基于BIM-UWB 定位系统的建筑工地人员管理研究

2020-01-16何方童福越

智能建筑与智慧城市 2020年11期

何方，童福越

（1.习水县住房和城乡建设局；2.中建海峡建设发展有限公司）

1 BIM-UWB 技术结合的系统优势

BIM 就是对某项建筑工程的各项相关信息数据进行采集，并结合数字信息仿真技术，将建筑物的真实信息进行数字化呈现和模拟，是建筑施工管理过程中实现信息化管理的基础工具；而UWB是一种无载波通讯技术，通过UWB 对人员和设备进行位置定位具有系统的复杂度低，信号功率谱密度低，抗信道衰落能力强，被截获能力低，精度高等优点。而将BIM 技术和UWB 技术的进行结合，具有极大的工程优势[1]。首先，UWB 定位技术和传输协议相比于其他无线技术要简单的多，并且可以全数字化的进行呈现和管理，通过产生一种数字脉冲，并进行脉冲调制，就可以完成所需的所有功能。而这些功能可以集成到很小的一个芯片上，具有能耗低，成本低的系统优势，非常适用于建筑过程中对于临边洞口部位进行监控管理、提前对人员进行危险预警、智能考勤能应用场景[2]。

2 当前建筑施工管理过程中面临的问题

1）警示方式落后，高空坠落频发

高空、深洞都是施工现场常见的危险区域，这些区域也极易发生施工人员坠落的危险事件，因此要对防护与预警装置进行重视和研究。在我国目前的建筑施工管理过程中，大部分施工单位仅仅采取简单的围栏进行防护，这种仅仅从视觉层面进行提示的方式会经常导致高空坠落现象的发生，严重危害施工人员的生命安全，极大地影响施工进度。同时损害建筑行业声誉，削减建筑行业的核心竞争力[3]。

2）人力资源管理薄弱

由于缺乏科学合理的管理制度，导致建筑施工场地管理以及企业人力资源管理力度相当薄弱，同时也是由于缺乏合理、有效的人力资源管理体系和制度造成的。因此，一些建筑施工企业的人力资源管理还停留在对劳动力总量和工资的管理上，企图通过提高和降低施工人员的工资来改变其工作态度和工作质量。但是这并不能从根本上解决问题，再加上没有专业的管理人才进行建筑施工场地的管理、没有合理且科学的管理制度以及管理措施和方法等，更是使得管理情况不容乐观。

3）项目成本管理意识薄弱

很多企业在建筑项目时不考虑成本的计算，严重影响施工企业的盈利力度，降低了施建工人应得的利润，从而降低其工作积极性，削弱建筑施工企业的市场竞争力。首先企业的成本控制观念不强。尽管很多施建公司都有一套属于其自己的管理方式，对成本的控制也有一定程度的认识，但是全员参与，全面控制系统的观念还是不强，导致对一些潜在的影响工程项目成本的因素缺乏认识，从而影响企业开支和利润，降低建筑行业的竞争力。其次是企业没有一套科学的成本核算管理制度和方法。

3 基于BIM-UWB 定位系统的安全管理方式

1）借助BIM-UWB 搭建新的防坠落定位警示系统

考虑到常规围栏警示形式的不足，可基于BIM 和UWB 的搭建临边安全警示系统，利用UWB 的个人定位模块、安全预警模块、中央服务器等硬件构成此系统。UWB 个人定位模块通过无载波通信技术对施工人员进行定位，并且将定位信息传递给中央处理器，通过中央处理器对BIM 模型和人员位置进行数据比对，分析该人员是否处于有高空坠落等危险的区域[4]。除此之外，可以尝试引入可视系统实时显示所有施工人员在BIM 地图的位置，在进入危险区域后，声光报警模块根据中央处理器的指令对进入危险区域的人员进行声光报警。考虑到施工地的管理规定，信号接收装置和声光报警装置可配置到安全帽上较为方便。

在危险区域的分级方面，建议将危险程度按照距离划分几个等级：以危险中心圆心为半径，直径3m ～5m 的圆形面积设置为高危险区域；以危险中心点为圆心、半径5 m ～8m 的范围设置为警示危险区域，对接近此处的现场作业人员进行语音警示；距离危险中心点直径8m 以外的区域可设为安全区域。在语音和震动报警方面，考虑到危险等级，可以在高危险区域设置更大的语音提醒音量和高强度震动，而在警示危险区域仅设置轻度语音提示和轻度震动，从而提高系统的使用体验，并且更好的提示施工人员。除此之外，为了提高整个系统的联动性，最大限度的保证施工人员的安全，在利用声光报警对进入危险区域的人员进行警告的同时，要将警报信息上报到安全管理部门，如果该人员在警报发生后超过一定时间并未离开该区域，则负责系统管理的人员则应对人员位置、安全状况进行核实，并在必要时派人前往实地进行探查，以最大程度的保证现场作业人员的安全。

2）利用UWB 提高突发险情的营救效率

建筑施工现场的各类突发事故频发，而引入基于BIM-UWB 的定位系统就可以在险情发生时快速定位险情发生位置与险情规模，大幅提高营救效率。在系统配置上，将每个施工人员的信息录入到安全帽的标签中，在施工现场设置大于等于三个的微基站。标签通过窄脉冲向中心处理器和基站传输数据，而人员定位是通过基站和标签不同的距离进行定位的，结合各测距基站接处理同一信号的时间差，进行位置的测算，从而对佩戴该标签的施工人员进行三维的精确定位。要清楚的是，测距基站的安装数量越多，人员定位越准确，定位范围越广，在发生险情时就能够更精确的定位险情位置[5]。

一旦施工人员有意外发生，相关人员的安全帽标签便会发出特殊信号，其三维位置和其他监测信息则通过可视化显示模块在BIM 模型中进行显示，与此同时，该系统可立刻规划出最佳的营救路线，并提示安全中心及时展开搜救任务。而该系统的应用能够大幅提高夜间搜救的效率，克服了在夜间险情发生时，由于光线昏暗而阻碍救援现象的发生。

3）借助定位系统简化考勤管理，提高考勤效率

加强对员工考勤管理的力度是提高建筑工程质量和效率的关键因素。加强管理主要体现在实时记录有关施建工人出入施工场地的次数和时间，这可以凭借BIM-UWB 技术实现。系统采用双频识别技术，能够有效识别员工和现场环境。当然，识别的效果还与现场的实际情况和环境有关。为了保证更好的识别效果，对员工出勤进行准确、真实的记录，需要在施工现场规划出专门的识读区域，确保系统能够顺利运行。除此之外，还应当将在现场工作的工作人员信息，比如指挥人员、管理人员、技术人员以及普通工人等全部录入到系统中，以便实现高效监督。除了依赖BIM-UWB 技术进行出勤情况排查之外，管理人员还可到现场进行巡查。首先要对工人工作证和安全证的检查和比对，杜绝冒名顶替现象、防止任何潜在的危险。对重要施工部位进行现场排查，检查工作质量，这也可以算在出勤的考察表中。从多维进行考察，能够提高考察工作的公平性和公正性。

对于考勤信息的查询，为了减少时间的浪费，可以按照部门以及其他指定条件进行人员出勤情况的排查和查询，比如，姓名、班次、部门等，再按照出勤时间的长短进行自动排序。这样一来，员工出勤的情况就会清清楚楚的展现的大家面前，既方便又清晰。管理人员应当每天对员工的出勤情况进行一次汇总，并建立个人的信息库，将每天的信息汇总在内。信息库的信息应当包括工作人员的姓名、身份证号、近照、工作部门以及亲属联系方式等等。这样一来，管理人员就可将每日员工的出勤情况进行汇总，等到一个季度或者两个季度时，在进行总时长的排序，对排在前百分之十（可根据企业员工实际数目做具体调整）的员工进行嘉奖，比如：升职加薪、公差旅游等等，借此机会鼓励出勤状况表现良好的员工继续保持，同时激励出勤没有达到标准的员工继续努力。每次奖励过后，把之前数据库中的内容全部清除，从零开始，不至于打击了暂时落后人员的积极性和自信心。从而提高整体员工的工作积极性和凝聚力，提高工作效率，提高建筑项目的质量和效率，进而有效提高建筑企业在市场中的核心竞争力。