智慧工地系统在建筑施工管理中的应用研究

苗泽惠 张 京

(吉林建筑大学 吉林 长春 130118)

一、智慧工地系统概念

智慧工地系统是指将BIM、GIS、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、物联网监测等高科技技术与建筑人员管理、材料采购、机械布置集成，形成互联互通、信息共享的交互平台，构建成实时管理体系，建立互联协同的施工项目信息化生态圈，实现智能可视化的管理与监督，从而实现更全面的工程信息感知，更高效的工程信息互联，更完善的工程施工管理，为建筑施工管理提供有效的管理方案，从而提高建筑工程项目施工人员的协同管理能力，加快工程进度和提升工程质量。

二、现阶段建筑施工管理中存在的问题

现阶段建筑施工管理中参建单位多，施工过程复杂，施工手段繁琐，工程信息分散、繁杂，在这样的环境下，容易造成信息闭塞及传递信息时效性低，信息分散、丢失问题的情况发生，会导致对信息认识不准确，了解不全面，给施工管理工作带来障碍，也会导致现场施工的安全管理模式不能完全贯彻实施，降低施工人员安全保障，从而造成工程项目的安全风险隐患大幅增长。

(一)无法准确、及时地获取现场实际信息、安全隐患较多

建设项目施工过程中分部分项较多，多点施工较为频繁，工程现场信息主要来源于现场一线生产单位及监理单位的逐级上报，工程信息数量大、格式多、来源广，通过电话和文件等方式传递信息，存在施工现场信息等待反馈时间长，若施工单位与工程项目部的距离较远，会有信息传递不及时、不准确、不全面的问题发生，导致各参建单位接受信息有误，施工管理人员无法及时根据反馈信息掌握施工现场情况，这会大大降低施工现场信息传递的时效性，从而影响施工管理的进度，大大降低施工管理的效率，影响项目管理者的决策。

受施工环境外部因素和建筑交叉作业内部因素的影响，对安全生产的认识和地位没有提高，建筑施工现场劳动密集，工程参建人员良莠不齐，施工队伍往往是由农民工组成，流动性高，自身专业知识相对匮乏，自我防护意识较差，文化程度不高，并且工程项目在整个工程施工过程中管理人员安全意识淡薄，缺少相应的监测和防护手段，做不到全程防护和保护，从而导致工程安全隐患较多，事故频发。

(二)信息分散、丢失问题

由于工程建设活动的参建方较多，工程项目任务繁多，工程信息较为分散，在各参建方进行信息的相互传递和交流过程中会导致信息孤岛、信息冲突、信息丢失、BIM信息传递不规范，标准不够完善等一系列问题的发生。传统管理模式下，施工管理人员每天要花费一半以上的工作时间来搜查必需信息并进行信息交流，设计人员每天需要三分之一的工作时间来查阅资料并进行协调沟通，由此看来，工程信息的过于分散，严重降低生产效率，图纸的归档、分类、查询、检索的工作量非常庞大，施工现场信息体量巨大，施工管理难度直线提高，容易造成必要信息丢失的情况，所以需要管理人员灵活地组织管理工程的文档信息，要采用先进科技，加强科学管理。

(三)施工命令传递失误、延迟

在建设项目施工过程中，工程建设项目涉及多项分项分部工程，工作环节多，施工现场工程变更较多，施工管理难度大，施工工序复杂，施工现场建设面积较大，参建单位、施工人数和工种较多且分散各个参与方的涉及的专业领域不同，信息表达和传递的方式也不同，不同工种、不同参建单位之间的协同作业若信息不对称，则会出现施工现场的施工环节滞后，当施工命令由多层传递至一线生产人员时，导致项目管理人员不能及时做出正确的决策，可能导致信息有误，造成工程返工及延期。

三、智慧工地系统的架构

针对我国现阶段建筑工程管理的问题，我们应进行全过程、全方位的信息建设，建立信息共享和协同工作，对项目目标进行动态优化和主动控制，解决当前建筑施工管理的问题，促进建设工程的精细化管理，横向打通技术信息化与管理信息化的信息传递，从而提升建筑工程的实施效率并有效控制施工工期。

智慧工地信息系统由信息采集、数据中心、监管平台三部分组成，如图一所示。

图一

(一)全面的信息建设

智慧工地系统中，信息采集部分为最重要的基础，由于建筑施工现场主要采用户外、分散作业，环境复杂、干扰众多，从而导致工程信息繁杂；智慧工地系统将通过图像收集器、门禁、无人机、智能安全帽、人体体态检测系统、智能设备管理等先进科学的信息化技术手段来准确、及时地获取现场实际信息；将不同主体、不同阶段、不同活动中的信息和数据进行收集，进而实现全面的信息建设。

(二)动态的信息集成

数据中心部分是枢纽，建立数据中心，收集工程数据，包括BIM模型、工程资料、物料清单、验收报告、监理整改单等一系列工程数据，将BIM技术与工程现场信息进行融合，利用收集到的数据用大数据技术进行整合和挖掘，分析数据间的联系和规律，实现数据共享、互联互通、系统管理的工作环境，为整个系统提供数据支持，进而实现的动态的信息集成。

(三)高效的信息交互

监管平台部分是核心，汇总数据集成系统，分为PC端以及移动端，各参建方通过终端可以监管整个工程项目进度，快速了解工程信息，实时监管工程现场，分析工程效益、运行成本等；及时传递信息，能够实现一线工作人员与项目决策人员进行高效的信息交互，使决策人能及时、准确、真实的掌握现场环境、作业流程和构造物的状态，有客观的评估条件以进行科学决策、改进管理方法以便于能够更好的协调各工种、各部门之间进行有序、高效的工程建设，为不同工程任务和问题提供解决方案。

四、智慧工地系统的优势

(一)准确获得现场信息，避免安全隐患

对现场信息进行全面采集，对工程状态和问题进行全面监控和分析，避免发生因多方信息逐级上报导致的信息传递不高效、不明确、不全面问题；通过视频监控、人体姿态检测、无人机、智能安全帽、图像处理技术等技术和设备对工人进行行为检测来实现被动防护以减少安全隐患、事故的发生；提高项目管理人员的安全意识及业务素质，实现标准化、程序化、高效率的作业施工，建立以项目经理为核心的施工安全保障体系，形成先进的施工安全系统，保障准确、高效的系统性管理，形成精细化的管理模式，还可以保证信息的准确性，严格落实现场安全管理监督，完善监督检查机制。

(二)解决信息分散、丢失问题

建筑企业应根据自身情况，优化并完善信息系统，建筑工程的信息化，就是将施工过程中的数据进行获得、传递、使用，将施工过程转化为数据，这样既提高了信息传递的时效性，又提高了信息的利用率，企业可以加强对信息化软件的研发，将施工的监管工作更加精细化，制定规范的BIM标准，能够让建筑项目的各个参与方能够真实、有效的将工程项目信息的动态变化的数据向BIM平台传递，应用规范的BIM技术改善工程项目信息化管理，最大程度上避免了信息孤岛、信息冲突、信息丢失等一系列问题的发生。

(三)解决施工命令传递失误、延迟问题

需要工程项目管理人员优化施工命令传递流程，在工程项目施工过程全寿命周期中，BIM技术可用于不同项目成员和应用软件之间的信息准确、快速的传递，运用智能安全帽、图像处理技术、人体体态检测系统等技术，可以让工程项目管理人员对远距离的紧急突发事件及时进行信息采集、传输、接受、分析、决策、反馈，建立施工管理人员的移动信息交互平台，运用移动终端来传递施工命令，避免了因施工命令传递有误而造成的工程返工和延期。

五、总结

智慧工地系统是实现智能建造，智慧工地管理的必要手段，它的构建能够实现工程项目全生产周期内施工管理的在线化、实时化与精确化，将建筑工程项目与数据之间进行有效的结合，从而实现三维可视化智能工地管理，通过智慧工地系统的引入，使项目参建方能够对施工信息进行更好的沟通协调。目前，智慧工地系统还在探索中，我们需要不断学习、创新先进化的管理方式，而如何让工地的智慧元素与施工现场情况更加紧密、有效的结合是目前应该思考的问题。