浅谈智慧工地建设的应用与发展

文｜江苏省盐南高新区规建服务中心 王玲 吴坚 夏静怡

1 引言

2020年5年8日，江苏省住房和城乡建设厅发布《关于推进智慧工地建设的指导意见（苏建质安〔2020〕78号）》，明确提出“利用物联网等先进信息化技术手段，提高数据获取的准确性、及时性、真实性和完整性，实现施工过程相关信息的全面感知、互联互通、智能处理和协同工作，利用互联网、物联网、大数据分析等技术助力建筑产业的数字化、信息化变革，驱动产业转型升级，建设形成涵盖现场应用、集成监管、决策分析、数据中心和行业监管等五个方面内容的智慧工地。”

2 主要做法与应用效果

智慧工地的概念，是指综合运用BIM技术、云计算、大数据、物联网、移动技术和智能设备等信息化技术手段，聚焦工程施工现场管理，紧紧围绕人员、安全、质量等关键要素，建立信息智能采集、管理高效协同、数据科学分析、过程智慧预测的施工现场立体化信息网络。实现工地的智慧管理，提高工程管理信息化水平，逐步实现绿色建造和生态建造。结合建筑工地精细化建设要求，从以下几个场景对工地进行精细化管控：

2.1 BIM模型在工地建设过程中的应用

在前期规划阶段，针对建筑工地的实际情况复杂多样等特点，借助BIM建模手段，施工场内的功能分区的合理划分、道路走向、特殊设备的布设等进行模拟设计，保障人流、车流的有效分区，实现施工现场井然有序地运行。

在设计管理方面，由于施工过程中发生的设计变更较为复杂、参与方较多等特点，借助BIM建模手段，针对业主、施工、监理、设计等参建各方协同处理设计变更，在平台中进行统一管理。实现变更方案和信息在线上流转，可节省传统模式下变更周期长的问题，同时在过程中产生的设计变更资料与BIM构件绑定，用户在BIM构件上可以查看其设计变更记录，或根据设计变更资料查看对应的变更构件。

在施工管理方面，通过BIM管理平台对施工组织和方案进行可视化分析模拟，可以及时了解施工组织中的不合理之处。对复杂节点进行施工工艺的4D模拟，可以减少施工过程的质量安全风险。蓝色星球采用WBS与BIM构件关联的方式，可以将施工组织策划精确到构件级，平台能根据关联的WBS进行自动的4D施工模拟，并且同时产生相关的进度和造价分析曲线。

在进度管理方面，在进度管理中通过施工单位上报施工计划（WBS）与实际进度，监理单位审核后，采用BIM模型直观的展示出进度现状，配合来自于一手的基础进度信息（BIM模型的工程量+施工单位基于工作包的进度上报）自动统计分析形象进度。

在工程量管理方面，借助BIM模型数据计算出来的工程量，与实际使用工程量进行对比，可以实现工程量的量化管理；经实际工作验证，如混凝土BIM测算工作量与实际使用量误差在1%左右；钢结构的制作可以根据BIM模型进行建模，大大降低损耗。

在项目运维阶段，利用BIM交底清单，主要针对设备运维、设施管理、用户服务等内容展开，包括设施管理、安全及消防管理、BA系统管理、能源和空间管理及资料管理等，涵盖了项目运营阶段的各个环节，通过智能化系统的接入可以实现项目运营过程的远程操控。

2.2 在工地环境监测方面的应用

由于工地施工原因而产生的环境污染问题，严重影响工地施工工人及周边居民的身体健康、破坏正常的城市环境，成为市民投诉热点问题，也是阻碍建设进度的重要原因。利用扬尘噪声监测传感设备，对工地内的颗粒物（SPM）浓度和噪声dB（A）进行测定采集，同时与现场喷淋降尘系统互联，当扬尘超标时，会自动进行降尘作业；与现场车辆管控系统、施工管控系统互联，当噪声超标时，会自动提醒司机或施工人员进行降噪操作。

2.3 在施工远程管控方面的应用

为了满足建筑企业安全施工和集中管理的需求，兼顾政府监督部门的监管要求，利用视频管控手段实现远程的管控；实现摄像头的分区管理，如周边防控、水面防控、高空防控等。单体选择、群体选择监控探头在三维地图上的单体化模型，高亮显示，并关联后续操作。选择摄像头并查看其监控可视化范围，在应急处理或日常管理过程中，操作员可实时了解监控死角。

2.4 在工地安全管控方面的应用

人员安全管理方面：一方面通过智能视频分析和深度学习技术，实现对作业生产区域精细化管理，基于视频监控的实时视频对工作区域内工作人员的安全帽的佩戴进行实时抓拍，通过智能分析服务器对未佩戴安全帽的危险行为可实时检测和预警，告警信息、截图都可以显示，可以在现场部署音响、扬声器和实时信息发布系统给出报警提示。根据用户的需求也可以将报警信息推送给相关管理人员，协助管理人员安全生产管理。智能安全帽分析系统主要有两部分组成：视频实时监控系统和智能分析系统。另一方面，积极应用窄带物联网传输技术与传感芯片技术，将其植入安全帽中，根据后台设定的发送频率向后台发送定位数据信息，实施了解每个人员的实时位置信息，停留时长信息，行动轨迹信息等；当人员长时间停留或靠近未授权或危险区域时，自动产生报警信息，并可通过现场的广播系统进行提醒，避免发生安全生产事故。

特种设备安全监控：借助布设在塔吊、升降机等特种设备上的重量、幅度、倾斜等物联网传感器，对塔吊的运行状态进行实时监测，当超重、超区域作业、超速度作业、恶劣天气等影响施工安全的事件出现时，第一时间通知管理部门采取管理措施；借助人脸识别技术，规避非法人员操作，保障安全作业。

重大危险源安全监控：通过视频分区管理、烟雾传感、有害气体监测等传感设备，针对工地上重大危险源进行监控，当非授权人员进入区域后，采用声光报警方式提醒人员尽快离开；当危险源运行状态发生改变时，各类传感器第一时间进行报警，提醒有关人员到现场进行处置。

高支模安全监控：借助高支模实时监测传感器，通过对高支模模块沉降、立杆轴力、杆件倾角，支架整体水平位移信息的高频采集，根据模型计算，生成预警阈值，自动触发，自动报警，提醒作业人员在紧急时刻撤离危险区域，有效降低施工安全事故。

深基坑安全监控：通过布设在深基坑中的各种监测仪器、监测设备、无线传感器，实时采集混凝土支撑应力、锚索轴力、深层水平位移、基坑周边沉降及水平位移、基坑周边沉降、周边建筑倾斜位移、地下水位监测、钢支撑轴力监测、结构应力应变监测，运用数学模型与回归分析、差异分析等数理方法进行数字建模，形成运行态势曲线图表，并提供实时报警功能，可以对问题工程进行追踪处理，落实工作责任，及时发现工程及周边建筑、管线隐患，预防事故发生。

3 小结

建筑工地的管理涉及人员、车辆、物资等多个方面的要素，同时要为政府管理者、建设单位、施工单位、监理单位、审计单位等提供全方位的信息服务；传统管理模式下，不仅无法满足精细化管理的需求，同时由于多个部门在交叉采集数据信息，由于采集的实时性与局限性，缺乏数据的联动分析，很可能对工程进度、质量、人员安全、车辆调度、物资调配等事项产生消极影响，造成不必要的损失和安全事件。基于物联传感技术、视频分析技术以及大数据技术的智慧工地系统，可以实时动态的监测建筑工地的一举一动，构建起面向多用户的智能监控与防范体系，有效解决传统模式下存在的弊端和缺陷，变主动为被动，变事后抢险为事前预警，真正做到“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。

在实际应用过程中，每个建筑工地都存在共性管理事项，一般均围绕设备管理、安全管理、环境管理及多方协同管理展开，实现对工地现场设备、环境全要素的信息化，并通过GIS的形式进行展示，实现可视化、智能化的管理。在接入数据的基础上实现动态展示、分析预警，实现数据的有效监管。相关管理部门和项目部可通过大屏、APP来查询数据，实现随时随地的管理。