智慧工地系统在建筑施工过程中的应用

胡芸畅HU Yun-chang

（成都青龙湖未来社区建设发展有限公司，成都 610000）

0 引言

技术进步的今天，各行各业都迎来了高速发展阶段，特别是在建筑行业，建筑项目中不仅在施工期间采用了大量的新技术、新工艺，还在施工管理中采用了人工智能等技术，弥补了传统施工技术、管理模式的不足。建筑行业稳步发展的趋势下智慧工地的概念陆续出现且在行业内受到了普遍关注。大型建筑企业可建立智慧工地系统，统一管理施工过程、协调施工要素，保障施工作业的高效性、有序性。但我国智慧工地系统的整体建设水平偏低，未来有关人员还需立足现状，开展理论研究、实践探索，提高智慧工地系统的功能性。

1 工程案例

1.1 工程概况

某建筑工程项目，项目现场环境十分复杂，周边分布有大量的商业建筑、住宅建筑，还包含公路和地铁交通，施工建设期间影响了周边人们的正常生产生活。由于此项目的建设规模庞大，单纯依赖人工管理方式可能存在管理漏洞，影响工地施工作业的效率、安全。

基于上述分析，施工企业采用了智慧工地管理系统，该系统兼具多样化的管理功能，能完成多样化管理。智慧工地管理系统的功能体现在以下方面：劳务管理，工人在进场、就餐、培训等方面可实现一卡化，只需要为每一位工人配备一张卡，这张卡相当于工人在工地的“身份证”，据此可完成出勤、考核管理等；安全施工方面，针对施工现场的高支模、塔吊等高危环节，智能模块能实时监控，及时发现其中的安全风险并实现预警，后续处理安全问题时能直接从系统中调取数据，以制定最佳的安全防控措施；针对施工期间产生的扬尘、噪音等污染，智慧工地系统能实时监测，因为系统中配备有各种传感器，能自动采集噪音、扬尘污染等关键数据，结合污染类型及特征等制定治理措施；棒材管理，智慧工地在管理方面具有智能化特征，针对钢筋、木方等棒材能自动计数，不再需要人工计数，效率高且准确度好。总之，伴随着现场作业的进行，智慧工地管理系统将自动采集工地现场的各类信息，并依据一定的标准完成数据分类、存储与分析，以便实现不同工序的高度协同，科学调配资源。智慧工地管理系统的总体架构如图1 所示。

图1 智慧工地管理系统的整体技术架构

1.2 现场智能监控系统

在本工程项目建设中，因为现场环境复杂，施工期间可能伴随着诸多安全风险。为达到安全管理目标，智慧工地管理系统中应建立现场智能监控系统，在这一子系统中综合应用计算机网络通信、视频数字压缩、视频监控等技术，以构建智能化监控系统，实现全方位监控。现场智能监控系统中还配备有多种现代化监控设施及设备，在这些设备的相互配合下不仅能采集施工中的关键数据，还能拍摄现场情况，通过影像对比的方式完成现场施工监督。

1.2.1 系统组成

工地监控系统中前端施工现场、传输网络与监控中心，具体构成如图2 所示。

图2 工地监控系统组成图

①工地前端系统。监控系统中工地前端系统必不可少，主要负责现场图像采集、录像存储、报警接收与发送等。前端系统中配备有监控设备，如球型鹰眼全景相机、高清红外星光网络摄像机、网络硬盘录像机等，这些设备分别布设在工地的各个位置，再加上通信网络环境的支持，在不同监控设备之间建立了直接关系，不同监控设备能相互传输并共享信息，以便及时发现安全隐患。一旦前端系统发现了现场的安全风险，智能模块能自动调取数据和图像，通过对比等锁定隐患位置，快速启动预警，提醒现场人员快速行动。

②传输网络。为利用监控系统来全面监控工地的情况，在工地与监控系统之间应建立连接关系，一般可通过专线或者互联网完成连接。两种连接方式相对比，专线带宽符合标准，在传输数据和图像时能形成保持相对稳定的网络条件，由软件实时显示现场图像，实现现场监控，但专线价格偏高。互联网连接方式下的价格略低，整个过程中因为共享带宽，网络条件不佳，在传输高清图像时的耗时长。工地现场的传输方面，一般可选择无线AP 传输、有线传输两种方式。相比较而言，无线传输能用在复杂的工地环境中，克服各种因素的干扰；有线传输下的信号稳定，传输环境安全，但受现场环境的制约较大，如塔吊作业中可能损坏网线，在布设网络线路时需考虑这一因素。

③监控中心。工地监控系统中监控中心为关键构成，不仅能完成日常监控，还能全面管理系统，并在突发情况下进行应急指挥、管理协调。在监控中心中设有视频监控综合管理平台，该平台包含数据库服务、管理服务、接入服务、报警服务等多个模块。每一模块都有各自的任务，在现场监控期间每一模块都能独立工作，在有需要的情况下不同模块之间能有效配合，共同完成数据的采集和处理，以保障现场监控的全面性和有效性。如在工地中发生了异常情况，相关人员能随时调取监控中心的影像，以便快速处理问题。

1.2.2 前端部署

智慧工地管理系统的一大任务就是要完成现场监控、安全分析及预警。为达到这些目标，智能监控系统中应设置前端部署，以通过一系列部署来采集原始信号，获取每一监测点的信息，并将其上传到视频处理设备中完成一体化处理。前端部署中相关人员必须根据现场监控要求，合理选定监控设备。工地监控系统中摄像机负责现场拍摄，对监控效果的影响最为显著。在选择摄像机时需考虑防水、防尘、清晰度等方面的要求。

①图像真实清晰——市场上可用于工地监控的摄像机相对较多，每种摄像机都有其功能优势及工作特点。由于摄像机主要负责现场拍摄，其拍摄的图像是否清晰，将是影响监控效果的重要因素。在选择摄像机时应优先采用图像清晰的摄像机，确保在其他因素干扰下摄像机依旧能拍摄到清晰图像。图像清晰度与图像传感器线数存在直接关系，线数越大，图像具有更强的解析能力，也就能更为清晰地呈现细节。另外，镜头倍数对用户捕获图像景深的影响较大，在广角取景下能获取全景情况，长焦取景能捕获人的面部特征。因此，在选择摄像机时也需要考虑工地的应用场景及监控要求等。

②安装调试简便——所选择的摄像机还应该具有安装的便捷性特征，否则，如安装调试复杂，后续的工作中一旦有调试需求，重新安装于调试的耗时较长，影响了现场的监控作业。综合上述分析，工地监控点和配置的设备情况如表1 所示。

表1 工地现场视频监控主要点位布置及配置

1.3 智慧工地管理系统应用效果评价

1.3.1 效果评价指标体系构建

为评价智慧工地管理系统在本项目中的应用效果，本次评价中采用层次分析法，以完成定量评价与分析。通过层次分析法相关理论，影响因素集U=（U1，U2，U3，U4，U5）=（现场管控，人员管理，机械管理，物资管理，工程目标管理）。在上述影响因素下细化影响指标，其指标体系如图3 所示。

图3 智慧工地管理效果评价指标体系

1.3.2 评价结果与分析

①建立评价体系矩阵。在构建评价体系时为得到相对客观的结果，需建立专家团队，团队中包含若干专家，他们为行业中的领军人员，在长期的工作中积累了丰富的经验，能依据自身的专业知识和工作经验来打分。在综合了专家打分结果后确定每一因素的权重，假定评价集为V=（V1，V2，V3，V4）＝（差，一般，好，较好），共选择10 名专家，每一名专家都需要依据各个因素来评估建设智慧工地的重要程度，依据打分结果汇总求取平均值，获取单因素权重，结果如表2 所示。

表2 智慧工地管理系统效果评价体系矩阵表

②计算过程。计算过程为：

由评价模型中所需要评价的内容可获得权重集为A=（0.15，0.20，0.20，0.15，0.30），此时，智慧工地管理效果的评价向量为：

综合上述分析与计算过程，可以发现在本项目中智慧工地管理系统的功能完善，应用效果相对理想。按照最大隶属度原则分析，“较好”比重相对较高。

③评价结果分析。综合本工程项目中智慧工地管理系统的应用情况，可以发现现场管控、人员管理、机械管理、物资管理、工程目标这几个评价内容的比重均“较好”，说明了此系统在工程项目中的适用性。

2 结束语

智慧工地系统对提高施工水平、管理效率等具有重要的意义。当前许多企业都掌握了智慧工地系统的相关技术，也在工程项目中建立了功能齐全的智慧工地系统，实现了全天候控制、全方位监督。未来建筑行业发展的过程中，各企业需意识到智慧工地系统的优势，增大在这一方面的技术投入。