建筑工程智慧安全监督体系的构建及应用

杨振成

（珠海市现代农业发展中心，广东 珠海 519000）

当前，全球经济复苏举步维艰，我国经济发展呈新常态特点，并产生深刻变化，由传统粗放式的高速增长阶段，迈入高速率、低成本式的高速增长阶段，传统模式难以为继，有必要积极转型发展。国家提倡建设创新，鼓励以科技创新推动企业升级，提高企业发展水平。对建筑行业来讲，行业发展需求与落后的生产力间矛盾显著，传统方式不适合发展需要，应客观利用信息技术，构建智慧安全监督体系，推动建筑行业综合发展。

1 建筑工程智慧安全监督体系的构建技术

1.1 BIM 技术

目前，BIM 技术全面应用在工程建设范围内。在制定施工方案时，利用BIM 技术模拟施工，整体评估施工方案是否合理和安全，排除可能存在的问题。如模拟施工方案模板脚手架设计，可迅速配置模板，降低设计难度，提升设计水平；通过对脚手架模型合理分析，比较传统和BIM 模式的脚手架方案，解决安全问题，减少安全风险。通过BIM 技术模拟排布管线，并碰撞检测管线，如图1 所示，为统计人员提供碰撞信息，有利于相关人员合理调整方案，降低管线碰撞与返工概率，节省了成本。施工操作中，集成处理模型、成本与进度等信息，管理人员利用完善的5D 施工模型，实现动态管理，并对施工成本、进度与质量进行数字化操控。在工程建设中，根据施工流程编制分项工程施工方案，关联BIM 模型，比较工期进度，从而科学安排工程进度[1]。

图1 管线碰撞检查与调整

1.2 物联网技术

（1）自动识别技术。①条形码。在施工中应用条形码技术，提高了人工输入数据的效率，降低了错误率，压缩了投入成本。在管理建筑材料和机械设备中经常使用条形码技术，利用移动终端扫描材料与设备，得到精确的信息，达到精细化管理的目标，合理应用材料和设备，避免发生浪费问题。②RFID 技术。以无限点技术为基础，对指定对象识别，读写数据。RFID 系统包括电子标签、天线和读写器。在施工现场利用该技术跟踪机械、材料与人员，实现安全管理。相较其他技术，RFID 实现对数据的远程读取和辨别。比如装配式建筑施工，在预制构件内放置电子标签，记录相应的尺寸和位置信息，逐一对应模型的构件信息。当识别预制件的电子标签时，记录对应质检、运输、进场和安装信息，并向云端同步。通过预制构件管理系统和BIM 模型获取与之对应的编号信息，预制构件信息同步传输至管理体系，可查询预制构件时间段和编号的信息[2]。施工中，管理人员利用手持读写器，精确获得吊装构件位置。对现场内施工人员粘贴RFID 标签进行监测，了解作业人员情况，包括识别、进出管理、考勤上岗等。RFID 电子标签与身份信息逐一对应，涉及个人基本信息如姓名和性别等。

（2）定位跟踪技术。近年来，在道路与桥梁、隧道、高层建筑等领域广泛应用GPS 技术。其中在室内环境GPS 技术的精确度不高，室内定位跟踪技术有效解决了这一问题。一般在室内应用的无线定位技术还包括Wi-Fi、蓝牙、红外线等。

（3）图像采集技术。①3D 激光扫描技术。该技术逐步应用于规划编制、仿古建筑设计、桥梁施工等。例如上海世贸酒店在施工中综合应用了3D 激光扫描与BIM 技术。该工程位于废弃矿坑，由于存在不规则断面，设计独特，增加了施工难度。根据坑内地貌利用3D 激光扫描技术，结合扫描精细点产生三维模型，获取等高线、二三维数据资料。②视频监控技术。视频监控技术在施工现场应用已经非常成熟，除了设计现场监控设备外，还可以通过无人机拍摄向系统传回资料。利用无人机视频监控平台完成现场搜寻、数据采集、指令传递等操作，并设计风险清单，从而达到安全巡视的目标。

（4）移动互联网技术。移动物联网使用智能移动终端，通过无线移动通信方式开展相关服务业务，具体分3个层次，即终端、软件与应用。在无线宽带接入和移动终端技术发展过程中，移动互联网在多个行业广泛应用。施工人员借助移动技术开展各项操作，满足了现场的施工要求。目前，移动互联网技术大规模应用在施工现场，方便了信息沟通、质量检测、资料追踪。同时，联合运用物联网技术、BIM 技术和云计算，实现二维码扫描追踪、模型检测和视频监督，最大程度强化监督效率[3]。

2 建筑工程智慧安全监督体系构建的目标

①全面、信息化监督参与建筑工程所有人员的人、证和岗。②全程监督项目报建到竣工的备案，进一步达到建筑部门对项目工程的信息化管理要求。③根据建筑行业部门要求建立与企业、人员有关的诚信评估系统，完全实现对企业和人员诚信评估的动态管理，自行计算、评价和发布诚信评估结果。④采取信息化手段监管工程质量和安全过程，凭借信息技术，突出工程质量和安全监督的标准化和流程化特点，同步产生详细、完整的工程监督数据。⑤自动监管质量检测单位的日常操作。⑥对监理单位日常工作动态监督，全面控制工程监理人员开展工作的状况。⑦合理运用物联网技术，通过“智慧工地”管理系统，综合了解工地推进各项施工操作的情况。

3 建筑工程智慧安全监督体系构建与应用

3.1 体系构建

建立智慧安全监督体系，不仅要科学应用技术，还应保证管理程序和方式的高度匹配。基于一个体系，综合监督的思想，为工程指挥部提供服务，符合向指挥部汇报、监控、交流的要求。整体框架，结合不同用户划分为三层。

（1）应用层。应用层包含工程现场的应用系统，通过RFID、电子标签、测量器、传感器、摄像头等动态监督、数据收集、智能体验，提升项目部的工作水平。

（2）管控层。管控层属核心部分，综合监督指挥部，一方面利用数据标准集成处理不同的业务数据，达到业务系统集成的目标；另一方面围绕进度、劳务、质量等建立模块，并进行动态监督。

（3）展示层。其主要功能是对上汇报，在相同的页面，集成展示模型、业务数据等，凭借各种统计模型再现施工的状况。

3.2 典型应用

（1）材料监督。将电子芯片作为技术核心，利用物联网、互联网技术，检测样品质量。具体操作如下：①严格控制钢筋样品制作、运输、检测等各质量环节；②严格控制混凝土样品生产、运输、养护、检测等各质量环节；③工程参建方和有关各方实现信息共享，实时监督样品试件，及时预警异常质量和行为，在规定期限内各责任主体录入各个工序处理的结果，闭环控制工程质量。

（2）建筑结构监督。将电子回弹仪应用在现场移动检测体系，紧密结合蓝牙技术，将无线移动终端作为载体，突出现场检测的便利性，从而实现质量监督。具体分辨现场检测质量的真伪，工程参建及有关各方共享信息，实时监督现场检测结果，预警异常的质量和行为，闭环控制工程质量。当前现场移动检测系统包括混凝土回弹检测，陆续记录其他现场检测，如砂浆回弹，钢筋保护层等。

（3）地下工程及深基坑结构安全预警。对卫星定位、机器人测量、传感器、移动通信等技术综合运用，按照物联网模式初步构建监测体系。对施工现场数据动态采集与传输，进一步获得精确的监测结果。系统传输数据流程如图2 所示。具体包括建筑工程登记、巡视检查登记、简报数据登记、原始资料查询、监测情况查询。预警通知：提示体系向各方主体发送预警信息。若监测单位需要扩大通知区域，可进行补发操作，增加发送对象，同时对短信内容科学编辑。

图2 数据传输流程

（4）采购与施工监督。合理应用BIM 技术，最大程度确保工程的工期和建设质量，将构件信息库存储在BIM 模型中并科学利用，对预制构件信息库全面共享。如此，有利于厂商获得准确的预制构件尺寸、材质和强度。在互联网上利用电子商务技术综合采购预制钢箱梁与支座。比如，采购预制管件时，直接向厂商提供了预制管件BIM 模型，厂商联系模型生产管件。采购材料需联合使用电子商务和BIM，有助于提高效益。材料顺利进场后，将预制构件属性和产品信息等粘贴在预制管件、预制盖板和预制路缘石等上。通过扫描二维码，得到构件与材料的基本规格、应用位置和检验报告等，有利于准确定位和追踪管理预制构件。

4 结束语

科学技术推动经济发展，创新引领未来。建筑行业在改革发展中积极创新，但没有改变核心业务，即工程项目。综合工程项目实行生产经营、科技研发与管理，是建筑行业的主要特性，工程现场安全是其顺利竣工的核心要素，也是建筑行业贯彻落实信息化的最后“一公里”。科技作为第一生产力，生产要素表现出渗透性，要高度融合生产固化要素、现场管理程序、信息传输和存储，进而彰显最大的作用。只有共同进步和创新，建立工程智慧安全监督体系，才能升级技术、改变生产方式，为建筑行业健康发展提供力量。