信息化背景下智慧工地科學(xué)探索與實(shí)踐

摘" 要：為提高建筑施工項(xiàng)目的管理水平，將人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘、虛擬現(xiàn)實(shí)和信息感知等先進(jìn)技術(shù)整合到施工項(xiàng)目建設(shè)中，提出智慧工地概念，設(shè)計(jì)體系框架，提升施工項(xiàng)目的質(zhì)量、效率、安全性與可持續(xù)性，闡述各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景、協(xié)同工作方式，提供實(shí)施案例，綜述1990—2024年期間發(fā)表的國(guó)內(nèi)外智慧工地領(lǐng)域文獻(xiàn)，從研究主題、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行多角度分析。研究表明，智慧工地體系框架包含硬件設(shè)備層、感知層、接入層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層與用戶層，具有更高效的協(xié)同性、智能化、安全性等多方面優(yōu)勢(shì)，可有效提升施工管理效率與水平，為建筑行業(yè)帶來更多的增益與改善；與傳統(tǒng)工地相比，項(xiàng)目建立的智慧工地體系框架，通過將現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行整合實(shí)現(xiàn)智慧工地建設(shè)，可有效提升施工項(xiàng)目管理水平、效率和安全性，推動(dòng)建筑行業(yè)向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧工地；數(shù)字化；智能化；施工項(xiàng)目管理；信息化

中圖分類號(hào)：TU71" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）05-0031-12

Abstract： For improving the management of construction project， advanced techniques such as artificial intelligence， cloud computing， Internet of Things， data mining， virtual reality， information perception are integrated into the construction of the project. The concept of smart construction site was proposed， the system framework was designed， and the construction project was improved. The quality， efficiency， safety and sustainability of the project were elaborated on the application scenarios and collaborative working methods of various technologies， and examples were provided. This paper reviews the domestic and foreign literature in the field of smart construction sites published during the period from 1990 to 2024， and analyzes it from multiple perspectives. Research shows that： The smart construction site system framework includes hardware device layer， sensing layer， access layer， network layer， data layer， application layer and user layer. It has many advantages such as more efficient collaboration， intelligence， and security， effectively improving construction management efficiency and level， bringing more gains and improvements to the construction industry. Compared with traditional construction sites， the smart construction site system framework established by the project realizes the construction of smart construction sites by integrating existing advanced technologies， effectively improving the management level， efficiency and safety of construction projects， and promoting the construction industry to become intelligent and digital development.

Keywords： smart construction site; digitalization; intelligence; construction project management; informatization

目前，建筑行業(yè)正趨向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，智慧工地建設(shè)已成為提升工地管理效率、安全水平、優(yōu)化資源利用的主流技術(shù)之一，并被視為建筑行業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷成熟，如何通過整合不同現(xiàn)有信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧工地建設(shè)，已成為當(dāng)前前瞻性的研究熱點(diǎn)之一。

智慧工地通過利用物聯(lián)網(wǎng)[1-5]、云計(jì)算[6-7]、大數(shù)據(jù)[8-9]和人工智能[10-12]等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工地設(shè)備、人員等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，提升施工管理效率與水平，其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于環(huán)境管理[13-14]方面；云計(jì)算主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理分析[15-16]方面；大數(shù)據(jù)技術(shù)主要應(yīng)用于視頻監(jiān)控[17-18]方面；人工智能技術(shù)主要應(yīng)用于安全領(lǐng)域[19-21]、人臉識(shí)別[22-23]等方面。

本文旨在探討如何在施工過程中通過整合現(xiàn)有技術(shù)，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)全方位智能化管理，提高施工質(zhì)量與生產(chǎn)效率，并結(jié)合實(shí)際案例與經(jīng)驗(yàn)，深入探討智慧工地建設(shè)所面臨的挑戰(zhàn)，例如技術(shù)整合的復(fù)雜性、安全隱患管理等方面，并提出相應(yīng)的解決方案。

本文第1節(jié)詳細(xì)闡述了1990—2024年間國(guó)內(nèi)外智慧工地研究文獻(xiàn)；第2節(jié)詳細(xì)介紹了項(xiàng)目智慧工地體系建設(shè)，分析智慧工地建設(shè)對(duì)提升施工效率、優(yōu)化資源利用和提高安全水平的作用；第3節(jié)詳細(xì)介紹了項(xiàng)目智慧工地系統(tǒng)架構(gòu)，討論了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)有技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用，以及這些技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)相互整合與智能化管理；第4節(jié)結(jié)合松崗人民醫(yī)院擴(kuò)建（二期）項(xiàng)目與寶安區(qū)檔案服務(wù)中心建設(shè)工程項(xiàng)目案例，介紹如何將現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于施工監(jiān)測(cè)、人員管理、安全管理等方面，提升生產(chǎn)效率與施工質(zhì)量；第5節(jié)對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)。

1" 相關(guān)研究

本節(jié)綜述了1990—2024年間國(guó)內(nèi)外智慧工地領(lǐng)域論文，從研究主題、發(fā)展趨勢(shì)等多個(gè)維度，闡述了智慧工地的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，為智慧工地的學(xué)術(shù)脈絡(luò)提供了全景視角，同時(shí)為未來研究方向和實(shí)踐提供了重要的參考依據(jù)。

1.1" 國(guó)外智慧工地研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)[24]結(jié)合光纖與其他儀器技術(shù)，提出了“智能”建筑。文獻(xiàn)[25]討論了自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用前景。文獻(xiàn)[26]提出了一種將光纖傳感器嵌入大型土木結(jié)構(gòu)中的方法。文獻(xiàn)[27]通過介紹SMART系統(tǒng)的操作流程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明了自動(dòng)化技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的可行性。文獻(xiàn)[28]討論了光纖傳感器在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和如何通過光纖傳感器獲取建筑結(jié)構(gòu)中的重要信息。文獻(xiàn)[29]討論了施工現(xiàn)場(chǎng)用于監(jiān)測(cè)腳手架的傳感器技術(shù)，降低施工過程中坍塌事故的發(fā)生率。

文獻(xiàn)[30]通過引入超媒體、無線通信等技術(shù)，提出了一種分階段實(shí)施方法，實(shí)現(xiàn)施工過程中的信息高效管理與快速流通。文獻(xiàn)[31]討論了從20世紀(jì)80年代初到90年代中期，機(jī)器人技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的發(fā)展情況。文獻(xiàn)[32]提出了一種計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)SEMANTIC，用于評(píng)估、分析施工過程中的成本與代價(jià)。文獻(xiàn)[33]討論了光纖傳感器在檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)方面的運(yùn)用。文獻(xiàn)[34]提出了一種交通管理系統(tǒng)，通過無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)向交通控制中心提供工作區(qū)的視頻和交通數(shù)據(jù)。

文獻(xiàn)[35]討論了操作建筑機(jī)器人傳感器陣列架構(gòu)的方法。文獻(xiàn)[36]描述了美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所在建筑工地集成與自動(dòng)化領(lǐng)域的工作。文獻(xiàn)[37]通過建造2座橋梁證明了智能化技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用潛力。文獻(xiàn)[38]提出了一種建筑勞動(dòng)力智能卡（CLSC），實(shí)現(xiàn)降低成本、提高管理效率的目的。文獻(xiàn)[39]提出了解決傳統(tǒng)電氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在防噪音、防水等方面不足的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[40]闡述了在高速公路建設(shè)中部署智能化技術(shù)的研究案例。文獻(xiàn)[41]提出了一種智能傳感器，用于檢測(cè)建筑工地腳手架等結(jié)構(gòu)的安全性。文獻(xiàn)[42]提出了一種基于RFID標(biāo)簽的自動(dòng)識(shí)別與跟蹤建筑工地上材料的方法。文獻(xiàn)[43]提出了一種實(shí)時(shí)三維建模技術(shù)，用于檢測(cè)施工領(lǐng)域內(nèi)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)物體。文獻(xiàn)[44]提出了一種基于移動(dòng)計(jì)算模型的建筑工地管理方法。

文獻(xiàn)[45]提出了一種按使用量付費(fèi)的設(shè)備租賃模型，該模型通過在物理設(shè)備上集成傳感器與通信設(shè)備測(cè)量設(shè)備的使用情況。文獻(xiàn)[46]提出了一種基于ZigBee的追蹤系統(tǒng)架構(gòu)，該架構(gòu)采用射頻與超聲波混合技術(shù)，來提高建筑行業(yè)物料管理的效率和精度。文獻(xiàn)[47]提出了一種基于智能手機(jī)查看建筑信息建模軟件中圖像的方法。文獻(xiàn)[48]提出了一種能嵌入混凝土的智能溫度信息材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)長(zhǎng)期溫度變化的監(jiān)控。文獻(xiàn)[49]提出了一種基于三維無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建筑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[50]提出了TRUSS系統(tǒng)，通過融合穿戴設(shè)備、分布式傳感技術(shù)、視頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行安全探測(cè)。文獻(xiàn)[51]提出了一種安全管理指導(dǎo)應(yīng)用程序，提升了建筑施工管理效率與安全性。文獻(xiàn)[52]探討了如何利用信息技術(shù)提升施工效率、生產(chǎn)力、質(zhì)量和安全等問題。文獻(xiàn)[53]提出了一種基于傳感器技術(shù)的施工管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了3D空間信息與傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工進(jìn)度與環(huán)境信息。文獻(xiàn)[54]提出了一種通過3D重建技術(shù)捕獲施工進(jìn)度信息，結(jié)合AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化的方法。文獻(xiàn)[55]提出了一種基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與建筑信息模型（BIM）的預(yù)警系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)不安全行為。

文獻(xiàn)[56]提出了一種基于Android的智能工地檢查器，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)檢查和記錄工作，提高了工作效率。文獻(xiàn)[57]提出了一種基于視覺技術(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)施工人員是否佩戴安全帽。文獻(xiàn)[58]提出了一種基于云計(jì)算平臺(tái)的智慧工地架構(gòu)。文獻(xiàn)[59]提出了一種可穿戴傳感器系統(tǒng)，提升了安全率與工作效率。文獻(xiàn)[60]提出了一種基于Android的移動(dòng)辦公程序，提升了施工管理效率。文獻(xiàn)[61]提出了一種由智能模塊、中繼器、網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控系統(tǒng)組成的建筑工地安全管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)。文獻(xiàn)[62]提出了一種基于智能建筑對(duì)象的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。文獻(xiàn)[63]討論了智能建筑對(duì)象的應(yīng)用場(chǎng)景。文獻(xiàn)[64]討論了物聯(lián)網(wǎng)在建筑工地安全管理中的應(yīng)用。文獻(xiàn)[65]提出了一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的智慧工地系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，大幅度提升了施工效率。文獻(xiàn)[66]討論了智能傳感器系統(tǒng)在提高建筑工地安全管理方面的應(yīng)用潛力與價(jià)值。

文獻(xiàn)[67]提出了一種智慧工地安全管理框架。文獻(xiàn)[68]提出了一種基于5G技術(shù)的智慧工地方案，結(jié)合了人工智能、大數(shù)據(jù)、視頻識(shí)別技術(shù)，解決了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度等問題。文獻(xiàn)[69]提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的檢測(cè)識(shí)別模型。文獻(xiàn)[70]提出了一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工人是否遵守個(gè)人墜落防護(hù)系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)的算法，為建筑工地的安全監(jiān)控提供有效的技術(shù)支持，提高了工人生命的安全保障。

文獻(xiàn)[71]提出了一種基于邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)算法，有效解決了智慧工地中視頻監(jiān)控的延遲問題。文獻(xiàn)[72]討論了智慧工地在高質(zhì)量發(fā)展建設(shè)中的重要性。文獻(xiàn)[73]提出了一種包含感知層、數(shù)據(jù)層、傳輸層、表示層與應(yīng)用層的智慧工地框架。文獻(xiàn)[74]提出了一種智慧工地安全管理評(píng)價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)[75]討論了智慧工地系統(tǒng)對(duì)施工管理的深遠(yuǎn)影響，強(qiáng)調(diào)了人工智能技術(shù)在提升效率、優(yōu)化資源方面起到的關(guān)鍵作用。文獻(xiàn)[76]闡述了智慧工地系統(tǒng)的構(gòu)建、智慧工地評(píng)價(jià)因素及其相互影響關(guān)系，為未來智慧工地發(fā)展提供了參考。文獻(xiàn)[77]提出了一種基于大數(shù)據(jù)的安全行為分析框架，有效提升了施工現(xiàn)場(chǎng)安全率。文獻(xiàn)[78]在傳統(tǒng)BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上引入AR技術(shù)，提升了現(xiàn)場(chǎng)施工管理水平。

國(guó)外智慧工地領(lǐng)域研究主要呈現(xiàn)出技術(shù)融合與創(chuàng)新的特點(diǎn)，主要致力于將人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和BIM等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于建筑工地，以提高施工效率、安全性和可持續(xù)性，不僅關(guān)注技術(shù)實(shí)施，更側(cè)重于對(duì)技術(shù)的提升與對(duì)安全建設(shè)的保障。

1.2" 國(guó)內(nèi)智慧工地研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)[79]選取了廣州某大型安置區(qū)項(xiàng)目為實(shí)施主體，論述了建筑工業(yè)化與智慧建造協(xié)同發(fā)展的必要性。文獻(xiàn)[80]提出了一種基于BIM智慧管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了施工項(xiàng)目信息化管理。文獻(xiàn)[81]提出了一種基于BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地管理平臺(tái)，有效解決了數(shù)據(jù)信息源集成多、施工過程管控難、勞務(wù)人員現(xiàn)場(chǎng)管理難等問題。文獻(xiàn)[82]闡述了地鐵施工人員安全管理系統(tǒng)的搭建方案。文獻(xiàn)[83]提出了一種基于數(shù)字例會(huì)驅(qū)動(dòng)的智慧工地應(yīng)用管理制度，在提升項(xiàng)目管理人員的智慧工地平臺(tái)應(yīng)用能力等方面取得了良好效果。文獻(xiàn)[84]闡述了BIM5D+智慧工地系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用情況。文獻(xiàn)[85]提出了一種基于BIM+智慧工地的高速鐵路四電工程管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了高效數(shù)字化協(xié)同管理模式。文獻(xiàn)[86]提出了一種基于智慧協(xié)同的復(fù)雜形體建筑建造體系，通過工程信息實(shí)體和虛擬數(shù)字模型間的雙向映射，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形體建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工到驗(yàn)收階段的協(xié)同管理。文獻(xiàn)[87]討論了BIM+智慧工地技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

文獻(xiàn)[88]提出一種基于構(gòu)件級(jí)的施工進(jìn)度精細(xì)化管理，提升了智慧化監(jiān)管水平。文獻(xiàn)[89]提出了一種基于管道特征及項(xiàng)目全生命周期的智慧工地概念，創(chuàng)建了管道智慧工地模塊化構(gòu)建方法，有效提升了施工管理效能。文獻(xiàn)[90]討論了如何利用BIM軟件與Dynamo軟件創(chuàng)建樁基模型、樁基編碼和生成樁基放樣數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)[91]提出了一種基于智慧工地管理平臺(tái)系統(tǒng)框架，主要包括特種安全管理、設(shè)備管理、項(xiàng)目信息、人員管理、環(huán)境管理和物料管理等模塊。文獻(xiàn)[92]提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的低分辨率安全帽狀態(tài)識(shí)別算法。文獻(xiàn)[93]提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地框架體系。

國(guó)內(nèi)智慧工地領(lǐng)域主要聚焦在探索云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和5G等先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建智慧工地管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等，從而提高安全管理水平與工程質(zhì)量。隨著政策的推動(dòng)與行業(yè)需求的增長(zhǎng)，智慧工地建設(shè)正逐步從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。

1.3" 對(duì)比分析

目前，國(guó)內(nèi)智慧工地研究正處于快速發(fā)展階段，不斷吸收國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也在探索適合當(dāng)前政策環(huán)境和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展路徑。

國(guó)內(nèi)與國(guó)外智慧工地均重視技術(shù)的融合與創(chuàng)新，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等在工地管理中的運(yùn)用，以提升施工效率與安全性。與國(guó)內(nèi)智慧工地相比，國(guó)外智慧工地在技術(shù)與系統(tǒng)集成方面較為先進(jìn)，更側(cè)重于探索前沿技術(shù)，如自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)等，主要聚焦在如何通過智慧工地實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)內(nèi)研究在政策驅(qū)動(dòng)和市場(chǎng)需求的雙重影響下，更注重技術(shù)的快速落地與標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

2" 智慧工地體系的構(gòu)建

2.1" 工程概況

2.1.1" 松崗人民醫(yī)院擴(kuò)建（二期）項(xiàng)目

松崗人民醫(yī)院擴(kuò)建（二期）項(xiàng)目是深圳市衛(wèi)生健康委員會(huì)督辦的重點(diǎn)項(xiàng)目，位于寶安區(qū)松崗人民醫(yī)院西北角，地處松崗街道與燕羅街道的交界處，建設(shè)用地面積2 142.59 m2，總建筑面積53 590.3 m2，其中地上建筑面積43 273.3 m2，地下建筑面積10 317 m2，總高度99.9 m，總層數(shù)23層。主要建設(shè)內(nèi)容為在醫(yī)院原有的600張床位規(guī)模上增加200張，達(dá)到800張床位規(guī)模，并完善醫(yī)院配套設(shè)施，新建一棟集急診、醫(yī)技、住院、教研、科研和行政為一體的綜合住院樓，項(xiàng)目建成后將滿足松崗、燕羅片區(qū)醫(yī)療需求，成為粵港澳大灣區(qū)中深圳西北部乃至莞深毗鄰區(qū)域性中心醫(yī)院，效果圖如圖1所示。

2.1.2" 深圳市寶安區(qū)檔案服務(wù)中心建設(shè)工程項(xiàng)目

寶安區(qū)檔案服務(wù)中心建設(shè)工程項(xiàng)目是深圳市寶安區(qū)重點(diǎn)民生工程，位于廣東省深圳市寶安區(qū)新安街道翻身路與新安一路交匯處，建設(shè)用地面積為9 090.34 m2，總建筑面積為100 086 m2，包含3層裙房、3層地下室、1棟10層綜合服務(wù)樓（高48.75 m）和1棟24層檔案服務(wù)樓（高99.8 m），項(xiàng)目采用新型建筑工業(yè)化的建造方式，集檔案管理、教育、辦公、展覽和科研等多功能于一體，建成后有利于滿足寶安區(qū)未來30年的檔案管理需求，效果圖如圖2所示。

2.2" 構(gòu)建目標(biāo)

項(xiàng)目智慧工地建設(shè)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化與智能化管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況、設(shè)備狀態(tài)、材料運(yùn)輸?shù)裙さ馗黜?xiàng)指標(biāo)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，從而提升施工生產(chǎn)效率與管理水平。例如，施工人員可以通過智慧工地系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理，提高施工管理效率。項(xiàng)目智慧工地體系建設(shè)注重安全管理，通過智能化監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)應(yīng)對(duì)潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，比如，AI智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)工人佩戴安全帽情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常將會(huì)立即觸發(fā)預(yù)警，大幅度降低了安全隱患。同時(shí)，項(xiàng)目智慧工地在設(shè)計(jì)上側(cè)重于環(huán)境保護(hù)，采用TSP噪音與環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的揚(yáng)塵、噪音等環(huán)境指標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整施工方案，營(yíng)造綠色文明施工環(huán)境。

通過以上措施，項(xiàng)目智慧工地不僅可以提升施工管理效率，同時(shí)可以為工程建設(shè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)指標(biāo)并采取相應(yīng)措施，實(shí)現(xiàn)最大程度減少環(huán)境污染與安全隱患，推動(dòng)項(xiàng)目建設(shè)朝著更環(huán)保、更高效的方向發(fā)展。項(xiàng)目智慧工地建設(shè)不僅是對(duì)傳統(tǒng)施工管理模式的革命性突破，更是一項(xiàng)技術(shù)革新，通過數(shù)字化、智能化管理手段，提高工地的安全性和穩(wěn)定性，為工程建設(shè)行業(yè)走向更高水平的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)與保障。

2.3" 功能規(guī)劃

項(xiàng)目智慧工地功能主要包含實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)管理、綠色施工與環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全管理與預(yù)警、AR輔助、智能化施工與管理5個(gè)方面，其中，項(xiàng)目智慧工地采用實(shí)名制管理系統(tǒng)、數(shù)字工地管理平臺(tái)、塔吊智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理，包括人員考勤、設(shè)備狀態(tài)、施工進(jìn)度和安全教育情況等，為管理人員提供數(shù)據(jù)支持，實(shí)時(shí)了解工地運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決問題，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)利用AI安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)、智慧安監(jiān)平臺(tái)等技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工地安全情況全方位監(jiān)控與管理，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域、施工行為等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患并提供解決方案，保障現(xiàn)場(chǎng)施工安全。

項(xiàng)目智慧工地采用TSP噪音與環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)工地周圍環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括空氣質(zhì)量、噪音等，通過所得數(shù)據(jù)及時(shí)采取相應(yīng)措施減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提升綠色施工水平，并通過AI智能地磅系統(tǒng)、智慧車輛識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)施工材料與進(jìn)出車輛的智能監(jiān)測(cè)與管理，通過AI智能地磅系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知貨物重量，與人工稱重相比，大幅度減少了人為因素帶來的誤差，同時(shí)，通過智慧車輛識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登記車輛信息、進(jìn)出時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)，有效解決了傳統(tǒng)手工記錄的繁瑣，提升了施工管理效率與準(zhǔn)確性，為工程建設(shè)與安全管理帶來便利和提升，期間，采用了AR鷹眼技術(shù)幫助管理人員更好地了解工地情況，指導(dǎo)施工作業(yè)，提高工作效率與安全性。與無人機(jī)相比，AR鷹眼技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)查看施工情況，同時(shí)，AR鷹眼無須飛行，不僅避免了無人機(jī)可能存在的安全隱患，同時(shí)更適合復(fù)雜多變的施工環(huán)境。

3" 智慧工地技術(shù)系統(tǒng)

3.1" 系統(tǒng)架構(gòu)概述

項(xiàng)目智慧工地建設(shè)主要遵循可維護(hù)性、層級(jí)化、安全性、可靠性、可擴(kuò)展性與交互性，通過物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化管理，其中，整體架構(gòu)分為硬件設(shè)備層、感知層、接入層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層與用戶層，共7個(gè)層次，如圖3所示，其中每一層負(fù)責(zé)不同功能與任務(wù)，各層間相互協(xié)調(diào)與配合，支撐起項(xiàng)目整體智慧工地的運(yùn)作，打造更加高效、和諧、安全的工作環(huán)境。

硬件設(shè)備層是項(xiàng)目智慧工地的基礎(chǔ)，主要包括各種傳感器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、RFID標(biāo)簽和機(jī)械設(shè)備等。這些設(shè)備主要負(fù)責(zé)收集工地現(xiàn)場(chǎng)的原始數(shù)據(jù)，如環(huán)境參數(shù)、人員位置、設(shè)備狀態(tài)等。

感知層是硬件設(shè)備層與其他層之間的橋梁，通過監(jiān)控?cái)z像機(jī)、各類傳感器、視頻與圖像識(shí)別等智能傳感設(shè)備對(duì)施工機(jī)械、工作人員、施工環(huán)境與危險(xiǎn)源等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理。

接入層負(fù)責(zé)接入住建局、環(huán)保所等第三方平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)施工過程的數(shù)字化監(jiān)管和信息共享，如安全監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)等，監(jiān)管部門能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控施工活動(dòng)，確保其符合國(guó)家法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有效預(yù)防和減少安全事故和環(huán)境污染事件的發(fā)生。

網(wǎng)絡(luò)層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?，主要包括有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi、4G/5G），負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)層。

數(shù)據(jù)層是智慧工地系統(tǒng)的核心層，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、處理來自施工現(xiàn)場(chǎng)的各類數(shù)據(jù)，如人員、設(shè)備、環(huán)境等數(shù)據(jù)信息。

應(yīng)用層負(fù)責(zé)提供各種應(yīng)用服務(wù)，如實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全生產(chǎn)情況、工人情況、車輛情況和施工環(huán)境等，為施工人員提供智能化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能化管理，對(duì)危險(xiǎn)與違規(guī)情況進(jìn)行預(yù)警與監(jiān)督，提高工地安全性、施工質(zhì)量與環(huán)保水平。

用戶層負(fù)責(zé)提供與智慧工地系統(tǒng)的交互界面，使操作人員能夠查詢、分析和管理工地?cái)?shù)據(jù)。

3.2" 技術(shù)整合與智能化管理

項(xiàng)目智慧工地建設(shè)的核心在于整合了各種先進(jìn)信息化技術(shù)，如云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能與信息感知。其中，云計(jì)算提高了數(shù)據(jù)處理的高效性；物聯(lián)網(wǎng)提供了數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)挖掘闡述了數(shù)據(jù)背后的價(jià)值；虛擬現(xiàn)實(shí)帶來了沉浸式體驗(yàn)；人工智能提供了智能決策；信息感知確保了實(shí)時(shí)監(jiān)控。這些技術(shù)相互協(xié)調(diào)與配合，共同實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目建設(shè)過程中的智能化管理。

在智慧工地感知層，通過監(jiān)控設(shè)備與傳感器，實(shí)時(shí)收集施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，如施工狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、施工情況等關(guān)鍵信息，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與快速響應(yīng)，提升了施工管理的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。

感知層獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸至數(shù)據(jù)層，為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析與決策支持提供基礎(chǔ)，通過云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與共享，提高利用率，降低成本，為數(shù)據(jù)挖掘和AI分析提供支持，利用數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，揭示施工過程中的規(guī)律與潛在問題，預(yù)測(cè)施工進(jìn)度、成本控制、質(zhì)量管理與施工安全，提升施工管理的整體水平。在應(yīng)用層，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)識(shí)別安全隱患、預(yù)測(cè)施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)行安全培訓(xùn)，提高施工效率與安全性。

4" 智慧工地技術(shù)的應(yīng)用

本節(jié)以廣東省深圳市松崗人民醫(yī)院擴(kuò)建（二期）項(xiàng)目部和寶安區(qū)檔案服務(wù)中心建設(shè)工程項(xiàng)目部為例，探討了智慧工地技術(shù)在施工監(jiān)測(cè)、人員管理等方面的運(yùn)用，以及如何提升安全效率、生產(chǎn)效率與施工質(zhì)量。

項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)引入了實(shí)名制管理系統(tǒng)、數(shù)字工地管理平臺(tái)、塔吊智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備（TSP噪音與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）、AI智能地磅系統(tǒng)、智慧安監(jiān)平臺(tái)、AI安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)、AR鷹眼和智慧車輛識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)化管理，在確保工程質(zhì)量與進(jìn)度的同時(shí)，大幅度提升了安全性與可持續(xù)性。

4.1" 實(shí)名制管理系統(tǒng)

施工現(xiàn)場(chǎng)要求所有參建者（包含臨時(shí)訪客），在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前均需掃碼注冊(cè)項(xiàng)目實(shí)名制管理系統(tǒng)進(jìn)行身份登記，記錄現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)所有參建者的身份信息，以便于考勤統(tǒng)計(jì)與工資發(fā)放，為項(xiàng)目管理提供決策支持，同時(shí)，引入實(shí)名制管理系統(tǒng)減少了人為誤差，實(shí)現(xiàn)更加規(guī)范、透明與高效的施工管理。

4.2" 數(shù)字工地管理平臺(tái)

項(xiàng)目數(shù)字工地管理平臺(tái)采用了先進(jìn)的信息化技術(shù)為建筑施工現(xiàn)場(chǎng)提供了一個(gè)高效、透明且可追溯的施工管理平臺(tái)，該平臺(tái)通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能（AI）等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)工地的人、機(jī)、料、法和環(huán)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化管理與優(yōu)化，提高施工質(zhì)量和效率，降低施工成本和風(fēng)險(xiǎn)，數(shù)字工地管理平臺(tái)如圖4所示。

項(xiàng)目數(shù)字工地管理平臺(tái)的主要功能包括6個(gè)方面，具體如下：①人員管理，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行考勤管理、安全教育管理等；②設(shè)備管理，對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保設(shè)備正常運(yùn)行，提高施工效率；③環(huán)境監(jiān)測(cè)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，為綠色施工提供數(shù)據(jù)支持； ④視頻監(jiān)控，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不間斷的視頻監(jiān)控，保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和秩序； ⑤安全管理，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理水平；⑥進(jìn)度管理，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，為施工進(jìn)度計(jì)劃和調(diào)整提供依據(jù)。采用數(shù)字工地管理平臺(tái)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，有效提高了建筑工地的管理水平和施工效率，為智慧工地建設(shè)提供了有力支持。

4.3" 塔吊智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

項(xiàng)目采用塔吊智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以其集成的高科技傳感器、精確的數(shù)據(jù)采集和智能分析能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塔吊運(yùn)行狀態(tài)的全面實(shí)時(shí)監(jiān)控，該系統(tǒng)通過在塔吊上安裝高精度的傳感器、攝像頭和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)收集并分析設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如載重、高度、幅度和力矩等，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂婆_(tái)，使施工員能夠監(jiān)控塔吊設(shè)備的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)防潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，塔吊監(jiān)測(cè)平臺(tái)和駕駛艙塔吊智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖5和圖6所示。

4.4" TSP噪音與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

項(xiàng)目采用TSP（Total Suspended Particulate）噪音與環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄現(xiàn)場(chǎng)噪音水平、顆粒物濃度等關(guān)鍵環(huán)境指標(biāo)，幫助施工員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境狀況，并采取相應(yīng)的解決措施，打造綠色模范工地。

4.5" AI智能地磅系統(tǒng)

項(xiàng)目AI智能地磅系統(tǒng)采用人工智能算法與傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知貨物重量，與傳統(tǒng)手動(dòng)稱重相比，消除了人為因素帶來的誤差，確保了數(shù)量的準(zhǔn)確性和可靠性，并通過數(shù)據(jù)管理與分析生成報(bào)表，幫助管理人員進(jìn)行決策和優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，AI智能地磅系統(tǒng)如圖7所示。

4.6" 智慧安監(jiān)平臺(tái)

項(xiàng)目智慧安監(jiān)平臺(tái)通過集成物聯(lián)網(wǎng)傳感器、視頻監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和隱患排查，提供了多元化施工現(xiàn)場(chǎng)信息，并根據(jù)設(shè)定的閾值進(jìn)行預(yù)警，使施工人員能夠發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)并采取相應(yīng)措施，避免事故發(fā)生，有效提升了現(xiàn)場(chǎng)施工安全生產(chǎn)水平，智慧安監(jiān)平臺(tái)如圖8所示。

4.7" AI安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)

項(xiàng)目AI安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)采用人工智能與計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)視覺算法對(duì)攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行分析，通過邊緣檢測(cè)、顏色分割、形狀匹配等AI算法，對(duì)拍攝到的圖像進(jìn)行分析與識(shí)別，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工人是否佩戴安全帽、是否存在違章行為等，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，AI安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)如圖9所示。

4.8" AR鷹眼

項(xiàng)目采用AR鷹眼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工區(qū)域全面監(jiān)控，它是一種具有高分辨率、廣角視野和強(qiáng)大成像能力的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，結(jié)合了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)采集目標(biāo)聲音、圖像、位置等信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端進(jìn)行分析和處理，能夠有效提高目標(biāo)管理的效率和質(zhì)量，為項(xiàng)目提供強(qiáng)有力的決策支撐，AR鷹眼平臺(tái)如圖10所示。

4.9" 智慧車輛識(shí)別系統(tǒng)

項(xiàng)目采用智慧車輛識(shí)別系統(tǒng)對(duì)進(jìn)出工地車輛進(jìn)行自動(dòng)記錄和管理，利用圖像識(shí)別算法捕捉車輛經(jīng)過時(shí)的車牌圖像，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登記車輛信息、進(jìn)出時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)，有效解決了傳統(tǒng)手工記錄的繁瑣，提高了工地管理的效率與準(zhǔn)確性，智慧車輛識(shí)別系統(tǒng)如圖11所示。

5" 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了包含硬件設(shè)備層、感知層、接入層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層與用戶層的智慧工地體系框架，探討了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)有技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用，闡述了這些技術(shù)如何相互整合，實(shí)現(xiàn)施工過程的智能化管理，并對(duì)1990—2024年期間國(guó)內(nèi)外智慧工地領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行綜述與分析，結(jié)合實(shí)際案例，展示了現(xiàn)有技術(shù)在施工監(jiān)測(cè)、人員管理等方面的應(yīng)用，與傳統(tǒng)工地相比，本文智慧工地體系框架通過技術(shù)整合，實(shí)現(xiàn)了施工項(xiàng)目管理水平的顯著提升，推動(dòng)了建筑行業(yè)向智能化、數(shù)字化方向的轉(zhuǎn)型。

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