基于双碳形势下的智慧工地管理研究*

董燕敏 邱国林

(吉林建筑大学 长春 130000)

我国是建筑业大国,随着近几年工业化发展进程加快以及绿色、低碳、可持续发展理念的提出,传统的建筑业在作业过程中出现了一定的弊端,其在生产施工过程中,主要是以现场作业为主,依靠建筑工人现浇的方式进行建造,施工环境恶劣、现场隐藏性危险较多、管理难等问题也日益明显,由于建筑工人以进城务工的农民为主,施工队伍的整体专业素质不够,这就导致施工进程缓慢、质量不高、效率低,同时,传统建筑业在资源和能源上消耗也十分严重,对资源造成了一定程度上的浪费,甚至对于当地环境也造成了影响,噪音污染、施工扬尘、建筑垃圾等问题层出不穷,为了解决在施工管理中出现的一系列问题,于2020年7月,住房和城乡建设部联合国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部、人力资源和社会保障部、交通运输部、水利部等十三个部门联合印发了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,提出要大力推进先进设备、智能设备及智慧工地相关装备的研发、制造和推广应用。

虽然智慧工地现在还处于发展阶段,但其应用在各种工程项目中,罗情平等[5]讲述了智慧工地系统在青岛6号线轨道交通系统的施工过程中的应用,该平台不仅解决了数据孤岛、人员统计量大的问题,还通过智能化、信息化管理流程建立的更高标准使得在施工过程中降低了施工环境的潜在损失,在一定程度上保护了资源,实现文明施工;王颖等[6]主要以智慧工地管理平台应用到白龙湾引黄涵闸的实际项目中,讲述了智慧工地在水利工程方面的智慧化监管。随着智慧工地相关装备的研发,也为了能更好的展示智慧工地管理平台的优势以及完善智慧工地在实际应用中各方面的问题,邱昌等[4]主要针对BIM+智慧工地现有问题以及未来发展趋势做出了讨论与研究;李华等[8]主要利用C-OWA 算子对指标权重进行计算,利用未确知测度的评价方法,对智慧工地的本质安全度进行了评价,构建出智慧工地本质安全度评价模型,此外,他们将智慧工地本质安全度划分为初始级、简单级、标准级、成熟级和卓越级5个等级,构建了4个一级指标和16个二级指标的本质安全度评价指标体系。

1 智慧工地及其管理平台架构

1.1 智慧工地简介

智慧工地管理理念是利用信息化手段,通过三维设计平台对施工现场进行精确的设计与模拟,主要围绕施工过程管理,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,并将挖掘到的数据进行充分分析,提供过程趋势预测及专家预案,以实现工程施工可视化管理,从而提高工程管理信息化水平,实现绿色建造和生态建造(见图1)。

图1 智慧工地管理平台架构

1.2 智慧工地管理平台架构

智慧工地管理平台主要是面向房建、管道、轨道交通等各类项目的管理者,通过BIM、AI视频、物联网感知技术对施工现场中的各种大型机械设备、人员、建筑材料、施工规范以及环境进行管控[1],主要包括隐患管理、工地巡检、绿色施工、特种设备管理、安全帽管理、项目管控以及劳务实名制七大方面。从而提升了工地精细化水平,提高了建筑企业、施工单位、监理单位对施工现场的监督和管理效率。

2 智慧工地主要功能

2.1 项目管控

在项目施工过程中,管理者除了要协调好业主、监理和政府关系,还要按时按质地完成项目中各项任务,保证施工人员的安全。但是由于施工现场环境的不同以及人员较多等,在管理过程中肯定会有欠缺的方面,智慧工地系统在该方面做了相应的改进,通过BIM、AR&VR 等技术为项目管理者提供看板、项目实景、形象进度、项目周报等功能,帮助其了解项目实施进展、历史运行状态,实现对现场项目完整周期监管。

2.2 特种设备管理

对于各种类型的项目来说,施工现场会有多种大型机械设备,施工机械也受天气情况的影响,由于施工环境以及天气状况的不确定性,很容易发生危险。而智慧工地管理平台利用AI视频传感技术及物联传感设备,能够实现对于大型起重机械设备实时运行管理、隐患因素的排查及天气情况的监管,帮助施工管理者及时解决问题,避免安全事故的发生[3]。

2.3 绿色施工

智慧工地管理平台通过环境监测系统和前端分析设备能够实时观测施工现场环境状况,查看运输车辆的清洗,以保障施工现场环境的质量,同时也能减少扬尘等问题,为实现双碳目标做出一点贡献。

2.4 安全帽管理

工人作为施工现场的一线人员,其安全十分重要,传统建筑模式下,安全帽、反光背心作为监管工人安全的依据,但由于工人整体专业素质不同以及施工队伍人员较多,不能及时发现隐患。智慧工地管理平台通过视频对讲检测系统、碰撞检测系统进行双向对讲,避免出现意外伤害。

2.5 工地巡检

通过巡检系统、AI分析,实现多维度自动或人工巡检,帮助管理人员及时发现问题并通知改正,保障工地施工的安全、质量、进度。

2.6 劳务实名制

在进入施工现场的人脸识别打卡机中,录入施工人员的信息,确保误用童工、老龄工等问题,同时帮助建筑企业监管施工人员出勤情况,降低管理成本。

3 智慧工地管理平台在双碳形势下的应用

3.1 项目简介

北京亦庄蓝领公寓项目位于北京市经济技术开发区,总建筑面积12万m2,采用了模块化永久性建筑方式,其整体装配率达92%。该项目在施工过程中采用了集装箱式的构件进行装配式建造,达到了节省水电、节能、节地等效果,突出了装配式建筑在绿色建筑中的优势[2]。

3.2 智慧手段

主要基于轻量化BIM 模型,打通装配式建筑EPC工程总承包的设计、生产、施工和运维全链条。

以轻量化模型为数据载体建立项目库,可以查看模型中任意构建的数据信息。通过BIM,形成二维码,实现全过程质量可追溯,实现工程质量、安全、进度等智慧管理。

3.3 影响意义

图2 项目智慧工地管理平台

该项目主要采用了模块化永久性建造方式,施工过程中利用了智慧工地管理平台。通过对施工方法、施工建材的改进,从源头上缓解了有害化学物质的装修后遗症问题,极大地减少了现场粉尘、建筑垃圾排放、噪音污染;加强了建筑材料的循环利用,扩大绿色建材采购,促进建筑垃圾减量化。在智慧工地管理平台中,利用AR&VR、BIM 等技术,对施工现场实时监控,实现工地碳排放数据的可视化,打造出了绿色施工的典范。

4 智慧工地管理平台意义及发展趋势

4.1 智慧工地管理平台的意义

在“碳达峰碳中和”的战略形势下,政府监管部门及建筑企业对施工过程中的碳排放量也愈发关注,传统的施工方式及管理模式已满足不了当代可持续发展的要求,智慧工地的核心在于“智慧”两字,在数字化的时代下,将各种人工智能及原有的建筑数字平台整合在一起,形成了一个智慧化的管理平台,它能够帮助管理者以及政府监管部门有效的解决施工现场事故多、扬尘、噪音大、资源浪费等问题,提高了工地的安全生产监管和建筑质量水平,降低了现场碳排放,实现了资源循环利用和绿色建造。

4.2 智慧工地管理平台的发展趋势

近几年,随着我国施工安全管理日益严格,施工成本也逐日增加,同时,建筑企业对于智慧工地行业各类产品的需求也在增加,这样就推动了整个行业的发展,2021年,我国智慧工地行业市场规模就已达到155.7亿元,其中计价软件达到了62.2亿元,管理软件达到了55.8亿元。智慧工地正是顺应智慧城市发展的需要,在未来,更多的建筑企业将会全面推广使用智慧工地管理平台,在保障施工现场人员安全以及减轻管理负担时,也降低了施工现场的碳排放,达到绿色施工。

随着智慧工地管理平台的不管改进与深化,在提倡双碳形势的背景下,越来越多的建筑企业会采用该平台进行施工管理。

总之,智慧工地对于施工整个过程都发挥着极其重大的作用,保障施工人员的安全、机械设备的正规操作、施工现场的环境合格等,在双碳形势下的智慧工地管理将会在未来发挥更大的作用。