电网基建智慧工地建设应用

李 冉

（国网伊犁伊河供电有限责任公司，新疆 伊犁哈萨克自治州 835000）

2020年6月13日，国家发改委首次就“新基建”范围给出明确定义，涵盖“三大方面、七大领域”。“三大方面”指：信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施。①信息基础设施建设，指的是基础设施基于新兴信息技术衍生而来，如5G、物联网等通信设施，人工智能、区块链等智能设施以及数据中心等算力设施；②融合基础设施，指的是传统设施在新兴智能、通信技术支撑的背景下发展而来的设施，如智能交通、智慧能源等；③创新基础设施，指的是科研、创新技术、发明创造等方向，如大型科学设施、产业技术创新等。“七大领域”指：5G基建、大数据中心、人工智能、特高压、工业互联网、汽车充电桩、城际轨道交通。无论是“互联网+”的快速发展还是新基建的提出，都可以看出信息化、智能化已是现代化建筑设施体系的重要环节，是助力产业升级、打造数字经济的重要手段。

为推进建筑工业化、数字化以及智能化的升级，加快建造方式转变，推动建筑业高质量发展，制定本指导意见。促进建筑工业和新技术高度结合，在建设过程中增强建筑信息模型（BIM）、物联网、互联网、云计算、大数据、移动通信、人工智能、区块链等方向的协同与创新应用。加强技术攻关，加强核心技术研发工作，推动技术的转移和实际应用，突破智能控制、信息采集、质量管理、故障诊断等关键技术瓶颈，深入探索人工智能、人机协同等技术的产业化进程，研制自主可控的系统性、集成化平台。在这样的背景下，我国电网基建智慧工地建设工作同样被推上轨道，本文着重对该工作发展方向和应用方案进行详细的阐述。

1 电网基建智慧工地建设应用发展方向

1.1 国家电网基建智慧工地建设应用方向

（1）响应国家新基建号召，推动电网快速发展、助力产业转型升级。中央号召的“七大领域”与电网公司发展关系密切，要做到“加快现代信息通信技术推广应用”等“三个加快、一个加强”，为促进电网发展、推动转型升级等提供重要机遇。

（2）响应国网“三型两网”泛在电力物联网建设号召，积极推动三维设计成果在施工阶段的应用。2018年7月，国网基建部印发《国家电网有限公司关于全面应用输变电工程三维设计及建设工程数据中心的意见》（国家电网基建 〔2018〕585号），要求扎实推动三维设计在建设管理、施工组织等环节的标准化应用，探索利用三维设计成果进行过程标准化管理，尝试在碰撞检测、模拟施工、节省成本、节约工期以及对物料、设备资源动态管控等方面，积极探索总结经验，提升工程质量和综合效益。

（3）响应国网基建部基建全过程建设号召，提升现场感知能力。国网基建部印发的《国家电网基建〔2020〕88号》文中，明确要求开展依托电力物联网，实施基建数字化管理平台的建设。并指出：基建项目的现场感知能力仍需提升，工程现场自动感知技术手段单一，各专业功能开发不均衡，终端集成度较低，现场应用便捷性不高等问题。

1.2 南方电网基建智慧工地建设应用方向

（1）响应国家新基建号召，推动电网快速发展，助力产业转型升级。发展公司与服务区域协同发展的路子。围绕“互联网+”“新基建”发展战略，做好资源配置、数字信息化、技术创新等平台的建设，支撑公司快速转型。

（2）响应“数字南网” 建设号召，助力“大云智物移”。根据《南方电网数字化转型和数字南网建设行动方案》要求，南方电网公司为加强数字化转型和数字南网建设，成立了公司数字南网建设领导小组，负责公司数字化转型和数字南网建设的顶层设计、总体布局和战略决策。将深度应用基于云平台的互联网、人工智能、大数据、物联网等新技术，实施“4321”建设方案，即建设四大业务平台，三大基础平台，实现两个对接，建设完善一个中心。

2 电网基建智慧工地建设应用方案

（1）利用BIM模型实现工程进度可视化模拟，增强工程进度的信息化管理。传统的项目进度管理方式信息分散，工程实际进度信息展示不直观、不及时，已无法适应现代化的施工进度信息管理需求；并且由于不同专业对项目的理解不同及沟通不足，一旦供应方与施工需求不匹配，便会对施工进度产生不良影响；BIM技术将时间因素融入到了三维模型中，明确三维模型各部分的进度计划，便于各方人员根据需要寻找信息，使工程进度管理高效便捷。

（2）BIM+VR新技术，提升项目安全、质量、技术管理能力。安全教育属于管理的范畴，对象是人，高效管理的前提是使员工能够自觉遵守规范。一般情况下，施工现场人员不稳定，流动性较大，临时工、农民工较多，缺少安全教育，安全意识淡薄。即便开展了职工三级教育工作，但这些教育的内容呈现陈旧化、简单化、公式化的特点，针对性很弱，很难达到理想的教育效果。而当前迅速发展的VR技术属于计算机仿真技术的一种，创建以假乱真的虚拟世界，这种模拟环境可以实现拥有信息交互的三维动态视景及行为展现，使用户沉浸到该环境中。将三维设计BIM模型与VR技术结合，通过构建虚拟现实场景，用户可以获得良好的可视化印象，实现交互设计。如此，可大大提高安全教育的效率，实现工程项目施工过程中质量、安全、技术等的真实感受，提升项目质量、安全、技术管理能力。

（3）建设智慧工地管理平台，为工程项目人员、车辆、特种设备、安全、质量、绿色施工管理决策提供数据支撑。工程项目建设地点偏远、分散，企业对项目工地的监管（人员、车辆、安全、质量、技术应用、环境监测、技经）难度大；传统的管理模式已无法满足现场管理需求，亟需建设集中管控平台，解决远程监管难的需求。

（4）建设定位系统，及时发现人员健康隐患、快速定位与预警。工地现场施工人员多而分散且呈现管理粗放，出现紧急情况无法快速定位及有效的预警，现场人员健康隐患等因素，导致现场管理难度大。

（5）建设人员管理系统，规避现场安全管理风险。工地现场人员复杂多变，人员具有很强的流动性，施工人员诚信度差异化，管理难度大，施工现场工种包括钢筋工、混凝土工、砌筑工、木工、电工、焊工、油漆工、水暖工、架子工（搭设脚手架）、机械工、测量放线工以及辅（杂）工等，由于工种种类多、队伍复杂，采用传统的方法很难跟踪员工身份，缺失黑名单数据库，且工地现场属开放式场地，外来闲杂人员不时出没其中，这些都为施工现场的埋下安全隐患。

（6）建设车辆管理系统，规避物资安全管理风险。工地现场外来车辆进出复杂，物资被盗风险隐患，车辆信息历史记录追溯难等问题，以传统的手动登记放行方式已无法满足现场生产安全管理需求。

（7）建设车辆定位系统，实时定位物流、企业车辆位置与车速。传统的人工登记、跟踪模式费时费力，效率低下，缺乏信息化智能手段；工地现场可能存在企业车辆公车私用现象，企业车辆缺乏有效安全监管（车辆位置、分布、速度监测），物流货车车辆实时位置信息缺失，导致相关车辆存在安全隐患。

（8）建设智能AI视频监控系统，及时发现现场安全隐患并语音警示。工地施工区域以传统的视频监控系统部署方式已不能满足现场安全管理需求，缺少主动发现习惯性违章事件、场景学习、数据整合等智能化信息技术手段并现场语音提醒警示。人员违章识别场景主要包含：人员是否佩戴安全帽、登高作业是否穿戴安全带、人员是否越界、人员聚众徘徊、人员入侵、人员吸烟、人员正确着装以及明烟、明火场景识别。

（9）建设塔机安全监测系统，及时发现安全隐患、提前预警。塔吊特种设备为高发事故重大危险源、对特种操作人员的持证上岗及安全操作规范、设备安全运行的参数是否符合标准，吊钩盲区，单靠传统人力巡检排查难度大，工作效率低，而且很难全程保持、全方位的监督管理，监管漏洞出现概率较大。

（10）建设施工电梯运行监测系统，及时发现安全隐患、提前预警。施工电梯特种设备为高发事故重大危险源、对特种操作人员的持证上岗、设备运行的速度、超载、开关门状态、高度数据监测，单靠传统人力巡检排查，难度大，工作效率低，而且难以做到全过程、全方位的监督管理，容易出现监管漏洞。

（11）建设深基坑支护监测系统，及时发现安全隐患、提前预警。深基坑工程为事故高发危险源，深基坑工程的开挖对周围的建（构）筑物容易产生影响，影响严重将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。深基坑属于临时工程，安全储备一般不高，但该类工程平均造价很高，通常投入的安全资金少，因此风险性较大，一旦事故发生，将造成严重的社会影响。常见事故原因：围护体系崩溃，基坑大面积滑坡；支护结构倾斜，水平位移太大；支护结构及被维护土体处于损坏状态；基坑周边道路、地下管网设施变位、开裂和坍塌；基坑周围土体变形过大，邻近建（构）筑物倾斜、开裂、甚至坍塌；锚杆抗拉拔故障；流沙、管涌损坏导致的工程损失；承受手头压力的防水部件出现超容许的渗漏；基坑底回弹、隆起过大；基坑周围复杂的施工 环境。

（12）建设高支模防护监测系统，及时发现安全隐患、提前预警。高支模工程为重大危险源，事故造成的危害极为严重，容易造成群死群伤事件。主要原因分析：①设计方面：项目设计人员不能很好地掌握高大空间支撑体系的技术特性，对结构参数计算出错，或参数选择不可续；没有准确推算模板支撑体系荷载或计算参数不全，没有合理纳入附加荷载的部分和立杆的偏心受压影响问题；选取不合理的模型等。设计构造措施设置不足。②选材方面：选择质量不合格的钢管和扣件；采用了老旧的、性能不稳的结构件。③施工方面：未按照标准规范搭建支撑架构；施工方案没有或过于简单；浇筑流程错乱；支模架靠东西，稳定性不高；浇筑与加固交叉作业；未等混凝土养护足够就提前拆模。高支模大部分用于高大建筑和桥梁（混凝土）的现浇和养护阶段，混凝土现浇是一次性成形，混凝土浇筑过程中，高支模整体结构不断承受荷载，人工全面监测（倾斜、轴力、载重负荷、沉降、位移等数据）比较困难，无法全过程、全方面监测。

（13）建设火灾烟雾报警系统，及时发现安全隐患、提前预警。火灾危害不仅会带走生命且易造成巨大的财产损失，预防措施显得尤为重要，目前工地的生活区、办公区、室内施工作业区临时用电不规范、大功率电器的使用，往往是导致火灾发生的重要原因，传统方式是通过人员巡检模式，费时费力、盲区，巡检效率低下，无法全过程、全方面监测、缺乏有效的火灾预警机制，随着行业的发展，传统方式已不能满足现场安全管控要求。

（14）建设环境监测与降尘喷淋联动系统，落实施工扬尘专项治理政策要求，响应绿色文明施工。工地现场缺失针对施工区域环境的扬尘（PM 2.5、PM10）、噪音排放的监测，施工过程环境污染监测困难，扬尘、噪声的监测工作存在周期长、数据量大的特点，方式陈旧，耗费人力，工作效率低，记录的数据主观。

（15）建设工地广播系统，及时预警、联动播报安全事件。工地现场缺乏应急事件指挥、应急广播、安全事故教育学习、宣贯、联动报警事件、违章事件等播报警示手段。

3 结语

在当前我国建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展的背景下，仍然存在质量不高等问题，需要继续推进建筑工业化、数字化、智能化升级。在电网基建智慧工地建设应用方面，一方面，深入理解国家发展需求，响应国家号召，把握应用方向；另一方面，要充分结合新一代信息技术的发展趋势。加强互联网、大数据、无线通信、人工智能等新技术的集成和应用，探索具备人机协调、自主学习等智能平台的应用，开发自主可控的新一代智慧工地监管平台。