基于现代信息技术的智慧工地系统构建及应用

毛雨，刘坚，杨丽军

（中国建筑土木建设有限公司）

1 引言

建筑施工不安全要素众多，工程施工区域分散，工地现场情况复杂多变，工程施工操纵规范性差，各类环境污染严重，工地管理部门较为松散，对安全问题的警惕性不强，施工时各类安全事故时有发生。2016年，住房和城乡建设部印发《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》，提出了建筑企业要以信息化、行业监管与专项信息技术及智能化为四大主要任务。运用现代信息技术加深工地管理、预防危险事故的发生是建筑行业对安全规范发展的紧迫需求，也是跟从信息化时代发展以及有关政策要求的必然走向。

2 智慧工地系统的应用意义

智慧工地系统的使用能够提升建筑工程的管理效率[2]，智慧工地系统利用大数据处理技术进行运作，可提升管理过程中的信息收集与分析速度。整个建筑工地实现了互联网系统，各个施工部门以及施工人员间的交流和沟通速度明显上升，进而提高了管理者的命令下达速度、各个施工部门之间信息的传递、反馈信息上报等工作的灵活性与速度[1]。

使用智慧工地系统可以极大减少建筑工程中存在的安全隐患，对建筑施工人员本身来说，绝大多数的施工人员受教育水平不高，在安全意识上存在欠缺。智慧工地系统可以对每个施工人员进行登记管理，利用定位系统记录每个施工人员在施工工地的活动轨迹，如果出现安全问题还可以及时进行改正。智慧工地系统还能拥有即时上报的功能，系统在发现安全问题、出现安全隐患时，能够及时进行分析，有效保证了施工工程项目的安全性。

3 以现代信息技术构建智慧工地

3.1 现代信息技术下智慧工地的数据交换方式

本文主要利用大数据下的IFC技术作为新型智慧工地的数据交换方式，通常情况下该技术的通信协议可以分为两种：第一，当利用EXPRESS语言作为智慧工地的数据交换算法时，IFC技术将会通过数据接入串口的方式进行各设备之间的数据传输；第二，如果以IFC技术为主要架构构建的智慧工地，那么智慧工地系统下的数据流通将会以SDAI通信协议作为数据流通的控制标准，在此协议下的数据存储可以实现数据流的异地存储和调用，实现智慧工地信息的数据共享功能[2]。

3.2 智慧工地系统构建逻辑与架构

利用现代信息技术构建智慧工地时，设计人员应当从系统的实际应用角度对系统架构进行设计。从宏观角度出发，以现代信息技术为基础所构建的智慧工地系统应当重点从两个维度进行考虑。第一，智慧工地系统的功能分区。以现代信息技术为基础构建的智慧工地系统应当重点以施工管理、危险监测、质量管理、施工巡检和应急管理等方面为设计基础，并依据监测内容的重要性和功能的不同将智慧工地系统功能分区为现场管理系统、线上监管系统和临时调度系统等三个主分区[3]。从微观的角度看以现代信息技术为基础的智慧工地体系，在系统的设计中，智慧工地的架构应当大体分为系统监控终端、数据传输、数据处理以及核心控制系统等四个阶段。对监控终端而言，系统需要根据监控环境的不同而安装不同的终端传感器设备，如常见的球机摄像头和枪机摄像头、检测施工现场温湿度传感器、检测施工空气质量的颗粒物传感器、检测施工噪音的噪声传感器以及各种移动终端下的智慧工地APP等；数据传输阶段可以分为有线和无线两种传输方式，传输核心即上述IFC技术；而数据的处理与核心控制终端则主要集中在计算机系统上[4]。

4 基于现代信息技术的智慧工地系统功能及应用

4.1 施工现场的管理系统

在以现代信息技术为基础组成的智慧工地系统中，系统设计的核心方向在于施工现场的管理，系统功能和应用主要可以分为以下几点。

1）施工现场的监控

在现代信息技术下，智慧工地可以通过在施工现场安装各类摄像头的方式监控施工人员的各项施工操作，施工管理人员可以通过在视频的监控中心或者移动视频终端对施工现场情况进行管理，如果安装在施工现场的摄像头是可调控的球形摄像头，那么施工管理人员还可以通过智慧工地APP的方式对摄像头进行远程控制，从而实现无死角的视频监控[5]。

2）对施工现场的环境监测

通过上述智慧工地的各类传感器可知，在现代信息技术的支持下，智慧工地能够实现多传感器信息共享的功能，并通过大数据处理技术将各类传感器收集的数据信息汇总到智慧工地的核心处理单元中，通过智慧工地终端控制系统来对大数据汇集的现场施工信息进行综合对比分析，从施工现场实际的噪声、扬尘以及温度等数据生成施工区域环境质量数据，为施工管理人员提供数据分析基础，降低管理人员判断工作的负担。

3）施工质量监管

当建筑工程使用以现代信息技术为基础的智慧工地时，系统还可以通过整个施工工期的施工质量、环境质量以及安全问题等出现的次数和等级进行汇总，在施工结束前期的质量检查阶段为检测人员提供质量检查报告，让检测人员能够重点对可能出现质量问题的区域进行检查，降低质量检测工作的复杂程度和时间[6]。

4.2 危险施工的监测系统

在以现代信息技术为基础构建的智慧工地系统中，还具有对危险施工操作的专项监控子系统，在智慧工地系统中常见的危险监控子系统主要集中在大型吊装设备中。例如，塔吊安全监测子系统，在整个智慧工地系统中会专门在吊装机的大臂前端设计安装两个高清夜用摄像头，并在地面设计一个可移动的大臂全景摄像头，通过现代信息技术下的可视化技术和运动轨迹自动追踪技术将吊钩实际运行轨迹数据转化成视频图像，从而让塔吊操作人员能够全方位的了解大臂运行轨迹和吊装物的实际行进落点，防止塔吊夜间作业时出现危险操作。同时，在大型吊装设备的主体框架中还设有压力传感器，同样此传感器收集的数据信息会上传至智慧工地系统的核心处理中心，通过结合实际天气和温度情况的方式将大型吊装设备的实际承载能力转化成动态折线图，并传输到操作人员手中，防止因吊装过载问题造成的设备坍塌事故[7]。

5 现阶段智慧工地系统的待改进方面

通过对智慧工地的简单了解，可以推测智慧工地系统能够在未来成为多数建筑施工管理的首选系统，是我国建筑业进行转型升级的最强推动力。但是，就现阶段的实际应用情况分析，智慧工地系统还有许多待完善的方面。智慧工地系统涉及多种高精尖的计算机技术，例如，人工智能技术和信息建模技术等，这些技术对开发者的专业能力是有一定要求的[8]。在进行大规模的投入使用时，这套系统需要耗费较多成本，对建筑企业来说，很难承受这项技术的开发经费，所以，在未来，应借助更高端的技术手段对智慧工地进行成本上的优化。

6 结语

基于我国现在的建筑工地状态和智能化发展需求，搭建了基于现代科技信息技术的智慧工地系统，详细分析了具体施工建设的功能和应用。日前，该系统的部分功能已经得到了推广和应用。在以后的发展中，要不断完善智慧工地系统，推动建筑产业的数字化、网络化和智能化的发展，为我国的建筑事业管理实践提供全面保障。