西湖大学项目智慧工地信息化探索和实践

2020-03-01崔满

建筑施工 2020年9期

崔满

上海建工集团股份有限公司上海 200080

时代的进步、工程管理的复杂度，都在要求建筑施工管理必须实现与互联网的融合，主动走进信息化时代。在移动互联、物联网、云计算、大数据、传感器和RFID（射频识别）等技术应用于建筑施工管理以前，传统的管理技术手段，无法使建筑企业或施工企业做到精细化管理。但建筑行业信息化时代的到来，云计算、物联网、传感器以及RFID的发展和成熟，将彻底改变这一被动局面，从而实现建筑行业的信息化、精细化管理手段[1-3]，同时，也真正体现“安全生产、科学管理、预防为主、综合治理”的全新项目管理理念。

1 项目简介及信息化目标

西湖大学是一所“高起点、小而精、研究型”的高等院校，未来将成为中国顶尖创新人才的摇篮（图1）。

项目位于杭州市西湖区双桥单元，校园总体规划总建筑面积约695 000 m2，地上建筑面积约522 500 m2。首期范围包括学术环、学术交流中心、学术会堂、实验动物中心以及行政办公楼、教师周转公寓、师生服务中心等单体工程。西湖大学智慧工地信息化目标为：

图1 西湖大学总体效果图

1）项目层面：以BIM（建筑信息模型）模型为基础，以建造全过程信息化为主导，提升项目精细化管理水平。

2）企业层面：构建“智慧工地”标杆性工程，打通建造与运维数字信息，加快企业信息化转型进程。

2 智慧工地信息化的实现路径

西湖大学信息化围绕2条路径展开：

1）现场信息化：以“人、机、料、法、环、测”为核心，横向覆盖项目管理各个条线（图2）。

2）过程信息化：以物料管理为主线，纵向贯穿招采、运输、安装、验收施工全过程。

3 现场信息化

图2 西湖大学智慧工地信息化平台

整合采集现场各类智能识别、监测设施数据，基于信息化平台进行数据逻辑分析，从而为现场管理提供数据信息支持。

3.1 人员实名信息管理

针对参建单位及人员工种众多的情况，完善人员实名信息库，将人员姓名、年龄、工种、进出场日期等16项信息纳入平台管理，工人进入现场接受人脸识别，形成考勤记录明细。

针对务工人员考勤记录，可进行姓名、工种、单位、时间区间上的筛选，并形成数据输出，辅助现场劳动力管理。对整个参与工程建设的务工人员，做出一系列数据分析，例如：截至土建阶段，木工、钢筋工和杂工占据了大多数，而从年龄层次上看，40～49岁，50～59岁的工人也是人数占比最大的2个群体。

除考勤管理外，智慧工地加强对超龄务工人员的管理，平台具备数据分析功能，根据管理需要，可将违规超龄人员或临近超龄红线人员信息筛选出来，辅助依法合规用工管理。

3.2 现场车辆管理

西湖大学车辆管理包括：对车辆进出场管理、现场违停监控管理，以及结合智能地磅对运输材料车辆的称重管理。随着工程进展及施工节点迫近，车辆违规停靠现象出现增多趋势，根据某段时期内数据显示，现场共发现42项违规停靠事件。

3.3 基坑变形监测

在基坑变形监测中，信息化平台整合基坑沉降、水位、倾斜数据等信息，项目管理人员可随时调取沉降变形曲线资料，同时，平台设定变形报警值，一旦发生危险情况，第一时间将最大变形位置信息发送至项目人员。截至2020年6月30日，该平台模块已累计运行464 d，总计报警181次。

3.4 现场标准养护室养护监测

现场智慧工地信息平台，以数字或图像形式实时显示记录温度、湿度等各项参数，当监控数据出现异常时，系统报警提醒技术人员查找问题，排查故障。

3.5 高支模应力应变监测

西湖大学智慧工地平台对接高支模监测系统，实时监控沉降、应力应变趋势和杆件稳定状态，全天候信息记录并上传平台，数据异常则警示管理人员及时采取措施，将隐患消除在早期阶段。

3.6 绿色工地监测

西湖大学智慧工地系统对接现场环境监测设备，实时反馈现场扬尘、噪声、空气温湿度数据，水电能耗智慧抄表，为现场创建绿色文明工地提供信息支持和决策依据。

根据数据统计，2020年6月共计14 d雨天，其中中雨为6 d，截至6月底，项目总计用电量为614万 kW·h，总用水量为42万 m3。

3.7 人员安全行为监控

为打造现场平安工地，对务工人员进行安全帽智能监控，判定违规人员姓名及单位信息。

现场布设基于AI（人工智能）图像采集系统，判定违章作业行为，并及时反馈至平台及移动终端，辅助现场管理人员发出指令，实施监管职责（图3）。

图3 现场操作安全行为监控

3.8 大型设备安全运行监控

将塔吊以及人货梯等大型设备运行信息对接智慧工地系统，全面记录操控人员信息、机械状况、实时吊运荷载、工作路径及天气因素等关键信息，通过全局计算，在群塔作业期间可发出碰撞预警，对人货梯运输超载现象进行智能判断，必要时进行电子限位制动，防止造成重大安全事故。

3.9 现场协同管理

西湖大学智慧工地管理体系，具备快速反应系统功能。在现场巡检中，管理人员发现质量、安全问题时，可在移动终端发起整改指令，要求相关责任人限期整改，实现检查—整改—复查的闭环管理，高效动态地提升现场管控能力。

从现场发现问题、发送整改通知、责任单位整改到最终的审核通过，实现问题的闭环处理流程。除使用手机APP之外，平台对现场问题逐条记录，分类管理，对问题状态、是否延期等进行明细汇总，便于问题跟踪。

3.10 构建现场信息数据库

西湖大学智慧工地管理体系，具备数据库系统功能。将一段时间内所发生的设计、技术、质量、安全等问题详细记录在案，根据区域、问题类型、发生原因分类统计，现场管理人员借助大数据的优势，掌握问题分布规律，有针对性地调整下一步工作重心。

对于各类问题、总数是多少、已解决多少项、现场各区域现场问题的分布等，系统平台提供了一个详细的数据分析。

4 过程信息化

在西湖大学建设中，为贯彻全过程信息化理念，将过程信息化作为西湖大学的重点工作进行部署。对一个设备，一批钢筋或混凝土，一件钢构件，一批幕墙铝材、玻璃，各种装饰材料等等，从招标采购阶段开始，将信息化管理纵向贯穿于运输、安装、验收等全过程。

1）对各专业BIM模型进行合模处理，查漏补缺。建立材料设备清单与合同供应商目录，避免漏项。

2）按照现场检验批相同的划分方式，拆分各专业模型，构建与现场工程实际一一对应的虚拟BIM模型。

3）将某一检验批次的模型量、下料的计划量以及现场的实物量数据汇总，从而得出与现场一致的“三量”比对结果。

通过“三量”比对，把握现场计划可靠度，在此基础上优化施工计划，及时纠偏。

过程信息化的最终目标，即将施工过程中的重大节点、重大情况翔实记录，收集贯通建造与运维的数字信息，构建完整的施工全过程信息数据库，在实体工程整体交付的同时，提供业主一份完整的数字孪生信息成果。

5 结语

西湖大学以打造上海建工智慧工地标杆工程为目标，研究基于信息化技术的智慧建造，构建集“数据采集、信息记录、数据分析、快速反应”为一体的智慧工地平台系统。以“人、机、料、法、环、测”为核心，横向覆盖项目管理各条线，涵盖人员、车辆、现场监测、技术、质量、安全、进度、资料等关键环节；以“材料管理”为主线，纵向贯穿项目建造全过程。以BIM模型为载体，整合项目设计初始信息、施工过程信息和竣工运维信息，在项目竣工的同时实现数字化交付，为未来西湖大学智慧运维提供数据信息基础。