基于“互聯(lián)網(wǎng)+智能化”的智慧工地管理系統(tǒng)研究

朱 爽

（中核華緯工程設(shè)計(jì)研究有限公司，江蘇 南京 210019）

近年來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，對各行各業(yè)的發(fā)展具有促進(jìn)作用，建筑工程施工工作也不例外，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化技術(shù)有機(jī)整合，構(gòu)建智慧工地管理系統(tǒng)，能夠提升工地管理的工作效果，改善施工監(jiān)督管理的手段和模式，使施工管理工作能夠向著智能化和智慧化的方向發(fā)展。因此，建議施工企業(yè)在實(shí)際工作中，根據(jù)工程項(xiàng)目的管理特點(diǎn)和需求，合理進(jìn)行智慧工地管理系統(tǒng)的構(gòu)建和設(shè)計(jì)，確保能夠利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化技術(shù)，促使工地管理效果和智能化水平的提升。

1 智慧工地分析

智慧工地主要就是利用工地管理可視化系統(tǒng)、智慧技術(shù)等，為施工企業(yè)、工程管理部門和政府部門等，提供工地現(xiàn)場的管理數(shù)據(jù)，通過在工程施工現(xiàn)場安裝不同類型的傳感器設(shè)備，采用現(xiàn)代化的技術(shù)措施，形成智能化工地施工監(jiān)督控制體系和問題防范體系。智慧工地技術(shù)在應(yīng)用的過程中，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)工地管理措施和監(jiān)督措施的不足，全方位進(jìn)行施工現(xiàn)場材料、人力資源、機(jī)械設(shè)備、工藝技術(shù)和環(huán)境的監(jiān)控，與此同時，智慧工地技術(shù)的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)施工安全，以安全生產(chǎn)為主，將安全事故的預(yù)防和治理有機(jī)整合，提升工程施工的安全和質(zhì)量。與此同時，智慧工地中存在智能化的施工監(jiān)控系統(tǒng)，是以物業(yè)管理功能和施工管理功能為一體的智能化管理平臺，利用可視化系統(tǒng)，能夠全面執(zhí)行施工安全監(jiān)管的工作，提升施工現(xiàn)場遠(yuǎn)程管理的效果，有效排除工程現(xiàn)場的安全風(fēng)險和質(zhì)量風(fēng)險，主要的優(yōu)勢表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：其一，能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程化和統(tǒng)一化管理，減少現(xiàn)場監(jiān)督管理和檢查工作的壓力和頻率，降低人員管理成本，提升整體的工作效果，與此同時，還能利用視頻監(jiān)控的技術(shù)實(shí)時性掌握工程現(xiàn)場的情況，了解工地的施工動態(tài)和質(zhì)量進(jìn)度等，明確安全風(fēng)險和質(zhì)量風(fēng)險等防范措施的落實(shí)情況，對于面積較大的工地，也能夠全方位進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管；其二，工地施工的過程中，一旦有異?，F(xiàn)象或者是突發(fā)情況，系統(tǒng)能夠快速做出報(bào)警，提醒相關(guān)的工作人員科學(xué)進(jìn)行處理；其二，智慧工地技術(shù)在應(yīng)用期間，能夠利用傳感器技術(shù)進(jìn)行不同施工設(shè)備的監(jiān)測分析，采集設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確判斷設(shè)備的質(zhì)量和安全性，為工地設(shè)備的安全管理提供保障。與此同時，智慧工地技術(shù)的應(yīng)用，還能為業(yè)主可視化呈現(xiàn)工地施工進(jìn)度、安全性、質(zhì)量等情況，使施工企業(yè)能夠?yàn)闃I(yè)主提供高質(zhì)量服務(wù)；其三，智慧工地技術(shù)的應(yīng)用，能夠使施工企業(yè)通過智慧技術(shù)進(jìn)行工地現(xiàn)場的巡查，及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行閉環(huán)處理，避免工地現(xiàn)場出現(xiàn)施工問題，進(jìn)一步提升管理工作的效果。

2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+智能化”的智慧工地管理系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧工地管理系統(tǒng)構(gòu)建，應(yīng)科學(xué)合理進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)前端設(shè)備、數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息處理和應(yīng)用的部分、用戶操作的部分。對于前端設(shè)備而言，主要涉及到攝像機(jī)設(shè)備、溫濕度變送器設(shè)備、空氣環(huán)境檢測儀設(shè)備、顯示屏幕和紅外線對射探頭設(shè)備、傳感器設(shè)備等等，用來進(jìn)行工地現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集，完成數(shù)據(jù)采集后，利用有線或是無線信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖藨?yīng)用平臺，用戶在用戶操作的部分即可進(jìn)行本地或是遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對工地的管理。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

2.2.1 作業(yè)人員和安全監(jiān)控

智慧工地管理系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)工地現(xiàn)場作業(yè)人員監(jiān)控功能模塊和工地安全監(jiān)控功能模塊，遠(yuǎn)程進(jìn)行施工人員的監(jiān)督和施工安全的管控，進(jìn)一步提升工地人員管理效果和安全管理效果。

（1）作業(yè)人員的監(jiān)控。作業(yè)人員監(jiān)控功能模塊的設(shè)計(jì)，主要是對工地現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行狀態(tài)管理、教育培訓(xùn)管理、消費(fèi)管理、信息管理和住宿管理等。在該功能模塊中，構(gòu)建實(shí)名制的綜合勞務(wù)管理模式，采用門禁類型、通道閘管理類型、視頻監(jiān)控類型、自動化考核評價和通道流量統(tǒng)計(jì)分析類型的技術(shù)等，前端部分所采集的數(shù)據(jù)信息傳輸給施工管理部門，對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行共享，確保能夠有效進(jìn)行工地現(xiàn)場作業(yè)人員的監(jiān)控。與此同時，在設(shè)計(jì)工地作業(yè)人員監(jiān)控功能模塊的過程中，需完善模塊的功能，主要為：①對工地現(xiàn)場作業(yè)人員的信息進(jìn)行監(jiān)管。設(shè)計(jì)工作人員的身份證信息、獨(dú)立二維碼信息和綜合信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將二維碼歸類成為族，按照每位人員的身份信息，科學(xué)合理進(jìn)行工地現(xiàn)場勞務(wù)人員的年齡、性別和結(jié)構(gòu)等組成的分析，統(tǒng)一進(jìn)行現(xiàn)場工作人員的管理和監(jiān)督；②對現(xiàn)場工作人員進(jìn)行考勤。為每位工作人員發(fā)放專門的卡片，要求工作人員進(jìn)入工地的過程中刷卡，使相關(guān)管理部門能夠準(zhǔn)確核實(shí)人員的考勤情況，提供準(zhǔn)確的薪資結(jié)算依據(jù)，預(yù)防出現(xiàn)勞務(wù)糾紛問題。③對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用系統(tǒng)進(jìn)行工作人員的分類和統(tǒng)計(jì)，實(shí)時化掌握現(xiàn)場工作人員的整體人員數(shù)量、工種情況等，做好工地和宿舍與辦公區(qū)的人員管理工作。除此之外，該功能模塊中還需設(shè)置作業(yè)人員誠信檔案，完善工作人員的教育培訓(xùn)模式和體系，合理進(jìn)行宿舍的管理和生活用水用電的管理等，確保各項(xiàng)管理工作的智能化和智慧化開展。

（2）安全監(jiān)管。目前，在建筑工程工地現(xiàn)場中，安全事故的發(fā)生率較高，為有效維護(hù)施工現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備、人員的安全性，提升現(xiàn)場安全的監(jiān)督檢查效果，在智慧工地管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需要開發(fā)工程現(xiàn)場的安全監(jiān)管功能模塊，利用遠(yuǎn)程技術(shù)統(tǒng)一進(jìn)行現(xiàn)場管理和安全監(jiān)控。①科學(xué)進(jìn)行起重機(jī)設(shè)備的安全監(jiān)管，做好數(shù)據(jù)對接和可視化管理的工作，同時，還需進(jìn)行升降機(jī)設(shè)備的安全監(jiān)督，采用全方位的監(jiān)控方式，遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)管和預(yù)警，為確保大型機(jī)械設(shè)備的安全性提供支持。②合理進(jìn)行現(xiàn)場防護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的安全監(jiān)控，采用紅外線對射的技術(shù)措施，對工地現(xiàn)場進(jìn)行大范圍的監(jiān)控，一旦工地現(xiàn)場有安全防護(hù)設(shè)施的問題，即可快速進(jìn)行警告和語音提示，在網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警，和視頻監(jiān)控系統(tǒng)互動，自動化報(bào)警的同時，將顯示器的畫面切換成為安全監(jiān)控的畫面，使管理部門能夠遠(yuǎn)程進(jìn)行安全防護(hù)設(shè)施的監(jiān)管，促使現(xiàn)場安全防護(hù)工作的有效開展。③全面進(jìn)行施工人員安全行為的監(jiān)督，實(shí)時性進(jìn)行施工人員的行為跟蹤管理，了解每位人員的具體工作狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)工作人員發(fā)生安全事故，即可快速進(jìn)行救援。如果在監(jiān)控的過程中發(fā)現(xiàn)有人員闖入危險區(qū)，及時發(fā)送警告信息，預(yù)防發(fā)生安全事故。一旦工作人員遇到危險時，也可按下緊急按鈕，向相關(guān)部門發(fā)送求救的信號，維護(hù)現(xiàn)場工作人員的安全。④在工地安全監(jiān)控的功能模塊中，還需重點(diǎn)完善電梯門的自動化監(jiān)控功能，對每個樓層的電梯門狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程統(tǒng)一監(jiān)控，同步化和自動化進(jìn)行控制，一旦有異常狀況快速報(bào)警。⑤對工地現(xiàn)場的吊裝施工和物料平臺進(jìn)行安全監(jiān)控，利用視頻監(jiān)控的方式準(zhǔn)確識別吊裝施工安全問題和物料平臺的安全問題，施工管理部門能夠及時進(jìn)行工地安全的控制。⑥遠(yuǎn)程進(jìn)行工地消防監(jiān)控系統(tǒng)的控制，利用無線網(wǎng)技術(shù)將煙感探測設(shè)備、燃?xì)鈭?bào)警設(shè)備等數(shù)據(jù)傳輸?shù)街腔墼坪筒僮鹘K端，施工管理人員全面了解現(xiàn)場的消防監(jiān)控情況，準(zhǔn)確進(jìn)行消防安全問題的定位，快速解決工地的消防安全問題。除此之外，工地安全監(jiān)控的過程中進(jìn)行供電系統(tǒng)安全、高空作業(yè)安全等監(jiān)控，充分發(fā)揮智慧工地管理系統(tǒng)的價值。

2.2.2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能模塊的設(shè)計(jì)，主要分為工地施工現(xiàn)場、生活區(qū)域和辦公區(qū)域等部分，利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的方式進(jìn)行工地出口和入口、施工操作和周圍環(huán)境的監(jiān)控，掌握工程現(xiàn)場的情況，使施工管理部門和業(yè)主都能利用操作終端遠(yuǎn)程進(jìn)行現(xiàn)場的查看。首先，在視頻監(jiān)控的功能模塊中，實(shí)時性進(jìn)行工地現(xiàn)場情況的監(jiān)測，遠(yuǎn)程獲得工地現(xiàn)場的視頻圖像，按照工程管理的工作需求，對視頻監(jiān)控畫面進(jìn)行切換，選擇需要查看和管理的現(xiàn)場畫面；其次，遠(yuǎn)程性進(jìn)行球機(jī)的控制，根據(jù)工程項(xiàng)目的施工管理工作需求，對帶有云臺的球形攝像機(jī)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，完成設(shè)備的旋轉(zhuǎn)操作、變焦和變倍操作等，同時，還可以利用瀏覽器進(jìn)行本地視頻圖像的遠(yuǎn)程查看，或是進(jìn)行某個圖像的遠(yuǎn)程錄制，為工程項(xiàng)目的施工管理提供依據(jù)。

2.2.3 環(huán)境監(jiān)控

由于建筑工程工地施工的過程中，可能會因?yàn)槭┕げ僮鞒霈F(xiàn)揚(yáng)塵污染的問題和噪聲污染的問題，不僅會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，也可能會導(dǎo)致周圍居民的正常生活受到影響，科學(xué)合理地進(jìn)行施工環(huán)境的管理十分重要，因此，在構(gòu)建智慧工地管理系統(tǒng)的過程中，應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)控的功能模塊，智能化和自動化進(jìn)行工地噪聲、楊塵等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集分析，利用網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)傳輸給管理部門，使管理部門能夠全面掌握施工現(xiàn)場環(huán)境污染的情況，科學(xué)合理進(jìn)行應(yīng)對和處理，從而有效進(jìn)行施工現(xiàn)場環(huán)境的保護(hù)。在環(huán)境監(jiān)控的功能模塊中，設(shè)置施工現(xiàn)場揚(yáng)塵的監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，實(shí)時性采集揚(yáng)塵數(shù)據(jù)信息，設(shè)定相應(yīng)的閾值，一旦數(shù)據(jù)信息超過設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，自動化開啟噴淋設(shè)備；環(huán)境監(jiān)控功能模塊中設(shè)置噪聲實(shí)時性數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能，一旦數(shù)據(jù)超出預(yù)警數(shù)據(jù)值，自動化發(fā)送信息，使管理部門能夠進(jìn)行噪聲的管控。除此之外，還需實(shí)時性進(jìn)行工地現(xiàn)場風(fēng)速和風(fēng)向的監(jiān)控，自動化進(jìn)行建筑受力的計(jì)算分析，構(gòu)建風(fēng)壓數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，便于準(zhǔn)確進(jìn)行施工現(xiàn)場環(huán)境管理。

2.2.4 施工監(jiān)控

施工監(jiān)控功能模塊的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)建筑工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，完善智慧工地管理系統(tǒng)中的不同工序施工監(jiān)控模式。①基坑施工的監(jiān)控模式。動態(tài)化進(jìn)行基坑施工情況的管理，設(shè)置三級預(yù)警體系，自動化生成工程施工的應(yīng)急預(yù)案、趨勢分析表格和資料數(shù)據(jù)信息表格等，使施工管理部門能夠遠(yuǎn)程進(jìn)行基坑施工的監(jiān)管。②混凝土施工工作的管理。系統(tǒng)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工情況的監(jiān)測分析，準(zhǔn)確采集材料配比數(shù)據(jù)、施工強(qiáng)度和穩(wěn)定性數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)的數(shù)據(jù)等，為確?；炷潦┕べ|(zhì)量提供支持。同時，為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)效果，系統(tǒng)自動化進(jìn)行養(yǎng)護(hù)分析，實(shí)時性進(jìn)行結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢驗(yàn)檢測，確保施工管理部門能夠全面維護(hù)工程質(zhì)量。④對重要工序施工情況進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，采用現(xiàn)場傳感器設(shè)備進(jìn)行不同工序施工數(shù)據(jù)的采集和分析，相關(guān)部門按照數(shù)據(jù)信息和視頻監(jiān)控的圖像，及時發(fā)現(xiàn)重要工序施工質(zhì)量問題，科學(xué)合理進(jìn)行質(zhì)量問題的應(yīng)對和處理，有效維護(hù)工程施工的質(zhì)量和水平。

2.2.5 其他監(jiān)控

基于“互聯(lián)網(wǎng)+智能化”的智慧工地管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，不僅需要設(shè)計(jì)施工監(jiān)控、人員和安全監(jiān)控等功能模塊，還需根據(jù)智慧工地管理的需求，設(shè)計(jì)其他的功能模塊。①設(shè)計(jì)工地水電管理的功能模塊。該功能模塊的設(shè)計(jì)，主要是進(jìn)行工地現(xiàn)場的用電和用水監(jiān)測，在用電設(shè)備檢測的過程中，實(shí)時性檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，自動化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成相應(yīng)的報(bào)表，同時，在照明系統(tǒng)檢測的過程中，還能實(shí)時性統(tǒng)計(jì)分析照明用電的情況，分區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總，為工地節(jié)電管理工作提供準(zhǔn)確依據(jù)；工地現(xiàn)場用水管理方面，自動化采集分析不同工作的用水?dāng)?shù)據(jù)，使工地管理部門能夠按照用水?dāng)?shù)據(jù)信息，制定完善的節(jié)約用水方案計(jì)劃。②BIM功能模塊。近年來，建筑工程項(xiàng)目的科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，BIM技術(shù)受到廣泛應(yīng)用，在智慧工地管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)BIM功能模塊，通過三維模型自動化進(jìn)行施工現(xiàn)場情景的展示，采用3D技術(shù)將模型轉(zhuǎn)變成為3D動畫，使施工管理部門在3D動畫虛擬空間中提前預(yù)測工程施工可能會發(fā)生的質(zhì)量問題、進(jìn)度和安全問題等，提升工地管理工作的可視化水平。同時，還可將BIM技術(shù)和全息展示技術(shù)有機(jī)整合，全面展現(xiàn)工地現(xiàn)場的情況，使工地管理部門能夠?qū)崟r性和全方位進(jìn)行工地的管理。

3 結(jié)語

綜上所述，基于互聯(lián)網(wǎng)與智能化技術(shù)的智慧工地管理系統(tǒng)構(gòu)建過程中，需完善系統(tǒng)的整體架構(gòu)，合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能模塊，通過較為完善的作業(yè)人員和安全監(jiān)控功能模塊、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能模塊、工地環(huán)境和施工工作監(jiān)控功能模塊等，對建筑工程工地施工的安全性、質(zhì)量、進(jìn)度等進(jìn)行智慧化和智能化的監(jiān)控，達(dá)到預(yù)期的智慧工地管理目的。