智慧工地建设需求和信息化集成应用探讨

张艳超

ZHANG Yan-chao

（中交二公局第三工程有限公司）

(CCCC-Shec Third Highway Engineering Co., Ltd.)

1 智慧工地的概念

从广义的角度来说，智慧工地主要是指以互联网为基础，以移动通信、物联传感、大数据、云计算等信息技术手段为支撑，通过智能决策、信息共享、智能生产、安全监控、互联协同的信息化管理平台，实现对工程项目的信息化、智能化和可视化管理，为建设集团、施工单位、政府部门、设备运维公司、劳务公司等提供信息化解决方案、智慧管理和智慧服务，实现工程项目业务流和各类监控源数据流的有效结合和深度配合，达到提高施工质量、安全、效率，促进协同办公，提升建筑施工管理、城市管理、行业管理等目的。

2 智慧工地建设的意义

2.1 施工管理全过程统筹，推进工程标准化进程

智慧工地建设要求从项目策划阶段开始，对整个施工管理过程进行总体统筹，将信息技术手段与项目管理目标相结合，将各类应用软件与现场管理需求相结合，构成集成化的智慧化管理信息体系和管理平台，这一过程将促使管理机制、工作程序、工作流程不断完善，有利于推进建筑工程标准化进程，为项目管理水平提升提供了有力支持[1]。

2.2 智能化决策支持

智能化决策支持是智慧工地建设的主要目的，智慧工地以项目现场业务管理的逻辑关系为基础，运用BIM技术对工程建筑模型进行4D或5D式构建，形成纵向到底与横向到边的交互形式，避免出现数据死角和信息孤岛，有助于实现对工程安全、质量、进度、成本等的全方位立体式管控，运用完善的数据链、信息流实现对设计、施工、运营、维护等全生命周期的有效监督和智慧管理。

2.3 提升现场工作效率

智慧工地建设基于互联网、物联网、云计算等信息技术，借助移动终端对现场工作进行监管，为施工管理过程中的大规模信息处理、有效沟通、缩短管理链条、实现资源共享、调查取证等问题提供方案和思路，促使现场工作效率得到快速提升。

3 智慧工地信息化需求分析

3.1 实名制管理的信息需求

针对人员管理，要求能实现对劳务人员的实名制管理及信息采集；关键人员资质认证；进场人员识别、考勤和定位；监控人员操作动作；管控劳务人员工资发放等功能。

3.2 安全管控需求

针对安全管控，要求能对大型起重机械等特种设备的运转状态、负荷超载情况、人员工作状态等进行实时监控，进行声光预警和报警，防碰撞、防倾翻；实测实量施工部位，自动化监测深基坑、高支模等危险性大的工程；对现场人员及车辆定位、交通情况、人员操作规范等进行监控及预警，减少安全事故发生。

3.3 质量管理需求

针对质量管理，要求能监控统计分析物资用料合理性、对混凝土拌合站配比用料和拌合时间进行监控和报警、对现场取样信息及时录入等。

3.4 绿色环保施工需求

针对绿色环保施工，要求能实现对现场环境全方位的实时自动监测（包括扬尘、噪声、废水、废气、废渣等排放的监测），进行智能化、自动化预警、防御、干涉，保障绿色环保施工；远程监控现场实时状态，监督安全文明施工情况；进行自查评定，对违规情况进行自动拍照取证和记录。

3.5 进度管理需求

针对进度管理，要求能运用BIM技术、PMS生产管理系统等管理、查看工程进度，统计分析关键卡控点。

3.6 成本管理需求

针对成本管理，要求在分部分项工程、分阶段成本核算的基础上，对施工成本投入综合分析，达到对成本管控的目的。

4 智慧工地信息集成应用实例

4.1 智慧工地信息化管理平台

1）终端层。

对互联网技术进行全面的使用，从而使现场的管控能力得到不断提高。如今普遍使用的是手机移动终端，数据采集的端口为无线传输设备、摄像头和传感器，从而实现数据采集的智能化。

2）平台层。

使用大数据云平台计算，为其提供平台支撑，使所有的参与者都可在平台上实现信息的互通和交互。

3）应用层。

这是智慧工地的核心内容，通过梳理项目现场业务管理模块和管理流程，改造现场管理

基础动作，使其达到标准化要求，运用信息化技术实现固化管理，整合集成到终端层的移动应用设备。

不同的平台开发者在上述基础架构上针对不同的服务对象，对信息化管理平台的架构、功能进行延伸、拓展。例如，某智慧工地云平台，针对不同用户（包括施工单位、建设单位、建立单位、租赁公司、监管部门）设置权限；平台架构分为接入层、应用层、数据层、基础设施层、通信层、采集层；云平台主界面包括了塔吊监控、升降机监控、企业管理、项目管理、特种作业、设备备案、系统管理、事故管理、安全检查等子管理系统入口；着重开发了建筑起重机械安全监控系统、建筑从业人员实名制管理系统、视频监控管理子系统、扬尘及噪声监测管理子系统、企业自检系统。

4.2 具体实施

1）创建每一个工作计划之间的逻辑关系和管理模式。

依据各个项目的类别程序来对基本单元进行划分，对现场管理的标准动作进行认真的梳理，创建系统的管理动作底层数据库；

②对项目组织的岗位职责和组织系统进行梳理，创建一个系统的数据库；

对现场平面的分段分区标准进行梳理，创建一个系统的分段分区标准化数据库。借助上述3个标准对管理动作进行定位，使其与管理部位和管理岗位进行匹配，借助项目的进度计划来对将各个岗位的工作计划进行自动的派送，实现工作计划的制定、下发、执行和监管，依据PDCA循环实现闭环操作，使围绕工序和工艺的有关管理动作和逻辑关系实现固化，实现各个移动终端智慧应用的集成和整合，实现项目现场管理标准化模式的打造[2]。

2）借助移动互联网技术，项目管理人员的现场工作通过移动终端得以实现，工地现场信息录入数据真实性得到保障，工作效率不断提高，使纵向到底、横向到边的贯通借助数据和各项业务活动传递的逻辑关系得以实现。

3）以各个新型的科技手段集成特点为基础，把监控测量技术、传感技术和BIM技术等新型科技手段与系统实现集成，将业务逻辑和底层平台当作为支撑，所有的单点都可作为系统的重要组成部分，所有的互联网技术使用都可当作是一个统一体，使智慧触手被延长。设计单位把设计好的施工图纸和工程概念使用BIM 技术提供给施工方和建设方，当设计出现变更后，需及时更新BIM 模型，从而使模型的准确性得到保证。依据BIM 设计模型，施工单位对工程设计进行不断的深化，将施工信息加入其中，从而创建了BIM施工模型，从而对施工进行高效的指导。建设单位对项目各个参与方的数据模型进行不断的整合，创建了整个项目的数据模型，对项目实现了实时的监管，为项目决策提供了可靠的信息。当项目建设完成后，可把模型交付给运营单位进行保管。

4）将底层企业知识平台搭建当作为支撑，把企业的相关知识和规范进行分类管理，并对其进行有效的提炼，对相关的业务模块进行不断的整合。使各级现场管理人员实现信息的积累和共享，使基础业务的管理水平得到不断的提高，使企业的动态知识积累能力和学习能力得到不断的锻炼[3]。

5）将大数据的共享和挖掘作为支撑，借助顶层提供的数据框架实现数据的归纳、分类和汇总，使管理人员可及时掌握所有信息，对存在的问题进行快速的处理。

5 存在问题

1）平台子系统在内容和数量上存在差异，没有统一建设标准，集成数据包含了物联网数据、BIM数据、GIS数据、其他管理信息系统数据等，各数据之间标准不统一，呈现方式和价值挖掘不充分，对数据的集成应用深度有待提高。

2）平台集成商水平良莠不齐，需求方诉求不同，平台开发的程度和深度也不一样，设计、规划、施工、建立、验收标准未予统一[4-5]。

3）平台应用者出于不同的管理目的、利益和保密需要，在获取和填报数据方面可能有所差异，真实性难以保证。

4）工地环境复杂，网络环境不稳定影响数据传输效率，影响了平台的稳定性和实用性。

6 发展趋势

1）智慧工地信息化集成平台将逐步实现轻量化、低耦合，能移植并适用于各种终端；平台接口和数据接口实现统一标准化和可扩张性。

2）从设计端进行标准的统一，并贯穿整个工程建设生命周期。

3）随着数据积累和分析应用需求越来越明确，对数据的深度挖掘分析将逐步提高，平台实用性将逐步加强。

7 结语

综上所述，打造智慧工地，运用信息技术提升建设施工管理、加强建筑方和政府部门之间协调联动、提升企业监控和政府监管水平已是大势所趋，因此，需进一步探讨建立基于统一技术（例如BIM技术）的、开放的信息数据交互平台，能集承建方、建设方和政府为一体的多方联合综合信息服务平台，提高工程项目的施工水平，保证项目的经济效益。

[1]毛志兵.推进智慧工地建设 助力建筑业的持续健康发展[J].工程管理学报，2017，31（5）：80-84.

[2]欧蔓丽，曹伟军.建筑业智慧工地管理云平台的研究及应用[J].企业科技与发展，2017（8）：50-52.

[3]吕豪.智慧工地的几个典型应用[J].施工企业管理，2017（4）：32-33.

[4]李霞，吴跃明.物联网+下的智慧工地项目发展探索[J].建筑安全，2017（2）：35-39.

[5]陈昕.智慧工地促进项目建设[J].中国建设信息化，2016（22）：22-25.