智慧工地的江苏探索

文/图 江苏东交智控科技集团股份有限公司 李华 张南童 王彤

“十三五”以来，江苏省交通运输厅发布了关于智慧工地相关的指导意见，如《关于实施绿色公路建设的指导意见》《关于打造公路水运品质工程的指导意见》《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》《推进智慧交通发展行动计划（2017-2020年）》《江苏省交通运输科技创新三年行动计划》《省交通运输厅公路局关于印发智慧工地建设工作推进会议纪要的通知》等，要求加快推进试点项目“智慧工地”建设，确保按期优质建成示范项目，引领江苏省普通国省干线公路建设管理转型发展。

结合智慧工地实际应用需求，江苏在智慧工地建设领域开展了积极的探索。国道344线淮河大桥改造工程是江苏首个公路工程智慧工地建设示范工程，工程起于国道344线与淮河路平面交叉处，与山口门段顺接，向西北依次跨淮河主航道、二淮河航道、扁担河等河道及河滩，项目终点位于淮河镇镇区大洲路附近，线路全长约2063米，采用双向六车道，一级公路标准建设，设计时速80公里，其中桥梁长1530.16米，占比74%。

项目建设过程中，工程安全要求高，新桥施工的同时还需保证老桥车辆正常通行，以及施工区域和通行船只的安全，施工难度较高。针对工程建设难点，项目采用“BIM+GIS”技术，以规划BIM模型、设计BIM模型、施工场地BIM模型为基础，通过“1+8”的模式对施工现场的人、机、料、法、环等各要素进行统一调配和管理，融合工程建设过程中的项目、人员、设备、物料、质量、安全、环保、BIM等管理功能，将各管理模块进行可视化、智慧化建设。

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江苏智慧工地的“1+8”模式

“1”是指项目在实施过程中构建基于“互联网+”的信息化综合管理平台，通过工程信息化综合管理平台将工程投入使用的8个管理模块，项目管理、质量管理、安全管理、人员管理、物料管理、设备管理、生态环保、BIM进行信息化建设；实现在建工程人员、材料、安全、试验检测、工艺监控、施工监测、检验评定等环节管理控制信息化、快速化、一体化，解决工程建设中数据真实性、信息分散、问题难追溯、隐蔽工程监管难等管理短板。

功能框架

在探索中，明确了从“BIM+GIS”管理、项目管理、质量管理、安全管理、人员管理、物料管理、设备管理、生态环保等对道路、桥梁、隧道工地的建设方面进行智慧工地的顶层设计。根据顶层设计的内容，进一步明确了智慧工地江苏探索的功能框架，全面提升工程质量，实现工程“质量可控化、管理信息化、监测自动化、安全可视化、环保智慧化”建设。

智慧工地顶层设计

智慧工地功能框架

“BIM+GIS”管理

“BIM+GIS”管理主要包括BIM模型建立、三维可视化交底、施工图纸模拟、基于GIS的4D进度可视化管理等。通过BIM模型与施工进度计划的关联，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D（三维模型+时间维度）模型中，直观、精确地反映工程建设进度。

此外，基于“BIM+GIS”管理，能够将建设过程中项目管理、人员管理、设备管理、物料管理、质量管理、安全管理、环境管理等模块产生的数据进行可视化展示，并最终形成工程资料电子数据库，为后期的管养工作提供基础数据。

项目管理

项目管理系统是为了使工作项目能够按照预定的需求、成本、进度、质量顺利完成，而对工程进行分析和管理的系统，满足项目管理日常业务的网上办理、在线审批、计量支付及归档管理，通过项目管理系统的应用，可提高项目管理的效率及标准化建设。建设内容主要包括项目的组织管理、计量支付、合同管理、进度管理、变更管理、公文管理、文档管理、通知公告、项目会议、党建工作等功能。

人员管理

人员管理系统解决了工程参建单位多、人员管理复杂，不及时、不规范、效率低的问题，主要采用人脸识别/指纹识别/虹膜识别、安全帽二维码扫描、GPS等技术，完成人员的考勤与特种人员的定位监管，实现了对参建各方人力资源的统一管理，保证了重要管理人员的履约到岗，实时掌握特种工作人员的动态，保障了民工的合法权益。人员管理主要包括：人员信息、考勤管理、门禁管理、人员定位、劳务管理、培训教育、技术交底。

设备管理

设备管理系统建立了进场设备的电子台账，及时掌握了各种设备的基本信息，保证设备的运行安全，尤其是特种设备，实现了工作过程的起重量、幅度、环境参数的获取，并实现预警。

物料管理

针对施工涉及到的各类原材料，包括水泥、粗细集料、外掺剂、钢筋、钢绞线、锚夹具、支座、危险品等。对采购、运输、存储等环节进行智能化管理，保存收货清点记录，减少数目误报和成本虚高现象，从源头上保障原材料的质量。物料管理主要包括：物料统计管理、物料入库管理、物料库存管理。

质量管理

基于物联网、互联网、云计算、无线传感等技术构建的质量管理系统，实现了公路工程施工过程中关键参数的实时采集、传输、分析、预警、评价，实现了试验仪器的互联网改造。监督试验过程，杜绝数据造假，在桥梁结构物生产管控中对拌和楼生产进行管控。实施生产质量预警，避免低质量混凝土用于构件的浇筑，利用智能张拉压浆模块保证张拉压浆的工作质量。

安全管理

安全管理解决了施工现场危险区域繁多，监控手段落后，效率低下，容易存在监管漏洞的问题。通过视频监控、智能抓拍、巡查APP、人员定位等功能，建立面向监管、建设、监理、施工等单位的工程安全信息管理平台，内容涵盖人机安全管理、风险管控、现场应急管理、安全专项方案管理、隐患排查、分析研判等。安全管理实施内容包括：安全管理指数、活动计划、班组教育、安全会议、安全考试、日常巡查、安全大检查、巡查GIS地图、风险管控、视频监控、内业资料、船舶避碰预警系统。

环境管理

通过无线传感、自动化控制、数据自动采集等技术，对拌和厂、预制场的大气环境进行全天候24小时不间断监测，在污染物超标时报警，同时启动处置装置，保证环境质量。实时采集环境监测区域的PM2.5、PM10、PM100、温度、湿度、风速、风向、噪声等参数，当环境指标超出预警阈值，智能联动喷淋降尘设备，实现环境自动治理。

攻关技术

在智慧工地应用过程中，根据实际需要应用与推广“四新技术”，从而进一步提升项目建设与管理水平。智慧工地综合评价技术结合专家打分法和层次分析法，对智慧工地的8大模块进行评价，形成智慧工地评价体系。

以沥青路面的应用为例，利用试验检测、混合料生产、混合料摊铺、混合料压实四项预警模块的预警率对其包含的各检测、监控参数进行评分，进而实现对各模块进行评分，并最终通过不同模块权重综合质量评分，用以评判施工质量，如表1所示。在各模块评价的基础上，再根据专家打分法和层次分析法对智慧工地进行综合评价，如表2所示。

表1 质量评分表

表1 质量评分表

（注：1.A、B、C、D为各模块评分参数取值代码，Q为模块评分参数权重代码，标为分项号。例如，相对于A试验检测，Q1为对应于A1针入度的权重。2.评价总分为100。）

表2 智慧工地综合评价表

表2 智慧工地综合评价表

（注：1.Ai为各模块评分参数取值代码，Qi为模块评分参数权重代码，标为分项号。2.评价总分为100。）

平台搭建

依托智慧工地建设和功能应用需求，针对施工过程管理，围绕人、机、料、法、环五要素，在实施过程中构建基于“互联网+”的信息化综合管理平台，通过8大管理系统进行智慧工地管理平台建设，实现所有采集数据实时动态展现，便于各参建单位实时了解工程建设状况。

系统设计

智慧工地管理平台系统涉及多系统应用功能整合、数据整合，统一身份认证，根据平台功能模块设置，以及现有子系统的情况，公路工程智慧工地管理平台的初步设计由感知层、通信层、数据层、应用层，以及用户层组成。

平台系统

智慧工地指挥中心

可视化展示

将智慧工地大型复杂数据、集中数据进行多维度、多层次、多角度分析、开发、展示，利用图形、图像处理、计算机视觉及用户界面，通过表达、建模及对立体、表面、属性进行动画展示，满足数字大屏开发，无缝对接海量实时数据。发掘数据中蕴涵的规律和特征，从而实现对复杂数据集进行深入分析，直观有效地传达信息。

数据接口与数据库建设

智慧工地管理平台以开放、共享、标准的建设理念搭建，平台由多个子系统构成，为保证系统的完整性、兼容性，各子系统按照统一要求预留标准化接口，且做到一个账号登录各子系统数据统一在大平台进行可视化设计与展示，切实打造一体化智慧工地大平台。同时，智慧工地平台对平台接口、数据库统一规定，具备可扩展性。

平台数据接口建设要求平台数据接口建设要求从数据内容及接口、数据类型、数据格式、传输方式、传输频率五个方面开展。其中，数据接口包含三种形式，即信息资源基础服务接口、资源服务接口（发现接口、资源接口）、信息资源管理服务接口。基础接口是将资源服务接口和管理接口中基础性的操作定义成一个公共接口。通过这3类接口，实现信息资源的发现功能、检索功能和管理功能。

平台数据库规范要求平台数据库需首先确定平台数据库类型，根据平台功能模块设置分为：项目管理数据库、人员管理数据库、设备监控数据库、物料管理数据库、质量管理数据库、环境监测数据库、安全管理数据库、系统管理数据库。

其中，项目管理数据库包含工程基本信息、计量数据、工程进度数据、日常管理文件、党政建设文件数据库；人员管理数据库包含人员组织、人员档案、门禁设备管理、考勤数据、劳务发放数据、技术交底记录数据库；设备监控数据库包含进场设备电子台账，特种设备实时监控、历史数据，报警预警、设备参数设置数据库；物料管理数据库包含沥青、水泥、粗细集料、外掺剂、钢筋、钢绞线、锚夹具、橡胶支座等物料的规格型号、数量、供应商、进出库数量和质量检验数据等；质量管理数据库包含水泥混凝土质量数据、沥青混合料质量数据等；环境监测数据库包含环境参数告警值配置、环境实时监控、环境告警数据库；安全管理数据库包含视频通道配置和工地视频信息数据库，安全检查数据库，安全考试试题库、现场危险源台账、安全问题处理日志数据库；系统管理数据库包含用户管理、角色管理、菜单管理、地域管理、建设单位、施工单位、监理单位数据库。

智慧工地江苏探索以“施工质量可知可控、施工过程可视智能、工程管理协同高效、施工监管可视化智能化、施工数据实时共享”为目标，通过采用统一、标准的信息化建设，实现工程信息化建设可复制性、可共享性、可持续性的发展，对工程建设过程中的各关键要素梳理分析，明确智慧工地的顶层设计，实现智慧工地的数字化、精细化、智慧化，提升工程项目建设管理水平，提升信息价值深度融合应用，形成产业化模式，助力智慧交通发展，为智慧工地的推广应用奠定了基础。