建设工程项目智慧化管理方式的研究和运用实践

2020-03-18陈裕刚

建筑施工 2020年11期

陈裕刚

上海建工集团股份有限公司上海 200080

自党的十九大以来，数字经济蓬勃发展，数字中国、网络强国、智慧社会将成未来创新型国家的重要特征。随着2014年《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》的提出， “大力推动新一代信息技术创新应用，加强城市管理和服务体系智能化建设”已经成为工程项目现代化管理的发展方向。

目前我国工程项目智慧化管控仍然处于起步阶段，主要体现在：管控方法单一，目前常见的管控方式只有视频监控、门禁管控，缺乏其他信息化管控手段；管控对象不全面，对于设备、现场安全的管理手段缺失。如何综合应用各类信息化手段，对项目现场进行全面智慧化管控是每个项目管理人员都迫切需要解决的难题[1-4]。

1 工程背景

龙东大道改建工程位于上海市浦东新区，是浦东新区东西向主干道，西起罗山路立交，东至G1503，全长13.85 km。

作为该工程的一个标段工程，本项目西起金桥路路口，东至华东路路口，全长6 225 m。工程主要内容包括新建主线高架桥和匝道桥、S20（外环线）立交改建、地面桥改建以及地面道路改建和排水工程等。桥梁工程除基础承台结构，下部和上部结构均采用预制装配化施工工艺技术，预制装配率达90%；建设施工期间必须保持既有道路畅通运行，工期12个月。

2 信息化管理策略

2.1 信息化管控需求分析

本工程建设规模大，参与人员众多，工程特点主要包括以下几点：

1）建设场地长、人员设备管理难。本工程长达6 km，出入口多，施工人员和机械设备进出情况难以准确掌握。

2）周边环境复杂，安全管控风险高。本工程施工沿线需要跨越外环线、地面河道以及众多路口，施工不能对周边道路造成沉降和开裂，环境保护要求高。

3）工程规模大，安全管理难。本工程涉及的单位和人员众多，总包人员有限，施工高峰期间，9个路段及外环立交共10个点同步施工，现场管理力度要求极高。鉴于常规项目管理方法并不能达到施工要素精细化管控的目的，本项目需要采用智慧化管控方法。

2.2 智慧化管控目标

为更全面地对现场进行全方位管控，通过安装在建筑工地作业现场的各类监控装置，基于BIM技术，打造智慧大脑平台，构建智能监控和防范体系，有效弥补传统方法和技术在监管中的缺陷，将龙东大道改建工程打造成全面智慧型管理实践工地，实现对人员、机械、材料、环境的全方位实时监控，变被动“监督”为主动“监控”，大力提升了项目管理水平（图1）。

图1 管理平台首页

3 智慧化管控方法

3.1 BIM信息化全过程管控

本项目采用BIM技术建立起三维高精度建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。

BIM技术充分应用于本项目全阶段。项目前期阶段，采用BIM技术对全线现状管线及复位管线搬迁碰撞模拟，避免常规设计图纸无法将整条道路下对应的管线情况完全表达的弊端，直接通过模型检测出管线的碰撞，从而在真正施工时避免这些问题发生，减少因设计变更和返工造成的损失（图2）。

图2 三维管线模拟

设计出图阶段采用三维建模，可以直接反映局部配筋区域产生碰撞的现象，便于蓝图出具前进行优化调整，减少了后期施工过程中产生的问题，确保现场的正常有序施工。

现场施工阶段，将工程施工节点根据技术方案进行三维动画模拟，将施工全过程通过BIM技术进行1∶1设计，通过数据对比和模拟分析，找出不同解决方案的优缺点，得到最优方案。确定好方案后，直接转换成视频形式，采用视频交底，确保所有施工人员都能清晰了解每个施工工序，减少后期因为施工不当问题而产生的窝工返工情况（图3）。

图3 施工模拟

3.2 人员智慧化管控

针对施工现场人员进出频繁的现象，建立智慧门禁系统进行人员智慧化管控。系统后台录入现场管理人员及作业人员信息，门禁摄像头采用先进的人脸检测识别仪，通过后台数据录入的比对，精确实现人脸检测、跟踪、识别。务工人员来到工地后通过人脸辨别，检测到是属于名录内的人员便立即打开闸机放行。

通过智慧大脑平台可直接显示每一个区域范围内，施工作业人员总数，并实时反映管理人员和作业人员到岗人数（图4）。

图4 人脸安全帽配搭识别一体机

3.3 机械设备智慧化管控

系统关联现场车禁控制及大门车辆识别装置，可实时反映当日到达现场机械设备数量情况，实现机械设备进出的智慧化管理。

工地现场可以通过二维码扫描方式对机械设备作业状态进行备案和辨识，现场巡检人员无需翻阅设备资料，通过手机端直接现场查看设备状态。平台建立设备信息化审核备案流程，授权监理等人员检测设备后，直接通过微信端出具检测合格证明，将待检设备直接自动转换为作业机械，大大简化审核流程，提高设备审核效率。

3.4 环境智慧化管控

根据相关环保规范要求，在邻近敏感建筑（小区建筑、学校等）施工场地围挡内，配置扬尘监控设备，同步监测空气中总悬浮颗粒数、噪声等数据。

本项目针对工程范围内存在敏感建筑、主干道路交叉口及易产生扬尘区域，在围挡内侧上部安装喷雾系统。当发生扬尘超标，自动开启围挡喷雾系统或雾炮。抑尘过程中仍持续监控，待空气中总悬浮颗粒数降至标准值以下后，停止抑尘。

通过智慧大脑平台，可直接查询任意一段时间内扬尘情况，针对存在扬尘超标现象，选择是否开启围墙喷雾或雾炮机等联动措施，并远程查看扬尘超标启动抑尘措施后的抑尘效果（图5）。

图5 环境监测模块

3.5 预制构件智慧化管控

建立PC构件系统综合平台，通过对每个构件的下单、生产、仓储、运输、吊装等全过程管理，实现预制构件智慧化管控（图6）。

图6 预制构件系统模块

下单：总包单位根据每月生产计划，通过平台对预制构件公司进行下单。

生产：构件公司收到订单后，立即对所需生产的构件编制加工生产计划，进行钢筋翻样，加工胎座确认以及生产场地清理。待原材送检合格后方可投入加工生产，生产过程中各个工序制作及验收过程资料及影像可即时反馈至平台。

仓储：构件生产完成后，在构件上部张贴唯一性标识，记录构件信息和仓储位置。

运输：施工现场基于标识码，通过平台下达运输订单。构件公司安排车辆进行吊装上车。构件上车后，构件公司管理人员扫描标识输入构件运输信息。施工现场人员可通过App查看构件物流运输状态及位置。到达现场预验收完成后通过App进行构件签收确认。

吊装：构件吊装前扫描标签输入起重吊装机械、起重员、指挥员信息、吊装时间。吊装完成经验收合格无误后最终确认完成。

3.6 现场安全智慧化管控

结合视频监控技术，实现对施工现场的安全管控。本项目对施工区域部分进行全覆盖监控摄像头布设，并对工地大门配备高清摄像头进行实时监控。通知智慧大脑平台可以查看现场各个摄像头布置位置，点击摄像头可以直接查看现场监控情况，对球机摄像头还可进行角度调整，该平台技术具有云台控制及回放功能。

监控系统摄像头具备安全帽未戴自动识别功能，发现人员擅自摘掉安全帽，监控系统立即拍下视频照片，直接传输至门卫室报警，并推送相关管理负责人员立即处理。后期将同步开发场内吸烟报警、围挡缺失、人员倒地等智能识别功能（图7）。

图7 场内安全帽未戴报警系统

4 结语

智慧建造的目标是提升工程质量、进度和效益，包含了建造技术智慧化、管理智慧化两个层面。“智慧大脑”平台将传统的施工工地和各类先进信息化技术进行深入融合，打通施工现场环境、施工全要素与周边区域环境互联互通的数据通道，紧紧围绕人、机、料、法、环等关键要素，提高各种资源要素的利用效率，做到现场施工与城市运行和谐发展。

随着在施工过程中的深入应用，信息化技术势必在项目进度管理、施工组织、安全管理、质量管理、物资管理、成本管理等多方面都有很多有价值的应用点，实现“减负、降本、提质、增效”项目管理目标。