員工擅自改裝的情況會(huì)自動(dòng)切斷電流；關(guān)于電壓問題，宿舍內(nèi)照明回路的電壓為36 瓦，在確保電力使用安全性的前提之下保證效果。此外，員工宿舍內(nèi)還裝配電源插座，滿足手機(jī)電腦充電的需求，通過智能線電控制各項(xiàng)子系統(tǒng)的使用，既能確保用電安全，也能夠確保設(shè)備系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行，縮減人工成本，減少管理難度。

3 智慧工地系統(tǒng)在建筑工程管理中的具體應(yīng)用

3.1 智慧化人力資源管理應(yīng)用

智慧化的人力資源管理是智慧供電系統(tǒng)常用的板塊，其中智慧門禁系統(tǒng)就是最重要的部分。這一系統(tǒng)在運(yùn)用過程中可以解決準(zhǔn)入問題和施工考勤問題等諸多難點(diǎn)。傳統(tǒng)的建筑人資管理中，人員大多數(shù)采用IC卡考勤，有些人員由于保管不善容易出現(xiàn)IC 卡丟失的現(xiàn)象，給施工管理造成不便[5]。有些工地采用指紋識(shí)別，在工地上從事工作的人員大多數(shù)手指存在一些傷口或清潔做不到位，影響靈敏度，如果能在智慧人資管理系統(tǒng)中加入面部識(shí)別就可以解決以上問題，這個(gè)系統(tǒng)的具體組成部分主要有以下幾種技術(shù)：首先是識(shí)別技術(shù)，采用3D 多維人像現(xiàn)場(chǎng)采集技術(shù)可以進(jìn)行人臉識(shí)別，全面識(shí)別進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的人員面部特征；其次是虹膜識(shí)別技術(shù)，這項(xiàng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用成本較高，也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，精確性很高。同時(shí)還可以使用智能安全帽轉(zhuǎn)入識(shí)別技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)和傳統(tǒng)的安全帽有不同之處，智能化的安全帽中包含了儲(chǔ)存信息傳感器、信息處理傳感器和定位傳感器，會(huì)對(duì)施工人員信息展開錄入，施工人員佩戴智能安全帽的時(shí)候，主機(jī)端會(huì)對(duì)他們的身份進(jìn)行識(shí)別和資料填充。

除此之外，智能化追蹤系統(tǒng)也是經(jīng)常使用的技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)可以利用智慧工地主機(jī)端口對(duì)施工人員的位置加以確定，跟進(jìn)行進(jìn)路線，了解其具體的施工狀態(tài)，避免誤操作的出現(xiàn)，還可以對(duì)施工人員的周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)危險(xiǎn)情況展開提示和排查。

3.2 智慧化的物資管理應(yīng)用

智慧工地系統(tǒng)運(yùn)用在設(shè)備和物資的管理中能夠體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)，它可以涉及設(shè)備的采購、建筑材料的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收等諸多流程，對(duì)物資實(shí)現(xiàn)全封閉式閉環(huán)管理，再利用手機(jī)或電腦的APP 端口對(duì)物資流動(dòng)資料展開全程跟進(jìn)，并且把各項(xiàng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電腦服務(wù)器中，方便展開物資監(jiān)控。比如有些工地在使用智慧工地系統(tǒng)的時(shí)候加入了區(qū)塊鏈技術(shù)，可以采用智慧化的物資管理模式展開現(xiàn)場(chǎng)管控，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的建材是不同批次的，智慧物資管理系統(tǒng)可以把它們納入唯一的區(qū)塊鏈指紋庫中，無論是原材料商還是生產(chǎn)商、經(jīng)銷商，這些細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)都會(huì)形成電子簽名儲(chǔ)存在PC 端口中，管理人員可以利用PC 端口的儲(chǔ)存器展開信息調(diào)取和審核追蹤，再利用動(dòng)態(tài)組網(wǎng)技術(shù)去中心化地對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)展開分布運(yùn)算。

由此可見，區(qū)塊鏈技術(shù)也可以直接降低智慧工程的建筑管理成本。又比如在進(jìn)行深基坑施工管理的時(shí)候可以加裝深基坑無線監(jiān)測(cè)設(shè)備，和LOT 技術(shù)傳感器技術(shù)相互結(jié)合，共同在云端系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)合法授權(quán)，并且將數(shù)據(jù)上傳到端口鏈條中展開分布式儲(chǔ)存，為下一步的決策提供科學(xué)預(yù)測(cè)。

3.3 智慧化的技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用

隨著科技的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)施工技術(shù)手段也在不斷地更新和精進(jìn)，現(xiàn)代工地使用的施工技術(shù)相對(duì)較為繁瑣，提高了施工標(biāo)準(zhǔn)，也對(duì)工作人員的操作技術(shù)和熟練度提出了更高的要求。施工管理者需要借助智慧工地系統(tǒng)做好技術(shù)的優(yōu)化和手段的更新，尤其是在混凝土澆筑、鋼筋施工、深基坑施工等關(guān)鍵施工步驟中要特別關(guān)注技術(shù)更新這一板塊。比如在混凝土攪拌、混凝土澆筑、混凝土后膠帶施工等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都要加以重視?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土攪拌時(shí)，智慧工地系統(tǒng)可以輸入混凝土材質(zhì)參數(shù)，對(duì)材料成分展開定期測(cè)定，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤參數(shù)造成混凝土離析現(xiàn)象。在混凝土實(shí)際澆筑過程中，智慧工地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)探測(cè)時(shí)間間隔和混凝土的澆筑位置，確保澆筑時(shí)間合理，防止出現(xiàn)由于澆筑不連續(xù)造成裂縫等問題。在混凝土后期施工和養(yǎng)護(hù)過程中，智慧工地系統(tǒng)可以和AI 系統(tǒng)相互聯(lián)動(dòng)，和現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)施工工作者取得聯(lián)系，遠(yuǎn)程操控巡視混凝土養(yǎng)護(hù)情況，節(jié)省了人力資源成本和時(shí)間成本，借助智慧化的監(jiān)測(cè)設(shè)備確定混凝土養(yǎng)護(hù)參數(shù)，比如混凝土溫度濕度和內(nèi)部是否有裂縫，如果發(fā)現(xiàn)問題也可以通過移動(dòng)終端實(shí)時(shí)傳輸，工作人員可以根據(jù)警報(bào)信息確定故障位置，及時(shí)處理問題。

3.4 智慧化的環(huán)境控制技術(shù)

建筑工程現(xiàn)場(chǎng)容易產(chǎn)生一系列環(huán)境污染源，比如粉塵污染、噪聲污染都有可能會(huì)破壞環(huán)境，影響居民的日常生活。在智慧工地管理加入后，工程管理者需要納入綠色施工管理模塊，做好對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)污染指標(biāo)的實(shí)時(shí)觀測(cè)，比如監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量，做好噪聲指標(biāo)的分析，在建設(shè)智慧工地系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要加入環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等相關(guān)重要部分，根據(jù)工程的實(shí)際情況提高系統(tǒng)適配度，聯(lián)合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備確定諸多環(huán)境數(shù)值。比如噪聲參數(shù)、顆粒物濃度、空氣濕度等，這些數(shù)據(jù)加以測(cè)定之后，可以在LED 顯示屏上滾動(dòng)播放，如果發(fā)現(xiàn)指標(biāo)超標(biāo)的情況可以標(biāo)紅發(fā)出預(yù)警。數(shù)據(jù)測(cè)定之后要及時(shí)向云端傳輸，做好移動(dòng)設(shè)備終端的連接，施工人員可以根據(jù)以上數(shù)據(jù)做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷異常情況，快速處理。比如空氣中顆粒物濃度含量超標(biāo)需要激活噴霧降塵系統(tǒng)展開防粉塵處理，對(duì)于有些施工現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，要配置精度較高的精密型傳感器加強(qiáng)內(nèi)部環(huán)境的監(jiān)測(cè)，及時(shí)測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)的濕度和溫度，此外要安裝攝像頭，對(duì)全天的環(huán)境情況展開監(jiān)察，為管理人員提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)服務(wù)。

4 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程管理中使用智慧工地系統(tǒng)是明智之舉，也是與時(shí)俱進(jìn)的體現(xiàn)。智慧工地系統(tǒng)有其諸多的優(yōu)勢(shì)，可以在建筑工程施工的眾多板塊發(fā)揮其價(jià)值，它的使用有利于減輕管理人員的工作壓力，提升工作準(zhǔn)確率。具體運(yùn)用時(shí)，智慧工地系統(tǒng)可以在人力資源管理、物資管理、技術(shù)優(yōu)化等多個(gè)板塊加強(qiáng)滲透，要注意建設(shè)智慧管理網(wǎng)絡(luò)，做好數(shù)據(jù)的收集和匯總。