智慧工地系统在房建施工现场管理中的应用

史晨峰 山西二建集团有限公司

1 前言

智慧工地系统通过网页浏览器或移动客户端进行浏览和管理，系统管理员为项目成员设置权限，分配用户名和密码，项目所有成员通过互联网即可随时随地登录系统，参与整个项目管理。本文提出的智慧工地系统，指使用多种硬件设备对系统的运行及多项功能进行联网控制，并通过多种手段最终达到自动化监管的目的。智慧工地系统具有对于减少人员伤亡与物力资源损失的作用，可将该系统视为保障工地工程施工安全的核心。在建筑工程单位内推广智慧工地系统，不仅可以通过监控值班室直接观察施工现场的进度，还可以监控现场施工排放的垃圾，为现场施工人员提供了安全保障。建筑工程中的核算审计是一项复杂度较高的工作，使用智慧工地系统中的多项数据审核技术，可实现对现场产生数据的有效核算，不仅减少审核误差，还缩短了人工核算的时间。

2 建筑工地现存问题和发展状况

目前，施工制度不完善及管理模式不先进导致的安全问题、施工技术落后、物料管理的缺乏和工作人员素质低下等问题，对施工管理造成影响。如何减少此类问题，避免降低企业管理效率、经济效益，防止出现工程质量问题，如何在保证工程质量的前提下推进建筑工程的实施进度和保障施工人员的安全，是目前施工企业谨慎思考的问题。随着智慧工地的进一步发展，许多施工企业通过构建智慧工地，减少甚至避免建筑施工过程中存在的问题，实现施工的智能化管理，使其效率得到大的提升。这不仅说明先进技术得到广泛使用，也说明了科技的进一步发展与建筑行业的快速发展。因此，智慧工地具备良好的发展趋向，被许多施工企业采取推广和普及使用。

3 智慧工地简介

建筑施工安全管理信息化是我国建筑业发展的重要方向。2016年8月，住房和城乡建设部印发了《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》，要求“十三五”期间全面提高建筑业信息化水平，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展，提出建立完善建筑施工安全监管信息系统，对工程现场人员、机械设备、临时设施等安全信息进行采集和汇总分析，实现施工企业、人员、项目等安全监管信息互联共享，提高施工安全监管水平。2017年2月，国务院办公厅发布《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》，要求推进信息技术与安全生产深度融合，加快建设建筑施工安全监管信息系统，通过信息化手段加强安全生产管理。在建筑施工活动中，为解决施工现场面临的建筑质量问题多、施工地点分散、施工人员管理难、监管难度大、安全事故频发等问题，基于建筑信息化的智慧工地越来越多地应用于建筑施工现场。根据中国建筑业协会团体标准《智慧工地全景成像监测标准》，智慧工地是指运用信息化手段，通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、智能生产、科学管理的施工项目信息化生态圈，并将此数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，提供过程趋势预测及专家预案，实现工程施工可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平，逐步实现绿色建造和生态建造。

4 智慧工地技术在建筑起重机械设备中的应用形式

4.1 信息化管理平台的应用

利用信息化管理平台整合管理内容，有助于施工企业全面了解施工现场信息，并对施工状态进行预测，促进项目的顺利进行。（1）终端层的应用信息管理是通过将信息技术应用到建设项目终端实现的。如，使用智能手机、手机传感器、无线传输功能、摄像头等实时监督和控制建筑工地的终端设备，以改善对建筑工地的监督和管理状态。（2）平台层的应用依靠平台层对建设项目的数据信息进行分类和计算，完善项目管理的数据信息，为管理人员和施工人员提供交流平台，以便对施工现场信息的变化进行监督和讨论。（3）应用层的应用了解管理流程，加强结构生产边界管理，改善信息管理，集成移动设备，与终端层集成，然后提取和分析数据，建立统一的数据分析平台。

4.2 特定区域监控功能

施工现场一般场地受限较多，特别是在城市中心地区施工，施工现场与周围既有构筑物以及设施之间距离较近，由于塔机大臂回转半径范围较大（40m～80m），容易出现塔机大臂经过民房、马路、学校、工人宿舍等人群密集区域，特别是当周边有高压线时易发生触电事故。通过塔机运行状态监测系统的特定区域监控功能，设定塔机作业区域，在工作时当塔臂进入限制区域时，将会自动限制大臂或变幅禁入特定区域，实现特定区域保护，避免司机的误操作，从源头上避免事故的发生。

4.3 特种作业人员管理系统

建筑施工特种作业人员必须经建设主管部门考核合格，取得特种作业人员操作资格证书，方可上岗从事相应作业。利用人员管理信息库收录特种作业人员相关信息，通过指纹识别、人脸识别技术的应用，操作人员必须刷指纹启动设备，防止机械被乱用，机上人员的操作行为也会形成操作记录同步保存。以现场配电箱管理为例，目前施工现场绝大多数电箱都是机械锁，电箱门经常处于不关闭状态，私自接电、拆电线易导致触电类安全事故。应用物联网电子锁技术改造后，电箱的开启权限只对电工开放，扫描二维码或指纹识别才能开启电箱，保证施工现场的一级、二级配电箱只能由具有电工操作资格证的人员才能进行接线等操作，严格管理现场用电。

4.4 塔吊安全监控系统

施工场地内安全监控系统融合了智慧工地系统，使施工作业中的危险源可能性压到最低，最大限度地缩小和防止施工事故的发生，降低施工作业的风险，增强了安全管理工作效用。对于起重机械，应更加严格的管制，重视智慧工地系统在塔吊安全监控系统中发挥作用的部分，更好地实现智能化和实施性监控。①塔吊的安全是施工的重点，相关安全指标信息如承载重量、回转角度、作业高度、小车幅度、当时风速，风向等会被采集传入到装有实时监控设备中，塔吊安全监控系统会发出警报提醒塔机出现的违反规定的操作。②若工地有多台塔吊进行施工，为防止发生撞击事故，系统的防撞击功能会使用智能辨别功能，避免塔吊在撞击高危区进行操作，实时关注人与物行为的不安全情况，提前防控，把危险扼杀在萌芽之中，基本保证了起重机的正常运行。

4.5 深基坑监测系统

深基坑监测系统利用土压力盒、锚杆应力计等智能化传感设备，监测基坑开挖、支护施工和周边设备或建筑稳定情况。将互联网和信息进行整合，利用针对性的监测仪器测得数据，将数据及时发送到监测平台进行分析，分析后可将结果反馈到对应的工作人员，一旦数据异常立即警报，使技术人员及时发现并解决问题，提高基坑监测的准确性。

4.6 安全隐患及质量问题检查

安全隐患排查子系统可自定义安全隐患清单，支持巡检单位通过移动端将现场检查中发现的安全隐患以图片、语音、文字、视频等形式直接记录并上传平台，将自动生成的整改单推送给相关责任单位；责任单位整改后上传整改情况，并推送相关信息通知巡检单位；巡检单位根据整改记录进行复查，确定整改是否通过；复查通过后进行问题闭环，复查不通过再进行整改，直至问题闭环。平台应能统计指定时间段内的安全隐患数量、待整改回复的隐患数量、待复查的隐患数量、隐患整改完成率等信息。质量问题检查子系统应支持将现场检查发现的质量问题以图片、语音、文字、视频等形式直接记录并上传平台，将自动生成的整改单推送给相关责任单位；提供实时查看整改完成情况，实现质量检查工作统计、质量问题整改统计、质量问题预警统计、质量问题类型统计、质量问题等级统计等，支持质量检查报表、问题整改报表导出。

4.7 绿色施工管理系统

项目管理部门依照施工平面图构建全封闭装配式冲孔围挡，在顶部装设喷淋系统，间隔1.5m设置雾化喷头，同时在塔吊处安装喷淋系统。施工场地四面装设雾炮机。针对可能引发扬尘及噪声的施工地点，设置在线监测系统，系统全天候运行，不定时收集与分析数据，监测数据传输到系统平台，由平台比对指标。当施工场地扬尘超过标准后电子阀触发喷淋及雾炮设备，达到降尘的效果。

4.8 构建监督体系的应用

智慧工地系统的综合性与科学性对项目的顺利完成起着重要监督和领导作用，在实现绿色建筑理念中，减少施工过程中的污染程度，为公司发展提供更多机会。智慧工地系统主要体现为：①准确记录全部员工信息和资料，确保员工持证上岗。②全面监控与项目有关的资料，实现资源通用，不断满足项目信息管理的要求。③健全公司和人员评价体系，提高公司动态管理和人员评估，智慧工地系统可以自动计算和评估诚信结果，有利于提高员工素质，对公司长远发展有益。④工程项目质量、安全管理和信息技术的结合，使工程质量和安全管理流程不断改善。针对施工过程进行全过程监督，给予具体准确的监控数据，便于工作管理。⑤智能化检查员工的操作情况，保证系统运行的稳定性。⑥监控监督单位工作的日常动态，了解监督人员的工作情况，有助于高效率地完成工作。⑦掌握施工现场的所有情况，确保施工的安全和质量，降低施工期间的潜在风险，最终使工程项目达到标准。

5 建筑起重机械智慧安全监控系统的发展方向

借助云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、BIM、GIS等新一代信息技术，对项目施工过程中的“人、机、料、法、环”等关键因素监督和管理，形成互联协同、信息共享、在线监测及智能预警的智慧工地管理平台，并提供大屏、桌面端和移动端应用服务，管理平台使项目决策层和管理人员能够随时随地、直观地视察现场的施工和生产状况，加强工程项目施工现场质量、安全与文明施工和环境卫生管理，提高建设工程项目施工现场的生产效率、管理效率和决策能力，实现工地的数字化、精细化和智慧化。

5.1 加大建筑起重机械智慧安全监控方面的人才培养

专业性人才缺乏也是当前建筑起重机械智慧安全监控系统建设的主要问题，政府主管部门、行业协会和企业应加强专业技术人才的系统性技术培训，提高员工专业知识与能力水平，采取相应激励措施，增强企业员工接受智慧工地新技术的积极性，加快建筑起重机械智慧安全监控的人才培养。

5.2 构建完善的施工质量安全管理平台

房建施工现场管理工作的开展和实施需要科学合理地借助信息化技术、计算机技术、网络技术、物联网技术等，对工程项目的施工情况进行全方位、动态化的监督和管理，实现工程项目的统一化、集中化管理与监督。借助系统平台收集影响工程项目质量、安全、进度的相关因素，系统化地分析信息数据，及时发现施工中存在的问题和不足，并进行调整和完善。借助该平台系统，强化施工信息的传递，确保各施工工序间的沟通顺畅，减少因信息孤岛、信息传递不准确、工程衔接不到位而造成的损失。借助相关技术和设备，实现整个工程项目施工现场的动态化监督和管控，实施远程监控，整改施工中的偏差问题，避免施工中的不规范操作，保障施工顺利进行。

5.3 BIM+运维数字化管理应用

根据项目设计及使用单位需求，与专业厂家进行智慧园区建设，架设园区内部专线，并测试所有接入硬件，定制开发针对本项目的内网智慧园区平台，具有设备维护管理、物联网数据集成管理、BIM业务数据融合、数据分析管理这四大模块功能。推动BIM模型与智慧园区系统融合，将前期设计思路和理念延续到后期运维和管控当中，实现BIM模型与运维管理数据的完美融合。其特点如下：（1）各系统设备在BIM模型中可直观地空间定位，方便运维人员管理。（2）在模型中可直观查询设备生产信息及维护信息，遇到故障时自动生成设备维护方案，方便运维人员快速排除故障及维修。（3）三维显示及分析能耗信息，依托模型进行分区统计，可直接发现异常区域，并针对性地检修设备及调整参数。（4）设备运行监控，将BIM模型与能源管理系统、楼宇控制系统、智慧建筑运维管理平台相结合，将整个建筑的运行状况在3D模型上通过特定标识展示，使运维人员能准确高效地安全管控、能耗分析、节能改造等工作。

5.4 物联网技术

物联网技术是物与物之间建立的一种交互的网络，可全面感知信息，并进行信息采集和终端传输；确保运输过程中的安全性，获取现场人员的材料和机械等相关信息，保障随时共享；利用智能算法对现场数据实时采集并快速分析，制定智能化决策。这一技术可以弥补传统依靠管理人员进行管理和控制中监控不全面的情况，由被动监测管理变为主动监测管理，使管理更合理、更全面。物联网技术包括识别技术和射频识别技术（RFID）。

6 结束语

综上所述，推进房建工程项目施工建设需重视施工现场管理的开展和实施，构建完善的管理和监督管控体系，确保施工作业的规范有序性，提高施工质量安全。智慧工地系统的应用发挥着重要作用，借助智慧工地系统，实现工程项目的精细化、信息化管理和综合化管理。因此加大智慧工地系统的研究，做好相关的推广工作，使其在项目施工管理中高效地发挥作用，降低施工建设成本，提高施工管理效率，确保工程项目的质量安全和建设收益。