智慧工地建设在平度某项目的应用分析

吴兴元 （中铁十四局集团有限公司市政工程分公司，山东 青岛 266700）

1 引言

在构建新型城镇化发展战略背景下，为了满足经济建设的现代化发展需求，现代化类型的建筑工程项目数量持续增加，给我国建筑行业的持续发展带来了诸多机遇，同时也加速了建筑市场整体发展方向的改变[1-2]。建筑企业需持续增强市场竞争能力，除了需要具备足够的建设资金外，还需具有完善的工程管理体制和新兴的技术手段。为了全面推动建筑工程施工的现代化发展，就必须合理地借助物联网、人工智能、图像处理等先进技术，建立智慧工地体系。智慧工地是指建设人员在施工过程中，运用现代化和信息化手段，对施工项目进行精确化设计、全方位跟踪的施工辅助方法[3-4]。在“物联网+”的时代环境下，物联网技术在施工建设方面的实践应用，为智慧工地的建设和项目施工体系的优化提供了全新、可实践性强的发展方向。

本文首先介绍了智慧工地基本理论知识，然后介绍了平度某项目工程概况，最后以平度项目工地为例，详细介绍了该项目的智慧工地建设情况。在智慧工地建设的理论、架构、内容、目标、应用等方面做了直观的展示。

2 智慧工地基本理论

智慧工地借助技术更新速度快、各种信息融合的物联网技术，如BIM（建筑信息模型）、大数据分析、传感技术、物联网、云存储等现代技术[6]，结合各类智能终端、移动终端系统，实现对各类施工信息的获取、分析、汇总和预判，从而彻底改变施工现场人力大于脑力思考的情况，切实帮助施工单位解决远程管理困难、面广人少以及无法落实监督机制等一系列问题。使得与项目施工相关的每一个子系统都变得更加灵活，将智能特性赋予施工工地现场的工作人员管理、施工管理、施工原材料、施工建设设备、环境管理等多个相关环节。最后对数据实现可视化、智能化的管理，实现动态展示、分析预警。在智慧工地的建设中，被赋予“智慧”的意义，全面实现由点及线、由线到面的多方位高度联动，以此促进建筑行业的技术革新，智慧工地建设的流程如图1。

图1 智慧工地建设流程

3 平度某项目智慧工地建设

3.1 平度某项目工程概况

该项目位于平度市，为目前平度市在建规模最大的安置房项目，主要包括高层住宅21 栋；公共配套楼1 栋；配套幼儿园1栋，地上3层。该项目效果图如图2所示。

图2 平度某项目效果图

3.2 智慧工地设计概况

该项目智慧工地根据实际需求，搭建了如图3 所示的系统架构，围绕全生命周期建立一个支撑现场管理、智能监测、协同互联、知识共享的现代化现场管理信息化系统。

图3 平度某项目智慧工地系统架构

3.3 平度某项目智慧工地建设详述

该项目智慧工地平台的功能围绕人员管理、设备管理、质量安全监管、绿色施工、进度管理及多方协同管理展开，实现对工地现场人员、环境、设备、流程所有施工信息的获取，并通过GIS 的形式实现信息可视化、智能化的管理。对所有采集数据实现动态展示、分析预警、阈值报警，并按照工地的组织结构权限与类别进行划分和设定，实现分类数据的有效监管。项目部可通过该平台建立的桌面应用、大屏、手机APP 及触摸屏来查询数据，实现随时随地的跟踪与管理。图4为该智慧工地云平台主界面。

图4 智慧工地云平台主界面

3.3.1 人员管理

人员管理主要围绕施工现场的劳务人员、项目管理人员进出施工场区进行可视化管理，防范非法人员进入工地。通过对闸机处的视频进行行为分析，基于智能图像识别技术，可以判断人员安全帽佩戴是否规范，结合红外采集入场人员体温并记录实现防疫管理；施工过程管控可以帮助管理人员更好地了解劳务工人的施工时长，在规定时间是否外工地等信息，评估施工工效及风险。图5为平台视频监控图，图6为人员管理现场及图像识别图。

图5 平台视频监控

图6 人员管理现场图

3.3.2 设备管理

对该智慧工地的设备管理主要包括塔吊管理、升降机监控、车辆管理、视频监控、红外对射等内容。

①塔吊监控。通过在塔吊上布置高度、幅度、重量、回转、倾角、风速等一系列传感器，实时监控塔吊的运行工况，并根据监测数据实现塔吊超载、超力矩报警及区域保护，以此杜绝塔吊的违规使用。因现场的塔吊均涉及交叉施工，所以需要设置群塔防碰撞功能。塔吊监控流程图如图7所示。

图7 塔吊监控流程图

②升降机监控。该项目有高层建筑，需要使用施工升降机辅助施工。对司机身份进行识别验证，可以防止非法人员操作，减少作业风险。通过采集施工升降机的重量、速度、高度、门限位、倾角等数据，能够有效预防升降机超重、超速、上限位等安全事故隐患，图8 为平台升降机监控流程图。

图8 平台升降机监控流程图

③车辆管理。为了对进出车辆进行管理，在工地的车辆进出口加装出入监控，实时统计进出车辆。另外为了保证工地安全，还可设置黑名单防止非法车辆进入工地。同时项目部可自行加装洗车槽，保证工地的车辆干净出场，以防对市容市貌造成影响。

④视频监控。当前项目工地已在现场出入口、施工区、加工区、办公区和主体施工作业面等重点部位安装视频监控系统，将该视频监控数据接入到平台中，实现远程的监督监管。

⑤红外对射。对施工场内危险区域（四口五临边）架设红外射仪，在人员穿越该区域时，红外对射探测到穿越人员，本地声光报警器即刻发出声光警报提醒，同时平台产生相应的区域报警信息，提示相关安全负责人到该区域处理。

3.3.3 质量安全管理

在上述设备监控的基础上，还要加强对人员安全意识和技能培训进行管理，从源头上保障安全、质量。

①巡检日志。项目人员在现场巡查的时候随时记录巡检日志并上传问题，也可随时发起整改，管理人员可在智慧平台上跟进整改的过程和结果，并对整改的内容进行统计分析，帮助管理人员能够更好地排查和分析问题。

②资料共享。现场的各种技术、安全、质量等文档及规章制度可随时上传至大数据平台，可供相关人员实时查阅，可以及时传递最新信息，实现随时随地学习、掌握工地信息。

如图9 所示的该智慧工地安全巡检页面，可通过手机创建或提交安全巡检问题，并在此页面进行统计。包括问题数量、安全问题趋势、安全类型数量、最新动态、检查人排行榜等。通过点击最新动态的内容，可查看安全巡检上传的信息，包括日志创建时间、巡检的内容、上传的图片、记录人、整改人、整改时间等。

图9 智慧工地巡检页面

3.3.4 绿色施工

智慧工地需要考虑绿色施工内容，建设平台需要实时显示环境数据，从而并对超标环境和能耗进行治理。

①环境监测。利用扬尘噪音监测设备，对PM2.5/10 等空气污染源，噪音污染源及温度、湿度进行监测，并设置阈值，当超标时报警提醒。目前该工地已有一台扬尘噪音监测设备供使用。

②喷淋控制。当扬尘噪音监测设备监测的PM2.5/10等颗粒物超标时，可通过与雾炮、地面喷淋、塔吊喷淋等设备联动，实现手动喷淋、自动喷淋（扬尘噪音设备监测到超标报警后自动喷淋）、定时（根据施工时间）喷淋作业，治理现场、优化工地环境，图10为现场喷淋系统。

图10 现场喷淋系统

通过扬尘噪音监测子系统，可以查看PM2.5/10的实时监测数据，并提供当前及过去24h 的监测统计数据；设置报警参数，当监测数据达到该数值后进行远程报警与数据推送；同时可以对未来72h 的天气和环境进行预报，预报内容包括天气、温度、PM2.5/10、风速等数据信息，供工地相关人员对环境做出预判，提前做好应对措施。

3.3.5 进度管理

智慧工地平台可将工地的施工计划、对应的责任人导入系统中，在施工过程中可随时更新施工进度，管理人员无需到场，即可实时开进度会议。图11 为进度管理子系统页面，图中可以看到某个阶段的开始与结束时间，关键数据一目了然，对项目进行动态控制和调整。通过数据的对比分析，及时了解进度，过慢时采取必要措施，保证工程项目如期交付。

3.3.6 项目协同

施工不仅仅是施工单位一方的责任，还与监管部门、建设单位、监理单位等部门的管理密切相关，实时的视频会议互动既有助于加强沟通，提高管理质量与施工效率，也有助于实时反馈信息，提高施工质量，提高用户满意度。

4 结束语

信息技术迅猛发展，物联网技术已经成为建筑新兴技术之一，智慧工地的建设已成为建筑工程行业的必然趋势。本文通过对智慧工地的理论介绍，并以平度某项目智慧工地建设为例，详细介绍了该智慧工地的建设情况，充分说明了智慧工地的高效性与必要性。智慧工地的建设有助于实现自动化监管与设备联合动作，对设备、材料、施工质量及进度的管理可以提高应急响应速度与事件的处置速度，由此形成技管、人管、联管、物管、安管五管合一的立体化管控格局，使被动式管理转换为主动式智能化管理，有效提高施工现场的管理水平和管理效率。在今后的建筑工程施工中，施工管理者应该充分利用智慧工地系统平台，全面构筑工地安全防线，最终实现施工建设的智能化与信息化。