建设项目智慧化工程的策划与实施探析

东琳

摘要：在建筑项目合同履约过程中，按照智慧工程建设要求，通过物联网、互联网等技术综合应用，实时监控施工现场各个要素，让施工现场具备感知功能，数据互通互联、智慧化响应，采用信息化、可视化、智慧化的高效管理模式。同时配备相应设备、平台，满足与各方设备连接、接口及对接功能，并在设计方支持下，提供基于BIM的数字化电厂模型应用、专业碰撞检查、设计优化、施工用电智慧化监测、施工技术智慧化管理、智能图像型火灾监测、施工质量远程检查验收等增值服务。

关键词：智慧工程；数字化；BIM

DOI：10.12433/zgkjtz.20232731

一、交通安防管理

交通管理：对所有出入场区的车辆进行车牌照登记放行管理；在重要交通道路布置超速抓拍设备和监控摄像头，实现车辆超速、道路遗撒监控，自动

报警。

用车管理：为班车建立手机App查询系统，可查询班车位置，显示到达站点预估时间；采用手机端办理用车手续。

场区门卫管理：所有人员配备安全帽识别标志，通过在厂区大门、重要施工区域布设人脸识别闸机、车辆识别装置、监控摄像头等实现对各参建方人员、访客、固定车辆、临时车辆等的安防管理。

施工区域管理：通过人脸识别、安全帽二维码识别等，识别入厂人员信息、安全教育信息；识别车辆信息。

仓库区监控：安装具备夜视功能的监控摄像头，形成仓库区域的安防监控系统；实现与场区道路、门卫、围栏等监控设备的联动，应用技防措施确保仓储的有效安防；设备远程开箱检验、验收、缺陷上报。

无人机巡查：通过无人机巡检实现厂区红线全天候巡视，场区围栏监控，视频实时传输至交通安防监控中心，并实现无人机报警、广播等功能。

二、HSE管理

（一）人员管理

通过现场施工管理系统实现核电工地各参建方人员的实名制信息管理、安全教育培训、用工统计、体征监测等功能，并同时支持多应用端PC端、移动端、LED显示屏应用。在施工管理系统中对所有进入施工作业区域的各方人员登记和管理，系统生成人员身份识别二维码，并可打印后贴在安全帽上代替入场证件功能。人员登记入场后，在施工管理系统中根据不同类别人员进行差异化安全培训教育、线上考试。所有人员通过施工区域大门闸机时进行人脸识别，并比对安全帽二维码信息，确保人、帽一致，同时审核安全教育培训记录，不合格无法通过闸机。施工区域大门闸机负责记录所有人员的出入时间，并将数据传输给施工管理系统。

对施工区域进一步细分至各厂房、楼层，设置人员区域定位识别装置，记录人员出入时间，并将数据传输给施工管理系统。多维度的工时统计，统计指标为有效工时、出勤人数、出勤效率等，以时间趋势图方式展示，维度包括区域、单位、人员类别、工种等。所有特殊工种人员配备手环等穿戴设备或智慧化安全帽，收集体征信息（心率、血压、体温、呼吸），后台监测、分析，确保人员安全。

（二）安全隐患排查整改

建立和使用安全隐患排查整改系统，实现隐患的排查、整改和验证关闭全流程手机端操作，后台统计分析和预警。借助无线网络实现隐患的自动定位。依托现场网格化安全管理体系和制度，利用移动终端在现场记录填报巡查发现的隐患（支持照片和视频的证据上传），系统将隐患整改事项发送给整改责任人，并提醒督促其完成整改。整改完成后，整改责任人提交整改后证明材料，在移动端申请关闭；隐患排查整改管理方进行验证关闭。

（三）作业监控

所有受控作业纳入智慧工程管理系统，在执行受控作业时，现场应用移动终端对人、机、料、法、环进行验证并申报作业许可。现场利用摄像监控作业过程，形成影像化的质检资料；后台通过视频进行安全监护，保障作业安全。

（四）安全巡检管控

为所有安全管理人员配备定位终端设备，记录安全管理人员在施工现场的巡查轨迹和时间；与安全隐患位置比对，发现不足与疏漏，调整安全巡检路线。

（五）环境监测

在施工区域设置环境监测装置，实时监控现场扬尘、噪声、现场气候、废水排放、固体废弃物、施工用水、施工用电、危害气体，并采取智慧化控制措施。通过监测设备实时监控现场PM2.5/PM10、环境噪声、气象参数、废水排放、建筑垃圾、危害气体等数据，显示在LED显示屏上；通过喷淋控制柜把扬尘监测设备及喷淋设备联动，现场环境超标自动喷淋；通过现场废水排放监测，合格的废水方可允许排放。通过智慧化水电表将工人生活区及施工现场的水、电用量联网采集相关数据，对建筑工地能耗数据监测及实时统计，方便管理人员对工程能源消耗高效管理，减少水、电资源的浪费。通过集成气体监测传感器，利用数据通信技术，把实时监测建筑工地如一氧化碳、硫化氢、瓦斯、二氯化硫、乙炔等有毒有害气体，可燃气体浓度以及粉尘浓度上传至系统平台，管理人员可通过PC端或手机端及时掌握危害气体安全状况、避免有毒有害气体、粉尘超标和可燃气体泄漏；对于封闭场所，发生气体泄漏，粉尘浓度超标，采取临时机械通风等措施。

（六）总平面管理

同步共享设计院生成的全场地上地下建构筑物总平面三维模型，并添加现场施工作业临建信息，形成与现场实际一致的总平面管理三维模型；在模型中加载时间信息；为基坑、沟道、堆场、道路的规划提供四维参考模型。

（七）偏离提报

通过手机App对现场发现的任何物（设备、材料、工机具、车辆）的不安全状态、缺陷或异常状况，人的不安全不规范的行为，管理服务（体系文件、工作程序、操作细则等）的缺陷，环境保护等问题，及时报告、处理和反馈。

三、特种机械管理

建立塔式起重机监测系统：实现数据采集、操作人员身份识别、超载限制、力矩限制、防碰撞、防倾覆、数据存储等功能；实时采集监测吊重、变幅、高度、回转转角等数据；人机锁定，避免其他人员操作；在群塔作业时，实现塔机防碰撞；如作业时力矩超限等，现场声光报警，中心平台联动报警；实现额定力矩、额定起重量等控制；辅助内容：风速、倾角、GPRS信号以及喷淋等。

建立升降机监测系统：实现数据采集、操作人员身份识别、联锁保护、防坠保护、防倾翻等功能；实时采集监测载人、载物等数据；超员、超载或违规作业时，现场声光报警，中心平台联动报警，实现限制升降机操作。

建立卸料平台监测系统：实时监测卸料平台荷载情况，可通过电脑、手机等终端查询载重数据；超载时，现场提供声光报警，中心平台联动报警。

建立高支模施工监测系统：实时采集监测架体基础变形、立杆垂直度、水平挠度、立杆轴力等数据；当高支模荷载或位移超过预警值时，现场提供声光报警，中心平台联动报警。

四、物料管控

建立材料管理系统：实现材料入场验收全流程的系统线上运行；形成材料质量证明文件与实体材料应用物项部位的关联关系。应用移动端进行材料的入场检验和验收登记，以厂家生产批次为最小颗粒度编码管理。

构件预制和材料准备时对厂家生产批次分解细化，明确构件和材料的应用部位和材料用量。预制构件或材料进入施工现场时，通过扫码识别，录入构件或材料的入场验收信息形成材料的入场安装施工登记数据。

通过“智慧工程”系统实现钢筋依据现场需求备料，按设计下料数据表自动加工；钢筋按绑扎顺序运输能够不落地吊入工作面，提升钢筋绑扎效率，并使每根钢筋与原材料合格证对应。

混凝土浇筑单实施现场开启、现场关闭的智慧化管理。与浇筑单对应的混凝土罐车可自动放行进出施工区域，同时记录次数。浇筑单关闭后，不再允许相应的混凝土罐车进入施工区域（可出），形成与混凝土浇筑单对应的混凝土用量统计数据。

建立物料位置跟踪系统，通过对所有物项出库后入场信息的整合，统计查询各种设备材料的到货、出库、进入施工现场、安装完成等数据。通过对所有物项出库后入场信息的整合，系统提供从厂家生产批次的视角，统计查询设备或材料的所在位置，可形成物料与生产厂家所有设备材料信息的链接。

智慧化仓储管理：建立智慧化仓储管理系统，实现自动入库、自动分拣、自动出库并标记状态记录等功能，设置仓库看板，实时查看仓储信息。仓内运输载具根据上游信息自动显示存放仓位并规划路线引导；物项入库通过传感器校验是否按要求放置于既定位置，否则报错提示，系统自动标记已入库状态；系统自动判断仓内货物流转情况，提供可移库的仓位信息，根据室内地图规划移库路径，通过传感器识别货物是否正确移动；无须人工手动盘点；根据室内地图关联仓内货物与运输载具，自动规划分拣路径；物项出库时通过传感器识别是否正确出库，系统自动标记出库状态；系统根据载具定位装置实时查看运输状态与行动路径，安装区域放置传感器可识别并记录被领用出库的物项是否正确，防止丢失；仓库内放置看板（显示屏），供仓库人员实时查看仓储各环节状态、库存信息、物项出入库信息等。

五、施工管控

专业碰撞检查：建立建筑物、设备管线的数字模型，运用Navisworks软件，对建立的构筑物、机电设备、管道模型碰撞检查和施工模拟，提前找出图纸中存在的错、漏、碰、缺问题，在施工前解决设计中存在的问题，减少返工次数。

施工用电智慧化监测：在现场施工用电使用的电源箱内加装智慧式用电管理设备，对配电箱进行远程检测，检测内容包括漏电电流、电压、温度、功率因数频率、电流相位角等，在施工用电出现异常时，能够在第一时间向负责人及防火人的手机客户端报警。该系统可对引起电气火灾的主要因素（线缆温度、电流、剩余电流）进行实时在线监测和统计分析，对配电柜、二级箱柜、末端的配电箱等各关键节点的剩余电流、电流和温度的实时监测，采集剩余电流、导线温度和电流的数据变化，通过手机及时掌握线路存在的用电安全隐患状态，预防并发现电气线路动态运行中出现的安全隐患，并通过系统分析电气设备回路的相关参数，判断故障发生的原因，指导开展治理，达到消除潜在的电气火灾安全隐患、防患于未然的目的。

移动端消点：建立和应用移动端消点功能，应用手机端App在施工现场完成质量计划控制点的各方见证和消点。保障消点数据及时性的同时，通过身份识别、时间和定位控制，提升质检防造假能力。在施工管理系统中发出见证消点通知单，各方在手机移动端接收消点任务。质量控制点见证各方，在施工现场完成见证工作后，直接应用手机移动端提交见证意见。通过系统实时统计质量控制点见证消点情况，形成相应的质量趋势分析图表。

特种作业许可：建立基于施工方案的特种作业工单管理系统，特种作业持证人员通过人脸识别确认身份后，登记填报特种作业工单；现场根据工单设置摄像设备，监控作业人员和作业过程。通过HSE人员管理模块获得所有特种作业人员取证信息。在施工管理系统中，依据施工方案实施特种作业工作单管理，特种作业持证人员通过人脸识别确认身份后，登记填报特种作业工单。现场根据工单设置摄像设备，监控作业人员，发现异常（如实际作业人员数量多于登记作业人员数量）立即预警。特种设备操作应用手机授权操作者登记确认，摄像头监控复核。

焊接全程管控：在系统中实现焊接全过程管控，在质量计划下，对所有焊缝施工的焊控单全流程的线上管控，包括焊工人脸识别登记，重要焊缝的施工影像记录，焊缝质检点检查视频记录等。

施工影像记录：依据厂房结构和进度计划作业条目，匹配现场布设的摄像设备，形成与厂房结构和进度计划作业条目对应的视频影像记录资料。对应重要的施工环节，可通过手机应用登录系统进行基础信息登记后，在现场设置临时摄像设备实施过程影像记录，同时上传系统进行结构化存储。

物项扫描识别：授权人员通过手机App扫描现场设备物项二维码或输入设备位号，可查看物项的设计图纸和信息、采购的生产厂家技术文件及到货计划执行信息，以及相关的现场施工方案、安装进度和质量计划执行信息。

三维施工交底：施工技术管理人员利用平板电脑在施工现场接入三维模型系统，根据无线信号定位信息，系统提供当前工作区域的三维模型和物项数据。施工管理人员通过三维模型浏览区域内安装物项总体布置，安排施工的先后顺序，避免返工；查阅重要设备安装构件分解和组装模拟三维动画，以充分了解安装物项的结构和安装要求。

智慧讲解与通信：人员佩戴智慧化安全帽，实现参观群组团内对讲；智慧化安全帽摄像头将参观人员目之所见实时传输给工程指挥中心，后台人员可根据视频远程同步参观、讲解、翻译等。

六、结语

在大力推进“智慧工程”建设的基础上，发挥BIM的数字化电厂模型应用、专业碰撞检查、施工用电智慧化监测、智能图像型火灾监测、施工质量远程检查验收等功能。将BIM技术与智慧化工程相结合，建立完整的数字化模型，在施工策划、实施、竣工等各阶段实施智慧化管理，并在竣工时形成数字化的电厂模型交付甲方，为后期运营维护和检修提供增值服务。

参考文献：

[1]李久林.智慧建造关键技术与工程应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2017.

[2]江苏省建筑安全监督总站.建设工程智慧安监技术标准：DB32/T 4175-2021[S].南京：江苏省市场监督管理局，2021.