建筑工程智慧工地的构建探讨

秦成龙

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在科技快速发展的背景下，集成化的管理模式对比传统管理模式，可以更好的满足现代化管理的需求。建筑工程智慧工地可以有效解决传统工地管理模式的不足，它以工地现场应用为基础，在横向上促成各个业务系统的协同化，在纵向上实现了不同管理级与应用级的信息传递。建筑工程智慧工地的构建可以使得管理者借助各种传感器以及监控设备对施工现场实施全方位的管控，进而有效管理施工现场的人员、机具、物料等要素。与此同时，在信息收集与汇总的基础上，管理者还可以借助平台分析各类数据，并针对现有管理的不足有效调配资源，提高施工效率。

2 建筑工程智慧工地的架构体系

可以将建筑工程智慧工地的总体架构划分为应用层、支撑层、网络传输层以及现场感知层四个层级，管理人员可以在现场感知层借助APP应用、Web网页以及现场LED显示大屏实时了解施工相关数据，把握有关动态。智慧工地的构建推动了工地的智能化、信息化以及可视化发展。

3 建筑工程智慧工地的构建途径

在建筑工程智慧工地的构建过程中，构建集成管理模式是核心所在。所谓集成管理即借助先进技术将工地施工过程中的各种要素相互关联并有机整合。针对传统工地中存在的碎片化现象严重、现场监管力度不足、物资管理方式陈旧、人材机等管理不到位等问题，建筑工程智慧工地应构建统一化管理平台，并将第三方应用集成于平台中以实现平台的拓展，同时应考虑工地管理的功能需求，在平台下构建智能监控系统、人员管理系统、机械管理系统、物料管理系统以及目标管理系统等子系统，并基于集成管理技术将上述系统联动。

3.1 智慧工地管理平台的构建

在集成管理模式下，管理人员的核心任务为将已有资源进行一体化整合，并积极寻找各类资源间的动态平衡，在应对现场变化的同时达成管理目标。一般情况下应构建智慧工地信息管理平台。

1）平台集成内容

智慧工地管理平台可将各类子系统统筹管理，并在平台之上构建统一的管理界面、数据库以及业务流程。智慧工地管理平台包含物联网技术平台以及BIM技术平台，并可以扩展集成传感器、硬件设备以及第三方软件。

2）平台业务内容

在平台中系统管理员应对不同级别的用户设置不同的权限，以保证不同管理功能的实现。同时应运用平台实现信息共享，使得不同级别的用户之间可以高效沟通。此外，平台的界面设计还应该满足施工现场不同阶段的施工要求，应利用软件与硬件实时记录施工过程数据，再利用云平台予以分析和传输。

3.2 现场智能监控系统的构建

智慧工地系统从硬件设备中获取数据，进一步基于数据实施对施工现场人员、机具、物资、环境等要素的控制。

1）视频监控系统

视频监控系统借助布置于现场的摄像头将现场实时情况进行图像采集、储存并传输，确保管理人员可以全面透彻的认知现场。同时，还可以通过人工智能主动分析数据，将现场的安全隐患逐一识别，进一步启动报警接收以及发送功能，从而确保施工现场人员与机具的安全。

2）环保监测系统

在“四节一环保”的施工诉求下，为有效收集工地的温湿度、风力风向、噪音以及粉尘等环境要素情况，应将感应器与智慧工地管理平台集成，及时收集上述环境要素的信息，进一步将雾炮机、报警器、喷淋等设备与智慧工地管理平台联动，当现场噪音超标时，报警器自动报警；当PM2.5超标时，雾炮机及喷淋等设备自动开启并有效降尘。

3.3 工地人员管理系统的构建

工地人员管理系统利用物联网技术，将无线通信、数据收集、人脸识别、人员活动状态检测等相关模块有效集成，并将相关数据传送至工地管理平台。工地人员管理系统的构建途径如下。

1）实名制管理

在工人进场之前应开展人员实名制信息收集，并将有关信息输入系统，其后向工人发放一卡通以及智能安全帽。通过一卡通，工人可以在现场用餐、洗浴、购物等。同时，APP应用、Web网页以及现场LED显示大屏还可以实时统计现场内部工人数量、工人的进出场时间、各工种人数等。

2）人员培训管理

在工地人员管理系统中还集成了安全教育学习平台，工人在平台上的学习主要包含如下两类：其一，在进入工地之前，工人应在平台上学习工地特征、劳动纪律、安全技术措施以及操作规程等内容，参加入场教育且考核合格后才能正式进入工地；其二，进入工地的工人需在平台上在线学习实时更新的内容，在日常学习中不断增加知识储备、提高职业操守。

3）监控管理

在进入工地时，工人应佩戴专属安全帽，并在人脸识别技术的检测下方可进入工地闸机口；在工人施工作业时，管理人员可以借助智能安全帽中植入的智能芯片及时了解工人所处位置及其活动轨迹，进而实现实时监控管理。

4）考勤管理

在工地人员管理系统的管理下，工人每进出现场一次即打卡一次，因此可以将每个工人的工作时间以及进出场时间详细记录，同时可以利用植入芯片查看每个工人在施工作业时的活动轨迹，使得考勤记录更加科学、准确，进而防止劳资纠纷的发生。

5）用工分析

工人的数量、位置、活动轨迹等数据可以实时更新至智慧工地管理平台，通过平台的进一步统计分析，管理者可以统筹性的把握工人的分布状况以及工作状态。在这个基础上，管理者可以借助大数据技术，掌握施工现场的劳动力分布热点以及用工峰值，进一步妥善安排现场不同工种的工人数量，将生产力最大化提高、将窝工损失最大化减少，在保证施工质量、进度和安全目标的同时将工地耗用的人力降至最低。

3.4 工程物料管理系统的构建

一般来说，工程物料管理系统需与视频监控系统集成，并在物联网技术的支撑下，实施对于物料的全面动态管控。

1）物料采购管控

将工程物料管理系统与BIM平台联动，进一步将BIM平台中的模型导入工程物料管理系统，系统识别模型后快速生成准确的物料需求量清单，克服了人工统计方式存在的速度慢、数据准确性低等问题。相关工作人员可以依据物料需求量清单拟定物料采购计划，并依据计划在平台上完成线上下单，进一步在平台上实时了解物料的物流状态。

2）物料验收管控

在物料验收环节，平台可以大幅度提高称重物料的过磅效率，实现车牌自动识别，并将原始单据、质量证明等关键材料拍照留证；也可以利用移动APP实施对非称重物料的收料，例如实施对非称重物料的采购、调入、直入直出等。此外，还可以利用移动APP快速盘点工地物质，克服了传统手动盘点效率低、耗时长、数据准确性差等不足。

3）物料现场管控

将视频监控与工程物料管理系统联动，进而实施监控物料的存放情况。具体来说，应依据施工现场平面图存储物料，在物料存放区布设电子标识牌，并依据存取情况及时更新电子标识牌。同时，应基于平台反馈的物质存取数据将物料的数量以及成本进行统计核算。此外，当现场实施抽检或突发异常情况时，应调动实时监控系统，查看监控录像，进而实施对于物料的全面现场管控。

3.5 机械设备管理系统的构建

1）机械设备监控

在工地安全管理范畴中，保证机械设备的安全至关重要，因此，机械设备管理系统在物联网技术的支撑下，利用摄像头和各类传感器收集现场机械设备的数据，进一步利用微电子技术、高精度定位等技术以及无线通信技术将现场机械设备数据更新至智慧工地管理平台，机械设备操作人员及安全员通过平台即可了解机械设备的实时工作信息以及运转情况，实现了对于机械设备的全过程跟踪。

2）机械设备信息管理

机械设备管理系统可以将工地机械设备的品种、数量、型号、维护保养情况、运转情况、管理及操作人员信息一一统计并记录在案，并将上述信息实时汇总至智慧工地管理平台，确保机械设备信息管理的及时性和准确性。

3）施工电梯管理

通过在施工电梯植入的人脸识别模块有效验证操作人员，避免闲杂人等操作施工电梯；通过在施工电梯内设置的高清显示屏，方便操作人员及时了解施工电梯运转情况，并实时监控施工升降机；通过在施工电梯内植入的警报器，对于操作人员的违规操作及时制止并发出警报，确保施工电梯的安全使用。

4）施工塔吊管理

通过在塔吊植入的人脸识别模块有效验证操作人员，避免闲杂人等操作塔吊；通过在塔吊上布设的感应器及时将起重量、起重力矩、起升高度、回转角度、幅度、风速、倍率等关键信息予以收集，便于操作人员把握塔吊运转状况。当感应器识别到塔吊吊装重量超标或者风速过大时，会及时发出警报便于操控人员采取应急措施。对于群塔作业的情况，通过在塔吊吊钩部位布设高清摄像头，确保操作人员了解吊运范围，避免相邻塔吊大臂发生碰撞。

3.6 工程目标管理系统的构建

1）目标计划管理

通过构建BIM模型，将施工耗材、施工时间以及施工成本等信息集成于BIM模型当中。借助BIM软件模拟施工过程，进而确定建筑工程的安全、质量、成本、进度目标，同时合理布局施工平面并将施工资源优化配置，进一步拟定科学的施工计划并制定合理的施工方案。

2）计划执行监控

借助视频监控全面把握施工现场的管理及作业情况，统筹把握四大目标，在确保安全的前提下，尽可能的提升质量、缩减成本、缩短工期。具体来说，①可以借助人工智能技术，由平台自主分析图像，将施工现场人的不安全状态以及物的不安全状态逐一识别并予以预警。例如临边洞口防护不足、工人高空作业安全措施不到位等不安全状态。②借助平台实时对比施工实际进度与计划进度，当实际进度与计划进度存在过大偏差时，应及时制定纠偏措施并予以落实。③有效控制施工过程中的具体操作，借助人工智能技术，由平台自主分析工人作业图像，及时识别工人的违规操作并予以反馈。④利用平台实时监控物料的存取情况和工人的作业情况，有效减少材料浪费的情况，并降低窝工现象发生的概率。

3）目标统筹管理

工程目标管理系统在大数据、人工智能技术的支撑下，收集并分析历史数据与现有信息，考虑到建筑工程涉及的内容复杂、工种繁多，因此工程目标管理系统应注重管理工作的协调性，充分考虑施工现场安全、进度、质量、成本管理四大目标存在的对立统一关系，权衡其中的利弊。在目标管理过程中借助BIM模拟施工、大数据、人工智能等技术手段，分析各类施工影响要素、不断寻找四大目标之间的平衡点，本着统筹管理的原则落实对于四大目标的动态控制。

4 结语

现阶段，我国已有部分建筑工程尝试构建智慧工地，但在实践过程中仍然存在着诸多不足，具体如下：①施工企业的人才类型大多集中于工程管理与技术型人才，在信息管理人才方面较为缺少。②智慧工地的构建前期会耗用大量的资金，对于企业造成较大经济压力。③国内尚未制定智慧工地的建设标准，且智慧工地构建的有关技术尚且不成熟。在未来，随着业内对于智慧工地的不断认可，越来越多的企业会加入到智慧工地的研究与实施中来。在国内人工智能技术飞速发展的背景下，智慧工地涵盖的内容将会越来越广泛，新型智能机器作业将逐步取代传统的人工作业，且智慧工地的管理模式将从对于“人、机、料、法、环”的管理转变为对于知识和数据的统筹管理。在智慧工地的推广过程中，建筑工程的施工效率将会大幅度提升、工地安全将得到最大化保障，最终将促成国内建筑行业的转型升级。