基于大数据背景的建筑施工现场智慧管理策略

冯飞 FENG Fei

（内蒙古电力（集团）有限责任公司蒙电项目建管分公司，呼和浩特 010020）

0 引言

近年来，我国对建筑工程安全生产要求不断提高以及大数据时代到来，传统的施工现场管理模式已经不能够很好地符合形势所需，亟需加强大数据技术运用，建立起施工现场智慧管理平台，建设智慧工地，提升工地管理效果，强化工地安全生产效能，实现人、物、技术的三大要素连接。目前，我国智慧工地建设仍然处于探索阶段，大数据技术、通信网络技术、电力系统等在智慧工地网络层设计中应用，很容易出现盲区。本文结合着目前施工现场智慧管理现状，提出一些新的策略，为我国相关领域提供参考。

1 大数据背景下建筑施工现场智慧管理策略

1.1 运用大数据技术，设置智慧工地大数据集成平台

大数据背景下，应进一步加快人工数据管理向数据智能化管理方式转变，做到施工现场信息采集、处理、计算、传输的智能化，提高施工现场管理效果，为施工现场的材料采购、材料管理、工程保障等工作提供技术支撑[1]。

其具体工作方法为：其一，充分利用大数据技术的各项优势，设置符合建筑施工管理需求的智慧工地大数据集成平台。在大数据集成平台下，分设“项目概况”、“生产管理”、“智能监管”、“质量管理”、“安全管理”、“BIM 应用”、“物资机械”、“协同办公”8 个数据模块。第二，在8 个数据模块基础上，分别设置六项系统应用栏目与八大功能终端、外部资源系统。其中，六项系统应用栏目主要控制施工工地的劳务、安全、工程进度、钢材、作业质量等等。八大功能终端则聚焦人员定位、烟雾检测、环境检测上。外部资源主要分设BIM 模型、模拟视频、航拍进度等（数据平台模型如图1 所示）。第三，在大数据集成平台的钢材管理系统中，建立建筑工程施工材料的采购和仓储模块，对建筑施工现场内部的各项材料实施智慧化管理。同时，制定出更加科学的材料存储管理方案，在科学利用建筑工程施工现场空间的前提下，全面记录各项材料的出库与入库信息，并对施工材料的具体采购情况进行预测。第四，注意大数据平台上仓储材料系统运用，施工管理人员应做好施工现场材料使用情况的统计，将材料消耗情况、材料需求情况等制成信息表，上传至材料智慧管理平台上，建筑企业的采购部通过系统平台获取施工现场材料消耗信息[2]。采购部在大数据技术支撑下，分析各项材料的市场价格，有针对性制定采购清单，确保材料采购及时性、精准性。

图1 智慧工地大数据集成平台模型图

1.2 完善施工现场数据资源库，强化施工现场信息共享管理

大数据背景下，建筑企业要进一步加快施工现场数据资源库建立，推动施工现场信息更新、共享，让施工现场信息与建筑企业内部部门连接，保证建筑企业对施工现场动态跟踪与了解，方便企业各部门及领导层对施工现场的安排指导。

具体开展步骤为：第一步，借助大数据技术的数据支持功能，以云计算、移动互联为媒介支撑，创建起施工现场数据资源库，打通智慧工地大数据集成平台各功能模块的数据流通渠道，实现施工现场机具、设备、物资材料、环境的全要素数据监测。第二步，施工现场管理人员，对工程进展情况进行监管，定期开展好施工作业评价，将施工情况汇总成报告，上传至数据资源库中，最终达到采集数据、同进同出数据与施工业务数据的全面对接。第三步，数据资源库融入到施工现场综合管理平台上，通过物联网、云计算算法，对施工现场各类信息进行智能化采集，采集到的各项数据经过云计算平台进行智能化处理，形成施工现场作业推进清单[3]。第四步，企业相关部门人员通过相关数据清单就可以实现对施工现场各项作业开展情况的了解，为后续施工决策与方案调整提供依据。数据资源库建设栏目详情如表1。

表1 建筑施工现场数据资源库建设清单

2 完善大数据集成平台功能， 实现施工现场智慧化管控

大数据背景下，施工现场综合管控模式直接影响到施工现场的人员、设备、环境、材料等管理效果。针对目前建筑工程施工现场综合管理平台功能单一的情况，本文建议利用好大数据集成平台，对施工现场管理系统进行优化、创新，构建起“材料、人员、环境、设备”等智慧化管理模块，实现对施工现场各项作业的智慧化管理。

具体工作模式为：第一步，在上述大数据集成平台设置基础上，依托“八个功能端”系统模块，设置人员定位、能像监测、烟雾检测、机械设备管理等功能栏目。第二步，人员定位上，主要应用物联网、可视化仿真技术，实现人员定位功能。在各楼层主要出入口（施工电梯出口、建筑楼梯入口）部署超高频RFID 读写器，当施工人员通过楼层入口时，读写器自动读取安全帽上RFID 标签信息，并通过网络传输至数据库，通过软件仿真展示和反馈用工人员、工种在作业面的分布情况，为项目安全监督管理提供信息支撑。第三步，能像监测上，主要对项目办公及施工用电进行监控，在一级电柜加装能像智能监控仪，实时采集数据，通过WIFI/LoRa 通信在“智慧工地”平台可视化仿真展示，为项目施工节电与用电安全提供支撑。设备如图2 所示。第四步，烟雾监测上，主要在一些关注较少、相对密闭、易燃材料堆场设置烟雾传感器，实现烟雾报警。第五步，机械设备管理上，主要借助大数据技术的辅助支持、数据保障功能，联合BIM 技术，搭建起高支模变形检测系统，以智能互联式的传感器设备为媒介，使机械设备与施工现场综合管理平台对接。施工人员对机械设备运转情况进行实时查看，当机械设备出现故障时，系统平台会自动报警，同时大数据技术会支撑着传感器设备对机械设备故障进行智能化判断，监测出常见的故障点，提供常用的解决方案。

图2 能像检测（左）与烟雾检测设备（右）

3 大数据连接施工监管设备，打造可视化、安全化施工场地

大数据背景下，建筑工程施工现场安全生产管理始终是各项管理工作的基础，更是我国对建筑施工单位的重点要求。加强对施工现场的生产安全管理，要将管理核心瞄准到人、物、环境三要素上，通过利用大数据技术，打造智慧化安全生产管理平台，创建可视化、透明化的施工环境。

具体方法可通过三种方式实现：第一步，加强硬件设施建设，让施工现场的消防设备、远程监控设备、自动淋雨设备等与信息系统平台连接，方便工作人员进行远程操控、监督，提高建筑工程管理效率。第二步，在大数据集成平台的“视频监控”模块设计施工现场监控、作业场景监控、工人宿舍区监控等，并在这种监控地点设置好360°全景摄像头。第三步，在大数据集成平台的安全管理系统中布置器械管理、劳务管理、工程进度控制、安全生产管理、人员培训等不同模块场景，实现多机联动。第四步，由施工现场的专业人员负责，将该安全监管设备应用于建筑工地的工程项目全流程管理，为项目及时提供了质量、安全、履约风险等预警信息，确保建筑工地的管理生产效能与安全。安全监管的视频监控示意如图3。

图3 智慧工地大数据集成平台视频监控示意

4 大数据背景下建筑施工现场智慧管理效果分析

4.1 工地生产效能提升

现实实践表明，通过大数据技术运用，打造建筑施工现场的智慧化管理场景，能够显著提升工地生产效能。一方面，通过信息资源收集、处理，转化为建筑施工现场所需的信息资料，起到各项工程开展的信息支撑作用。提高生产资源在施工现场的运作效率，避免了施工现场管理中不必要的环节，直接提升了施工现场的管理质量，间接增强了施工现场的作业效率。另一方面，支撑各种机械设备自动化运转的基础不仅在于网络通信技术、物联网技术，更在于大数据的支撑，大数据系统中记录着机械设备原始信息，在大数据支持下，辅助机械设备的自动运转。通过利用重量传感器、高度传感器、角度传感器等，对各种机械设备进行自动化、智能化操控，显著提高机械设备的运转效率，提升工地整体生产质量。

4.2 工地安全指标增加

大数据技术在建筑施工现场智慧管理中的运用实践表明，其能够显著提升工地安全指标，进一步帮助建筑企业实现安全生产。一方面，由于大数据具备了大量的建筑工程信息、施工安全管理信息等，各种数据信息的原始作用就是辅助运转。通过利用大数据技术，能够确保施工现场各项工作常态化开展，在实施现场作业时，充足的数据信息为机械设备提供自主决策根据，确保机械设备的智能化运转，最大程度保证了机械设备、人员施工安全性。另一方面，通过大数据连接施工监管设备，打造可视化、透明化施工环境，能够实现建筑企业管理层对施工现场环境的24H 安全监管，方便管理人员及时发现安全问题、规避工地风险、排除工地安全隐患，从而打造一个可视化的安全工地环境，保障工人安全。

5 总结

总而言之，大数据具有大容量、数据多元化、信息传输速率快等特点，大数据在建筑工程施工现场中运用，不仅能够起到很好的信息保障作用，更具备着辅助支持作用。从目前建筑工程施工现场的管理现状来看，仍然存在着人工数据管理为主、施工管理平台功能单一、施工现场信息共享程度低、施工现场可视化程度低等情况。针对此类问题，积极采取对应的措施，实现对施工材料、施工设备、施工人员、施工环境的智慧化管理，提升工程管理质量。