“互联网+”背景下构建智慧工地的有效方法

张军明

（中铁十六局集团铁运工程有限公司）

1 智慧工地发展现状

我国建筑行业在过去十年中取得了快速的技术进步，但与发达国家相比，国内智慧工地建设还存在一定差距。从总体来看，智慧工地存在诸多问题，如：施工现场自动化程度低，智能化与项目管理相融合难；员工综合素质较低，对智能化的操作的接受能力不强。

①智慧工地软件系统的适用范围较为狭窄，同时应用深度也有很大的上升空间。之所以出现此类型问题，与软件供应商有着很大关系，其软件水平的局限性严重制约了智慧工地的应用范围，难以提供个性化软件，所得到的智慧工地平台并不能很好的适用于实际发展需求，与此同时基于BIM的项目管理平台也处于发展初期阶段。

②缺乏长期战略机制的支持，自我国加入WTO以来，行业间的竞争变得愈发激烈，这点对于建筑工程而言依然如此，进行资质升级，做好工程创优工作尤为重要，需要贯彻到施工建设的各个环节之中，不可局限于短期行为这一层面，否则将会抑制智慧工地的应用价值。

③未制定统一的推进标准。有别于其它工程项目，建筑工程的覆盖面较广，其复杂性也较高，这意味着建筑产品具有多样化的特性，加之人员流动性较大，一旦缺乏统一推进标准的指导，则会影响智慧工地的发展程度。

2 智慧工地发展趋势

随着互联网、大数据、云计算、移动互联、物联网等信息智能技术的发展，建筑施工企业的管理理念、管理方法、管理手段不断更新，从网络物理管理系统的发展到其在生产中的应用，建筑施工行业向智能互联的转型引起了巨大的变化，建筑企业架构已经提供了适当的方法来支持内部IT布局的一致性。随着这些数字化产品的出现，诸如迭代开发和增加业务方向等新的需求，需要新的方法。基于智能化技术应用，建筑企业智能化发展总方向应该是：

1）集成化

利用大数据、云计算、BIM等先进技术，建筑施工企业智能化管理要实现各类管理数据的高度集成。建筑行业作为一个经济实体，发展建筑行业生产的一个重要因素是改进管理方法。大数据、云计算等技术的积极应用能够根据人工智能选择经济可行的管理方法。在数学和符号逻辑拓展的基础上，提出了解决问题的方法，给出了人工智能方法在施工组织方案领域应用的特点。基于知识表示模型（语义、框架、生产规则和规则、先例）的基本信息，人工神经网络在构建中应用的概念，以及关于知识提取方法和知识库形成的信息构成了决策支持系统解决方案的结构和功能，在建筑施工行业中通过运用智能化技术加强施工一体管理方法是建筑生产有效发展的重要因素之一。

2）便捷化

智能手机的出现加上最先进的移动计算技术，为建筑工程师提供了前所未有的机遇，以改善现有的现场施工管理流程。智能手机的增强功能使新一代现场管理流程得以实现，例如基于位置的定制工作订单、实时信息交换和基于增强现场可视化。

3）建筑智慧化

建筑施工企业引入物联网、移动APP技术，数据录入不再依靠人工为主，而更多的采取智能化设备，进行自动化数据采集，提高工作效率与数据准确性。智慧工地解决方案（见图1）。

3 互联网技术在智慧工地中具体应用

3.1 智能信息管理系统

智能信息系统是一个以解决大类问题为重点的软硬件系统，其因素是外部或内部信息不足，即其是形式化的。在这样的系统中，数据被知识和人工智能方法的算法所取代。最初形成的结构化数据库，提供了控制对象的集成视图。数据库包含有关主题区域的目标行为的信息。并以此信息为基础，建立了一个知识库，在此基础上对某一特定学科领域的知识进行展示。在这种情况下，知识被明确地表示出来，这就允许做出明确的决策任务，从而根据信息和计算机器的应用来选择最优的处理方式。传统的建设产生了新的技术，由于技术、组织和经济上的障碍，以及在由成熟的传统技术主导的经济环境中的有限整合，在开始阶段智能化技术应用的性能较差。然而，基于当前趋势分析的预测表明，随着时间的推移，新技术将优于传统技术。目前，CA技术、STCR方法、服务机器人系统和其他微系统技术正在与建筑行业融合，成为建筑设计、建筑组件和建筑施工的固有元素。随着时间的推移，智能化系统的能力不断增强，使其能够在相对非结构化的环境中处理越来越多地工作，并且能够部署在许多不同的领域。

3.2 智能化现场管理

现场管理系统最重要的功能之一，能够在移动设备上实现可视化工作任务信息。由于建筑行业建设项目施工现场规模大而复杂，因此，与工作任务相结合的资源管理对施工管理人员来说是一个相当具有挑战性的问题。在许多情况下，施工人员很难对动态的施工环境做出适当的响应。智能化现场管理具有工作任务可视化的功能，可帮助施工管理人员轻松识别施工现场的工作任务和资源位置，确保施工作业的生产率提高，从而减少了整个项目的时间成本。现场管理可采用两种可视化模式：数字地图和增强现实技术，数字地图提供了中心透视图，允许管理人员从上面看到施工现场，而增强现实技术提供了一个以自我为中心的透视图，管理人员可以直观地识别工作任务的位置。

3.3 传感器和数据采集技术

整个建设项目需要智能化的数据采集和监控以支持从土木工程到建筑交付的规划、采购、控制、施工与管理。在施工阶段，通常需要对装配过程中的目标位置、资产管理和组件安装进行测量，以捕捉施工项目的现有条件，并收集设施维护和重新设计所必需的竣工信息。随着施工过程的自动化，数据采集变得更加准确。例如建筑信息模型提供了预制件尺寸的参考值以及构件在建筑工地上的准确位置。在自动操作中，数据采集必须采用数字形式，速度快且准确，以便根据建筑信息中给出的参考值提供控制过程的可能性。

3.4 智能化监控

了解施工项目的现状，对施工人员顺利完成现场管理至关重要。过去，工程信息和施工现场图像数据通常是分别访问办公室和施工现场获得。现在，移动计算技术通过将移动设备与数据服务器链接，提高了项目信息和站点图像的可访问性[1]。通过找出施工工人、零件和重型设备等资源配置的信息，用于施工进度监控。数字监控有助于跟踪时间表和工作现场情况，在人员之间共享信息，以及记录不同施工阶段。数字图像序列也可以与建筑物的三维模型进行比较，例如检测偏差或监控施工进度。

图1 智慧工地解决方案

3.5 智慧管控安全生产

结合广州地铁金峰站进行分析，金峰站建设于开创大道与科祥路的交叉区域，整体采用的是地下2层车站形式，对应总长为204.8m，站台部分采用的是柱岛式，其高度达到了10m，总体建筑面积为8157.5m2，除此之外诸如出入口等功能区域的建设面积达到了4139.3m2。

对车站派工单流程做以分析，具体有：

①在正式施工之前，施工人员应做好派工单的创建工作，充分涉及到施工班组、设备材料等多方面内容，高度重视对工序指引的处理，经签名后交由监理工程师；

②在上述基础上监理单位需要进入到系统中，由此对派工单进行审核与确认，在确保无误后将所对应的工程人员信息发送给门禁系统，至此派工单生效；

③在日次便可接单，由此展开施工作业，当结束施工后应明确当天的完成情况并进行记录，应涉及到起止施工时间、进度等，并做好后续施工的规划工作；

④当施工人员完成内容的填写工作后，作为监理工程师应做好对情况的合适工作，由此得到监理日志；

⑤经过一天的施工后都需要对派工单的任务完成情况做以分析，将实际情况反馈到BIM系统之中，如果存在未完成的任务，则需要做出预警。系统将会自发的对实际进度进行分析，并将其与计划进度做以对比处理，从而得知工期的进度情况，以便在第一时间做出反馈。

在本项目中，所采取的派工单管理模式实现了较大的突破。具体来说，派工单对施工单位的各项工作内容做出了明确的说明，也良好的约束了建立单位的日常行为，这是一种以监理方为主导的新型形式，其突破了传统质量安全管理模式的束缚[2]。在项目试点中，对应的派工单总量达到了260多张，对此必须做好精细化质量管理，关于本次金峰站施工，则编制了以“天”为单位的进度计划。

基于智慧人员管理系统，可以提前完成对施工方案的“预演”，在尚未正式施工之前便可发现其中的问题，从而制定出可行的预防措施，为后续施工的顺利开展创设了条件，由此提升了施工效益。与此同时，系统会对派工单进行全面的检查，充分涉及到与之相关的工程人员以及设备材料等多方面内容，如果工人没有接受过三级安全教育，那么无法成为派工单的选择对象。从作业层的角度展开精细化管理工作，确保人员的资质以及材料的质量，这也是对工程质量的一种保障。

4 结语

我国建筑智能化起步较晚，建筑企业存在于多问题，通过解决这些问题，可以完善我国智能化建筑建设管理结构，健全智能化建筑管控体系，加强专业人才培养，使我国建筑行业更加重视设计规划，科技技术设备应用，注重优化结构真正做大做强。加大智能化建筑建设的资金投入，提高创新意识，结合中国国情发展出自己的智慧工地建设体系。