浅析建设工地远程数字化管理的应用

冯 浩

长治市数字化城市管理监督中心

1 引言

近年来，我国建筑行业快速发展，在优化城市规划设计、提升城市形象、改善人居环境等方面发挥着重要作用，建筑行业健康发展关系到国民经济和人民生活水平。然而，虽然建筑行业机械化、数字化水平不断提高，但仍属于劳动密集型产业，从业人员素质普遍不高，施工企业监管机制不健全问题突出，如施工安全、违章操作、现场扬尘等，业已成为城市治理的重点工作。在此背景下，政府部门应借助智慧城市建设优势，将信息技术与建设工地监管有机结合起来，通过建设建设工地远程数字化监管平台，实现建设工地治理和监管的常态化、精准化。

2 数字化工地管理的背景与意义

2.1 平台建设建设意义

2016 年8 月份，我国住建部印发了《2016～2020 年建筑业信息化发展纲要》明确要求建筑行业发展目标和重点工作任务，要求建筑行业、企业综合利用BIM、大数据、移动通信、智能化、云计算、物联网等信息技术手段推动实现建筑业数字化、网络化、智能化突破，全面提高建筑行业信息化水平。在现代社会治理中，政府建设行政主管部门是建设项目、工地的监督管理主体，肩负着建设工程施工安全、现场安全、文明施工和城市环境治理的重要责任，但由于城市在建工地数量较多，监管部门监督面临手段落后、人员数量不足、难以常态化监管的困境，亟待优化建设工地监管手段，强化政府管理与监督，促进城市治理精细化、智能化。为实现该目标，有必要建立建设工地大数据云平台，借助互联网技术、物联网技术、神经网络技术等，实时监控在建工地情况，动态统计分析在建工地各方主体行为，实现工地建设安全监管和预警、风险提醒等功能，提高政府监管水平，推动工地建设安全标准化管理水平，防范建筑重大施工安全风险，围护社会稳定。

2.2 平台建设目标

基于建设工地远程数字化监管目标和需求，平台建设目标为：（1）集合多种信息技术手段，实现建设工地信息状态动态感知、数据分析，整合海量多源数据，实现城市建设工程数据整合、共享；（2）基于大数据挖掘技术和神经网络技术实现工程安全风险动态监测、专业评估和实时预警；（3）基于建设工地安全风险分析与预警，实现建设工地监控自动化、智能化，为多部门管控协同化提供可靠依据；（4）完善建筑行业监管标准体系，提升建筑行业监督、预防和应急处置管理水平，推动城市社会治理现代化、精细化、智慧化。

2.3 数字化管理平台架构

根据建设工地远程数字化监管平台建设目标，综合考虑平台建设扩展性、使用便捷性、信息安全性，平台应具备数据接收、存储、分析、处理、应用等功能。结合各类专业系统建设经验，数字化监管平台分为四个层次，依次为协议层、服务层、业务层和表现层（如图1所示），其中，业务才能和服务层平台建设的核心，由各类业务处理模块组成，表现层主要采用B/S架构，可通过网页访问或APP 嵌入模式实时监管在建工地实时状态，并能够展示数据统计分析图表；业务层主要提供平台各类功能，包括工程进度监控、安全施工、施工设备监控、扬尘监控、出入车辆管理、恶劣天气预警与提醒、消防及用水监控等功能；服务层主要为应用网关、分析服务、应用缓存、数据接口等，为多源数据接入提供标准化依据；协议层主要是建设工地现场各类数据采集终端和网络传输模块，包括摄像头、交换设备、光模块等，是整个平台建设的数据收集基础。

图1 远程数字化管理平台系统架构

3 远程数字化管理平台实际应用

基于建设工地平台化建设，依托于多源数据采集、质能分析、实时监控等信息技术手段，本平台主要实现以下功能。

3.1 工程进度监控

根据工程建设全寿命阶段，工程项目可划分为“现状评估、总体规划、控详规划、方案设计、施工监管、竣工验收”六个阶段。在建工程项目信息收集数据来源包括项目审批资料、BIM 信息模型、在建工地建设动态信息、竣工验收资料等信息。在项目实施前和竣工验收后，工地监管平台详细介绍工程建设规划内容、审批方案、竣工日期等。建设实施阶段，通过采集施工现场设备、建筑构件、主体结构标高等信息，结合大数据技术和BIM 信息模型施工模拟，通过分析同类工程施工经验、施工周期等数据，结合现场施工实际情况数据分析及实际施工进度上报数据，汇总形成城市在建工地施工进度展示图表，并实施展示工地建设进度“正常”、“提前”、“滞后”等信息。依托于城市规划、市政、建筑、道桥、园林、地质等多领域数据，整合在建工程项目地址勘查、自然地理、市政交通、建设设计、施工建造、运营管理等各类数据，对比分析在建工程各工序计划施工时间和实际施工进度差距，并结合建设企业上报施工进度和进度落后原因等信息，理顺城市综合治理线条，建立城市规划治理敏捷联动和反馈机制。

3.2 施工安全监管

依托于施工工地现场人脸识别设备、人员身份RFID识别设备、信息录入设备、闸机和语音提示设备等，在施工现场入口处对比分析进场人员安全防护用品佩戴情况，包括安全帽、安全绳、安全带等安全防护用品。根据人脸识别、施工人员所属分部分项工程项目安全防护需求和人工智能分析数据，对入场员工安全防护用品缺失情况进行提示，佩戴完全的员工闸机自动放行，反之则不放行，落实安全防护第一道关卡。在施工过程中，基于现场数据采集和视频分析，针对未正确佩戴安全防护用品的工地进行标记，并在监管平台进行记录、展示、提醒和归档。监管部门可根据平台展示相关信息对工地责任主体给予管理、提示、处罚等。为满足施工安全监管需求，建设主体应配合监管部门完成施工人员信息采集、上报等工作，上报员工信息包括姓名、性别、户籍、证件及类型、证件编码、工种及职务、进出场时间、劳动合同等信息，并上报员工安全培训记录信息，包括岗前培训、施工技术交底、培训时间、培训单位等信息。通过员工施工行为和安全教育培新信息采集，预防和控制违规操作、违章指挥等行为，确保工地施工安全主体责任落实。

3.3 施工设备使用监控

为实现在建工地监管体系化、常态化、精准化，工地远程数字化监管平台具备施工设备使用监控功能。数据采集来源于施工设备内安全监控设备、高度传感器、速度传感器、重量传感器、倾角传感器等信息采集模块，能够实现施工设备驾驶员身份识别、设备运行状态实时监控等功能，杜绝无证操作、违章操作，并实现施工设备定时维保、维护保养等功能。以塔吊设备为例，平台能够实现驾驶员信息采集、核对等功能，并与塔吊设备入口门锁联动，实现对操作人员监控管理。通过高度、速度等传感器数据采集，与塔吊设备额定能力进行对比分析，当设备工作负载超过额定能力时，施工现场设备以声光电形式提醒，并远传至监管平台。当塔吊设备存在危险运行趋势时，如存在超载、碰撞等风险时，塔吊起重机控制回路电源自动切断，并向监管平台发送“危险”日志信息，作为监管部门监管依据。

针对施工升降设备人料混用情况，可通过升降机内视频监控设备采集状态信息，借助神经网络算法识别升降机内施工材料或人员信息，当发现施工材料专用升降机内存在人员情况时，现场发出声光报警，并记录违章时间、违章人员、工地等信息，列入责任主体监管考核范围，实现施工现场安全管理常态化、规范化。

3.4 扬尘监控与治理

根据住建部“六个百分百”要求，在建工地应落实工地周围100%围挡、物料堆放100%覆盖、出入车辆100%冲洗、施工现场地面100%硬化、拆迁工地100%湿法作业、渣土车辆100%密闭运输。为实现该目标，远程数字化监管平台采集施工现场扬尘、噪声、气象等环境数据，通过整合施工现场监控数据、卫星图像信息数据，自动采集、识别现场围挡、物料堆放覆盖、地面硬化、渣土车辆密闭运输等数据，并自动上传至监管平台。根据现场视频监控、噪声、气象、扬尘监测数据，分析现场扬尘治理情况。当现场扬尘PM10监测数据连续超过30分钟超过150μ g/m3时自动报警并自动上传视频资料和环境数据。为满足车辆冲洗和密封监管要求，在施工现场入口、出口位置增设图像监控分析设备，通过神经网络算法对车辆牌照、车身清洁度、车辆覆盖情况进行分析和识别，并与在建工地数据库关联，形成在建工程车辆违章操作档案，列入在建工地责任主体考核内容。

3.5 恶劣天气应对管理

遇台风、暴雨等恶劣天气情况下，易发生大型起重设备倒塌、受损等情况，极易发生事故安全事故。我国生产的塔式起重机设计最大荷载为42m/s，能够承受12级台风侧向荷载。而在台风情况下，最大风力往往超过12级，可能造成起重机械设备倒塌事故。同时，台风、暴雨等天气容易造成基坑边坡滑移、失稳和临时建筑垮塌等问题。为提高建设工地应对恶劣天气能力，可将恶劣天气预警提示集成到远程数字化监管平台，通过电话通知、现场显示屏滚动提醒、现场广播通知、手机应用通知等方式实现多渠道信息传递，协调、管理、监督施工现场作业人员转移和作业停工，督促建设工地管理人员落实恶劣天气应急预案，如塔吊设备锚固、切断临时用电、基坑支护加固等措施。政府监管部门可通过监管平台实时查看现场实时信息，并通过视频监控画面智能分析实现安全风险的有效识别、防控和监管，提高建设工地应急处置能力，防控重大安全事故发生风险。

3.6 消防及用水方面的监控管理

在消防安全管理方面，远程数字化监管平台可实现远程安全巡查功能，通过与建设工地消防连锁系统联网，及时发现消防安全压力、流速、消防设备设施状态等情况，并通过视频图像分析有无自动消防喷淋头遮挡情况等，实现现场消防安全管理长过程监管。针对存在安全隐患的建设工地，监管平台可根据监管责任主体部门权限和责任划分进行提醒和通知，向消防、建设局、建管局、安监局等部门发送通知，通过现场消防安全检查，监督建设工地消防安全责任落实，切实防范建设工地消防安全风险。

在建设工地用水方面，为了推动建筑绿色施工，满足建筑工程项目节能降耗要求，实现水资源的合理利用，在借鉴先进地区、企业施工经验的基础上，强化自然降水的合理利用，鼓励建设工地责任主体通过集水桶、集水井等方式收集施工场地内自然降水、基坑内地下水等资源，经三级沉淀和过滤，将水资源集中用于施工现场扬尘治理、车辆洗消等环节。远程数字化监管平台接入工地现场水泵设备，计量工地现场节水情况，配合工地现场视频监控数据，动态感知建设工地实际节水情况，作为工程项目绿色建筑评价重要依据，以此推动建筑企业节能降耗，推进绿色建筑高质量发展。

3.7 全时段、跨部门联动治理

基于远程数字化监管平台多源信息采集、识别信息，积极推动跨政府部门职能联动，建立多规合一、多测合一、多管合一的建设工地监管体系，最大限度实现城市建设信息共享共有，重点解决建设项目审查、项目审批、工地施工行为监管、竣工验收等环节信息不共享的问题，支持平台多部门联审、多专家论证等功能，不断完善多部门多管合一机制，加强部门协调与沟通，推动建设工地多部门联合监管，不断提升城市综合治理水平。例如，针对建设工地高发的消防安全风险、施工安全风险、施工设备违章操作等问题，监管部门可基于平台监测信息召开专题会议，结合主管部门执法局现场检查和指导情况，通知建设工地责任主体纠正整改，并加强整改措施检查落实和常态化监控，实现建设工地全时段、跨部门联动治理，提高城市综合整治精细化管理水平。

4 结语

新时期背景下，我国政府积极推动智慧政府建设，依托于信息技术手段，通过多源数据整合、利用，实现社会治理精细化。在此背景下，将信息技术与建设工地监管紧密联系起来，通过施工现场多源数据采集、传输、识别、整合，有利于化解建设工地安全风险，构建常态化、精准化的建设工地监管体系，解决政府责任主体监管手段单一、人员不足的困境，推动建筑行业规范化发展，提高城市综合治理能力。