大型市政项目中智慧工地平台的应用

陈 燕 陈 禹

上海建工集团工程研究总院 上海 201114

随着BIM、物联网、大数据、人工智能等技术的发展，智慧建造新技术在施工现场的应用极大改善了建筑业的技术水平和管理水平。2016年国家发布的《国家创新驱动发展战略纲要》中明确提到“加快工业化和信息化的深度融合，把数字化、网络化、智能化、绿色化作为提升产业竞争力的技术基点”。

本文所介绍的“大型市政项目智慧工地管理平台”符合该纲要中的战略部署，符合《“十三五”国家科技创新规划》的总体精神，也满足《上海市科技创新“十三五”规划》确定的重点任务需求。

1 大型市政项目智慧工地管理平台策划

在建筑行业的施工阶段，工地信息化是实现智慧工地的主要手段之一，通过互联网，将工程在施工过程中的人员信息、设备信息、监控信息等诸多信息流形成项目信息环，为现场施工智能化的管理、监控、统计分析提供支撑，从而实现智慧建造。

1.1 管理目标

本文智慧工地管理平台的研究是基于大型市政项目，市政工程与其他建设工程相比，一般具有工程体量大、投资高、周期长、影响范围广、专业多、对周边环境影响大、施工组织复杂、工程目标要求高等特点，这无疑给项目管理带来巨大挑战。因此，亟需通过基于BIM大型市政项目智慧工地管理平台，对工程人员、设备、环境、监控的集成化管理，推动建设工程精细化、集约化管理，打通各阶段、各专业、各参与方之间的信息传递，实现建设项目管理信息化。

1.2 解决思路

大型市政项目智慧工地管理平台基于BIM技术，融合物联网、互联网等先进技术，实现工程管理人员与工程施工现场的整合[1-7]，围绕项目的全生命周期建立一个支撑现场管理、互联协同、智能决策、知识共享的智慧管理平台（图1）。

2 具体实施

智慧工地系统采用先进的物联网技术，主要由信息采集层、网络接入层、网络传输层、信息存储与处理层组成。如图2所示。智慧工地系统将工地进出口的视频数据、实名制考勤信息及时上传到中心管理平台。平台融合多方数据，报警联动抓拍、视频、通知给负责人，方便现场管理方及时准确了解工地现场的状况，有效提高项目管理和现场管理的效率。

图1 平台架构

图2 系统架构

2.1 系统组成

系统组成分为三级架构，分别为以摄像头、闸机为主的前端感知层；以交换机、通信线为主的传输层；以平台软件，数据存储、计算分析为主的控制中心。

2.2 主要内容

1）人员管理。施工现场按照全国建筑劳务实名制标准进行项目建筑工人实名制信息录入工作，录入成功后，可在后台系统查看在场施工人员的姓名、年龄、工种、公司、培训证书等情况，为工程办提供数据支撑，避免由于劳务问题影响工程进度。现场采用智能门禁系统，通过利用RFID卡片或IC卡片实现人员进出信息自动记录和分析，门禁系统和人员管理系统融合，禁止非系统中人员进入，同时将进出人员实时显示在大屏，同时门禁系统结合AI技术，实时监控进入工地人员是否佩戴安全帽，对未戴安全帽的人员进行拍照保存和提醒。此外，现场还通过施工人员佩戴的安全帽对其进行定位，定位精度在空旷范围内可达30 cm，能够实现人员的精确定位和轨迹查询，这不仅可以在人员靠近危险区域时及时发出报警提示，还可以通过现场人员定位信息，调度安排现场人员工作任务，提高负责人调度工作效率。

2）设备管理。实现现场设备统一化管控，建立设备准入制，为每个施工设施设备打印1个二维码或RFID身份牌，粘贴在施工设施设备上。当这些设施设备存在安全问题时，可以通过扫码方式将问题关联到相应的施工设施和设备。此外，可通过BIM模型展示设备所处位置，实现设备操作人员与设备一一对应。现场车辆进出口位置还设置了高清摄像头和车牌识别装置，自动采集出入车辆图片信息，对汽车起重机、材料运输车、渣土车出入未清洗上路和无证车辆入场清运等违法违规现象进行抓拍，实现工地设备车辆进出记录及追溯，及时将违规违法信息反馈给监督人员，结合工地现场安全隐患排查处理方法，实现监督的闭环管理（图3）。

图3 设备管理界面

3）环境管理。通过物联网技术对接施工现场环境监测传感设备，可实时查看施工现场的总悬浮颗粒浓度、噪声、风力、温度、湿度等环境指标，如果超过预警程度，则自动提醒管理人员进行人工干预。现场基于BIM的扬尘控制系统，当现场扬尘数值达到扬尘监测预警值时，通过网络数据传输到服务器平台，并在三维BIM场布模型上高亮显示报警点位，电脑端管理人员可根据报警信息调动雾炮机到事故现场，并一键触发雾炮机和围挡喷淋联动系统进行处理，实现了建筑工地扬尘污染的在线监测、处理一体化管理，减少了现场雾炮机的数量。因此，基于BIM技术与现场环境监测设备相结合，可对施工现场的环境情况进行精准监控，开展绿色施工（图4）。

图4 环境管理界面

4）监控管理。平台可获取并集成现场所有远程摄像头的位置和数据信息，并可根据调用指令实时调取相关监控内容，满足项目管理者对施工现场实施监控的需求。基于BIM技术的监控管理，满足了传统监控无法找到所需监控点位的需求，通过在BIM模型上布设与现场一致的监控点位，便于管理人员根据实际需求有针对性地查看所需画面，有助于提高施工现场管理效率。现场所配置的摄像头系统还结合了AI技术，对监控区域内未戴安全帽人员进行抓拍，规范现场管理安全，降低现场安全隐患（图5）。

图5 监控管理界面

3 平台应用方式

本平台基于B/S软件架构，后台程序运行于云端服务器，所有用户通过网页端和微信端登录系统，根据用户权限设置，赋予每一个登录用户使用系统的相关功能。

项目管理人员可以通过网页端实时了解现场人员、设备、环境、监控相关情况，便于及时对现场发起的告警提示进行处理。同时微信端也可查看现场实时情况，支撑告警信息及时推送，为现场的安全施工保驾护航。此外，智慧工地平台上的所有数据信息还可通过大屏展示的形式进行查看，适用于展示和汇报项目整体情况。如何使平台有效应用是个难点，本项目主要从以下几个方面落实。

3.1 操作便利性

没有不用平台的员工，只有不好用的平台。现在总结下平台的优点，首先是以业主为主导的平台，有利于对项目做总体全过程规划，对全参与方进行更有效的管控。其次，该平台实现了设计、施工及与运维对接全过程应用。最后，操作便捷也是一大亮点，所有操作均坚持三步原则，点击3次即可实现操作目的，并且线上根据线下设置工单，线下打印线上工单，避免很多平台存在的线上线下重复工作的问题。线上发起问题，线下解决问题，线上关闭问题，实现线上线下联动。

3.2 保障措施

平台要落地实施必须要有相应的保障。首先是前期策划，前期做好充分的调研，认真总结分析项目及行业的特点、难点，做好全面考虑。其次是实施标准，有了策划，一定要做好各项标准制定，以确保原定目标有效开展。软硬件配置，软件开发一定要秉承可落地、便于操作原则。最后要制定考核办法、实行过程审核，培训分类别层次展开，而不是模块式培训。

3.3 难点及对策

1）不同软件之间的格式互通，不同硬件与软件的对接，很难做到“一模到底”。我们在项目应用中，通常建议施工方、运维方在设计阶段提前介入，共同参与前期策划，建立监督与管理机制有效实现一模到底。

2）全员参与BIM应用。现场施工人员素质良莠不齐，参与单位众多，场地分布广，各场地应用需求不同，导致“全员参与BIM应用”推行困难。对应以上问题，本项目选取重点区域试点应用，逐步推行全线应用。

3）软硬件可靠性问题。本项目全线约14 km，场地跨度大，各场地硬件布置不同，且部分场区位于郊区，信号较差。基于这些问题，项目上配置了灵敏度及数据交互的可靠性较高的硬件设备。

4 结语

大型市政项目智慧工地管理平台是基于BIM技术、GIS、互联网、云平台等技术开发而成的，可实现市政项目的标准化、精细化管理，不仅是城市道路建设的一个重要实践和亮点，也是当前市政建设管理的迫切需要。与此同时，该平台对数据的在线监测、集成和分析不仅为项目决策提供了科学依据，更提高了施工组织的协调性，有效地提高了项目管理效率。

但现阶段智慧工地管理平台还存在一些不足之处，如智慧工地管理平台建设的针对性和应用性与施工现场还有一定差距，首先是平台上填写的一些表单样式与实际有差异，可能无形中增加了现场的工作量；其次，项目参与方众多、多项目管理有差异，导致平台表达无固定格式，大多需根据现场实际需求重新设定调整；最后，要想更好地运用智慧工地管理平台，缺少不了软硬件的搭配，该部分需要比较大的资金投入，这也是现阶段限制该平台应用发展的一个因素。针对以上这些问题，对于智慧工地接下来的研究，我们应该实时与现场保持联系，根据现场需求改进平台，使平台应用更加贴合现场管理操作，真正意义上做一个落地的大型市政项目智慧工地管理平台。