数据采集技术在施工现场管理中的应用研究

靳立磊（山东高速资源开发管理集团有限公司，山东济南 250101）

准确、完备、可靠的工程数据，不仅可以为施工方现场作业提供更好的借鉴，还可以辅助施工现场管理人员对作业环境的感知，从而制定更加科学合理的施工管理方案[1]。为落实此项工作，部分施工单位在现场施工作业时，尝试了将信息化技术与数字化技术引进施工现场，通过此种方式，实现对现场工程数据的实时感知与获取[2]。但如何基于现代化技术落实对现场作业的管理，还有待深入考究，因此，下述将基于数字采集技术的应用，设计对应的现场管理方案，为工程施工方与管理方提供进一步的参照与借鉴。

1 工程概况

本文研究的工程项目为某地区建筑项目，此项目位于较为繁华的地段，工程项目概况见表1。

表1 建设工程项目概况

为提供施工现场更科学的管理作为支撑，在施工前，安排专门的技术人员进行场地环境的勘查，经过大量的勘查与数据统计后发现，施工场地属于淤泥质场地，施工难度较大[3]。要实现在预期时间内完成项目施工，应结合项目需求，制定完善的管理方案。

为了协助市政工程单位组织的工程项目施工任务，需要深入淤泥质场地施工的研究，掌握与软土地质环境施工相关的工作要点。例如，施工前，参与施工的工作人员应明确此类地质在施工中具有影响因素多的特点，这些影响因素会在不同程度上干预工程施工进度，直接或间接影响地基结构的稳定性[4]。为解决此方面问题，下文将根据工程施工质量要求，设计对应的现场管理方案。

2 数据采集技术在施工现场管理中的应用

2.1 施工现场资源管理

施工时，若能够针对施工现场使用的设备、材料等进行优化配置和动态管理，则能够有效保障施工的质量、进度等按照设计计划方案完成。由于施工现场会产生大量的生产要素信息，因此需要结合数据采集技术实现对施工现场各类资源的统一管理。在施工现场根据工程设计要求，明确资源的数量、设备及材料的进场时间、进场后的相关要求，针对各类资源进行合理的配置和组合，并使其能够充分应用到施工当中[5]。在应用现代化采集技术后，针对施工现场的材料计划、采购、储备等可按照图1所示的流程进行管理。

图1 施工现场的材料计划、采购、储备等管理流程

借助现代化数据采集技术，针对各类施工材料信息进行快速识别并记录。具体而言，以某钢筋构件为例，对其进行管理时，可在钢筋构件上贴入电子标签，并利用读卡器实现对钢筋构件生产厂商信息、生产批次信息以及质检情况信息的读取[6]。同时，在施工进行中，针对每一项施工材料的使用情况记录，进一步提高施工材料的管理效率，并且能够降低劳动成本。根据材料的使用情况以及入库存量，及时与供应商进行实时沟通。结合数据采集技术，对施工材料、机械设备等进行跟踪和定位。在这一过程中可按照式（1），生成各类现场资源标签。

式中Wα(w)-施工现场资源标签；

i-施工现场资源种类数量；

Pr-基于数据采集技术的资源信息配对过程表达；

α-施工现场资源属性数值；

xi-施工现场某一种类i的具体资源量。

利用式（1）生成施工现场资源标签，通过计算机可实现对资源标签的统一管理，以此达到对施工现场资源的数字化管理。

2.2 基于数据采集技术的施工现场生产率分析

在完成上述对施工现场资源的管理后，再结合数据采集技术，针对施工现场的生产率进行分析。通过施工现场的生产率可以衡量施工中各项生产要素的使用效率[7]。结合数据采集技术获取的数据信息，将施工现场的生产率划分为静态生产率和动态生产率两种。其中静态生产率可通过式（2）计算得出。

式中η静-施工现场的静态生产率；

m-施工现场管理期间总产出量；

m′-施工现场管理期间要素投入量，即各类施工材料、设备以及劳动力的投入量。

动态生产率的计算公式见式（3）。

式中η动-施工现场的动态生产率；

η′静-施工现场基准期静态生产率；

p-基准期产出量；

p′-基准期投入量。

根据式（2）和式（3）可实现对施工现场动态生产率和静态生产率的综合分析，结合得出的具体数值，实现对施工现场的规划、测定、评价和控制，以此达到对施工现场管理的目的。

2.3 现场施工质量与进度管理

在上述论述基础上，再完成对施工现场质量和进度的管理。以打桩施工为例，在施工现场可选择在桩顶部位置植入一个RFID标签，并通过无线电信号的方式实现对打桩施工是否达到规定深度的判定。针对施工现场带有标记的施工材料，可以将供应商、品类、规格等信息存储到RFID识别装置当中，确保在施工过程中所使用的材料为所需的材料[8]。同时，在混凝土结构当中也可以嵌入RFID标签和温度传感器，以此实现对混凝土结构固化过程的实时监测，以及对混凝土表面质量、平整度等质量评价参数的评估。再结合数据采集技术建立竣工三维模型，利用竣工三维模型与施工现场的比较，能够更快速找出与设计方案存在偏差或缺陷的位置，以此给出更合理的施工补偿措施，从而确保施工质量符合设计要求。

除此之外，结合数据采集技术还可实现对施工现场具体施工进度的管理。对施工现场进行自动监控，根据监控反馈实现对现场施工的管理和决策，并尽快处理显著偏离计划的现场施工活动。还可采用将计划施工接近度与现场施工进度对比的形式，结合3D数字点云，实现对实际进度覆盖模型面积的展示，并通过摄影测量技术从数字图像中获取3D模型，将其与竣工三维模型进行对比，以此提取更多施工现场的进度信息。最后，针对数据采集技术获取到的各项进度信息，可以用三维形式对其进行展现，实现对项目现状更直观的展示，从而为管理人员制定决策提供更可靠的依据，并且在确保施工质量的前提条件下，促进施工进度的提升。

3 管理效果分析

完成此方法设计后，为检验设计的方法在工程项目现场管理中的应用效果，下述将以某工程项目为例，设计实例实验。实验步骤如下。

根据施工现场部署，按照本文设计的方法，在管理终端设计一个UWB商业管理终端，管理终端构成见表2。

表2 UWB施工现场商业管理终端构成

结合现场作业管理需求，根据信号在终端到达的时间差，合理布置在施工现场作业环境中的多个超宽带接收机，将接收机与定位系统进行连接，放置在管理室中，通过此种方式，实现对施工作业现场人员、机械、采用的集中管理。同时，根据不同机械与材料所在的空间位置，布置对应的标签，接入网络后，按照接收机反馈数据的速度，进行空间数据与信息的实时更新。

确定实验方案后，与施工现场工作人员进行交涉，圈定不同设备在现场中的有效覆盖范围，从而确定现场施工管理范围。

使用三维激光扫描设备对施工现场与作业场地进行扫描，掌握更多的施工现场三维数据，将其作为管理工作的支撑。

安装接收机设备时应注意保持不同设备之间的合理间距，当设备之间存在障碍物时，可采用适当调整接收机位置或增加接收机数量的方式，确保终端反馈数据的完整性。必要情况下，可以根据现场实际情况，现场设置不同高度的接收机。

实时获取数据，辅助三维建模技术，构建针对施工现场的三维可视化模型，更新现场机械车辆的位置数据，通过此种方式，实现对现场作业机械的规范化管理。

按照上述方式，完成对本文实验的设计，将反馈的施工机械车辆现场轨迹与车辆真实轨迹在三维空间中进行匹配，当轨迹呈现适配状态时，说明本文在设计管理方法时引进的数据采集技术具有一定可行性，反之，说明本文设计的方法无法实现对现场作业车辆的跟踪，即无法实现对现场规范化管理的辅助。按照此种方式，整理实验结果，如图2所示。

图2 施工现场作业车辆行进轨迹

从图2的实验结果可以看出，本文设计的方法可以实现对施工现场作业车辆行进轨迹的高精度描述，即基于数据采集技术反馈的车辆作业信息与车辆在现场的实际作业信息匹配度较高，由此可以证明本文设计的方法在实际应用中具有可行性。可以参照此种方式，在现场进行其他工作的管理，以此种方式，提高管理工作的规范性，提升现场施工作业效率。

4 结语

通过本文的研究，明确了使用现代化技术辅助施工现场管理的必要性与可行性，为进一步实现对此方面工作的优化，提高现场作业效率，优化施工现场生产水平，还应在后续的相关工作中，加大对技术研究的投入。同时，应从施工现场资源配置层面入手，根据施工队伍的人数、规模，进行现场作业人员的配置，保证将施工中的权责划分落到实处，通过此种设计方式，可降低工程施工成本并缩短工期。