智慧工地系统的组成及应用效果分析

周广纯 刘建 何平 喻季卿

摘要：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。基于此，提出智慧工地系统，对其组成部分及其应用效果进行了分析。

关键词：智慧工地系统;组成;应用效果

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、智慧工地系统的组成及应用效果

该项目建立智慧工地管理平台，主要由劳务管理、安全管理、绿色施工、BIM 建造及远程监控5大主要系统组成。

（一）劳务管理系统

项目部严格推行劳务实名制管理，首先为新进班组各劳务人员建立个人信息档案，个人档案信息与当地派出所实现互联互通，防止不法分子混入工地，给工地现场和工地周边治安造成不良影响。采用员工实名制通道、闸机、人脸识别等硬件与管理软件相结合的技术，实时、准确地收集进出工地现场和职工生活区人员信息，进行劳务实名制管理。该系统可以通过手机APP、PC 端、场区大屏幕实时反映工地当前用工状态，按照各勞务队伍和不同工种的实际用工数据统计，为项目部提供劳动力生产要素用工分析。另外，还能对项目所有作业人员信息进行统计分析，自项目开工至今，项目总进出场人数、各专业部位用工数量、地域分布和少数民族情况等，为项目管理层提供劳动力数据参考。项目部落实现场安保制度，实现现场全封闭管理，工人通过人脸识别进出施工现场。人事部对三级教育合格班组人员扫描身份证，录入人脸数据，对退场班组、人员在系统办理退场手续。在工人信息登记时，对特殊工种进行附件挂接、信息维护。

（二） 安全管理系统

施工现场建有VR 安全教育体验馆，虚拟现实技术（Virtual Reality）提供一个沉浸式的仿真环境。通过BIM+VR的结合，实现施工现场的仿真模拟，工人通过沉浸在虚拟环境中，对高空坠落、坍塌、物体打击、机械伤害、触电等安全事故进行模拟。基于VR 的安全教育具有场景多元化、真实感强烈，它能够很好地解决传统安全教育的不足。该项目共安装有6台（QTZ80）塔吊，通过在塔吊上安装吊重传感器、回转传感器、幅度传感器、高度传感器、倾角监测器、多塔防撞监测器等，获取塔吊的作业全过程数据，并将塔吊作业数据传输至系统平台上。管理人员通过点击塔吊模型，就能看到该塔吊的实时数据，也能查询历史数据。根据不同塔吊进行参数设置，形成预警机制，塔吊运行时数据超标将触发报警。该项目共安装有9 台（SC200/200G）人货梯，通过在人货梯操作台旁安装人脸识别装置，提前录入合格操作人员信息，验证通过后便可操作人货梯，有效避免了操作人员非持证上岗及其他人员违规操作等问题。通过安装各种检测模块，如超载检测、上下限位检测、防坠检测、防冲顶检测等装置，同时结合无线通信模块，便可实现将人货梯运行全过程数据传输并保留至系统平台。通过在楼层内侧安装无线楼层呼叫器，有效解决楼上人员呼梯不应的问题。

（三） 绿色施工

项目部根据施工平面图建立全封闭装配式冲孔围挡，高2.5m，围挡上面安装喷淋系统，每隔1.5m 安装一个雾化喷头，塔吊上也安装喷淋系统。工地4个面各装有一台雾炮机。在现场特定位置放置扬尘和噪声在线监测系统，系统在运行的过程中对施工现场的环境进行24h 不间断监测，并且把监测到的数据传输到系统平台，平台对数据进行分析，针对超标的项目采取有效措施进行处理，当现场的扬尘数据超标时会通过电磁阀自动触发喷淋、雾炮设备进行喷淋、喷雾降尘。待扬尘监测数据降低至预设范围后，系统会通过电磁阀自动关停相应降尘设备。

（四）BIM建造管理系统

BIM 建造管理平台是通过BIM 技术，将项目在整个施工周期内不同阶段的工程信息、过程管控和资源统筹集成，通过三维展示，为工程施工提供可视化、协调性、优化性等信息模型，使该建筑信息模型设计、施工一体化和各专业相互协同施工，从而达到工序衔接合理、节约施工成本的目的。此外，BIM建造平台可实现在线预览，联合生产、技术、质量、安全等关键数据，通过BIM 展示进度、工艺、工法，将BIM 技术应用的关键成果集中呈现，为工程施工奠定良好基础。本项目采用SSGF 工法，主体采用铝合金模板施工。在设计图纸下发后，根据设计图纸对铝合金模板进行施工优化，包括门垛、门窗企口、飘窗、下挂梁板、构造柱、滴水槽、水电压槽等一次成型。对该工程建筑物各专业分别进行建模，把预留孔洞在三维模型中显示，直观地显示出各个位置的预留孔洞口，防止遗漏，建造时及时提醒现场人员做好洞口防护，消除安全隐患。在结构、建筑、水电、设备模型都创建完成后进行合模，分析出各碰撞点，与设计单位进行沟通，对设计图纸优化修改，经设计单位确认后，按优化后的图纸进行现场作业施工。有效解决了管线碰撞问题，减少因图纸问题造成返工，确保项目施工顺利进行，节约工程工期。

（五）远程监控系统

为加强该项目日常施工管理，项目部建立了建筑工地远程监控系统，安装视频远程监控高清摄像头，管理人员通过手机APP 和PC 端实时监管，知道每一个工作面有多少个工人，是否满足施工需求;知道工人到底在干什么，是否违规操作和违反工艺流程。实时了解施工现场的进展情况，做到透明施工。对突发情况及时上报、应对、沟通、协调、解决，既减少事故的发生，又加强了建设项目在公司及项目内部调控监管力度，有效地提高了工作效率。

三、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。

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