“物联网+”背景下的智慧工地应用研究

祁小强，谭帅，黄昌龙，张小龙，钟鹏

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

改革开放以来，我国经济社会发展迅速，城镇化进展加快，建筑工程项目日趋增多。建筑工程带动经济发展的同时，也带来了许多问题：生产效率较低、环境污染严重、能耗较高、安全问题频出……

新时期、新要求、新技术、新发展，当工作越来越离不开信息化、离不开互联网，传统的建筑项目施工管理模式必然要进行更迭，基于“物联网+”的新型工地建设管理模式——智慧工地应运而生。通过智慧工地云平台的应用，利用物联网等新兴技术，施工管理者可以更好地科学规范施工现场的“人的不安全行为”、“物的不安全状态”和“环境的不安全因素”，实现建筑项目施工管理的数字化转型。

2 “智慧工地”的概念

随着智慧型技术应用而来的智慧工地还没有权威、明确的定义，但许多系统软件集成商在进行智慧工地云平台建设实践中，摸索出智慧工地的概念、关键技术、本质、目的等内容。

笔者查找文献，归纳总结智慧工地概念：智慧工地将互联网思维与建筑工地管理相结合，从施工现场源头抓起，最大程度地收集人员、安全、环境、材料等重要信息数据，依托物联网、人工智能、RFID、VR等高新技术，搭建云端大数据管理平台，形成新的管理模式和业务体系，能够实现劳务、安全、环境、材料各环节的智慧管理，提升建筑工地的管理效率。

智慧工地应用的关键是物联网、移动互联网、混合现实、大数据、BIM、AI、云计算、云存储等技术的不断更迭和创新。这些高新技术通过计算机扩大、延伸，并能部分替代人脑，真正体现智慧的含义。智慧工地对这些技术进行整合集成，从点到线、从线到面、从端到云的多方数据联动。

智慧工地的本质是万物智慧互联。它以智慧技术为基础，平台上的每个子系统为抓手，深入项目之中，聚焦建筑工地现场人员、机器、物料、环境等要素，收集目标数据，再以智能终端实时汇总、分析、预判，便于施工管理人员对建筑项目实现远程监管、监督。

智慧工地智慧地感知到更广泛的互联信息，这些信息在智慧工地平台上可以实现项目各参与方的数据信息协同、共享，资源的合理调配、施工进程的严格把控、施工方案的比选优化、环境能耗的严密监控，筑成建筑工地的智慧铠甲，最终使建筑项目如期、保质、高效交付。

3 基于“物联网+”的智慧工地关键技术应用

3.1 劳务实名制管理子系统

“物联网+”智慧工地农民工实名制管理系统是建立在高度信息化基础上的一种新型的管理应用模式。农民工实名制管理软件在施工现场，将智能科技与劳务用工相连接，它实现了工地的数字化、精细化、智慧化管理。该管理系统是在满足建筑劳雇双方的需求下，为建筑劳务行业提供一站式农民工用工解决方案。

智慧工地农民工实名制管理系统由PC端和移动端组成，用多种管理方式对施工现成人员进行精细化管理，管理层和农民工轻松办公的一个协同办公平台。对项目管理者而言，农民工实名制管理系统可以让项目负责人把碎片化时间高效的利用起来处理工作，管理班组更方便，随时随地查看班组及成员工时数据源信息等。监督管理项目执行状态，了解项目进度等。

3.2 VR安全教育体验馆

即虚拟现实安全教育体验馆，通过这种在可交互的三维立体中提供沉浸感觉的前沿技术，配备精良优质的硬件产品（VR头盔/眼镜、手柄、基站、电脑等），充分考量基础施工、主体施工、装饰施工三阶段多种安全隐患，以纯三维动态的形式逼真模拟出针对性VR应用场景，虚拟元素创造现实世界的完美安全教育沉浸体验，最终实现施工安全“从意识转变到知识点普及”的核心目标。

3.3 塔机安全监控管理子系统

塔机安全监控管理系统运用传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据处理技术、无线传感网络与远程通信技术，通过前端监控装置和平台无缝对接，将塔机运行数据和报警信息实时发送到远程GIS可视化监控平台，实现数据分析反馈，辅助驾驶员安全规范操作，有效避免塔机安全隐患。

1）多限位监测

实时监测力、力矩、变幅、高度、回转、大车行走等多项限位参数，到达限位提前预警。

2）智能防碰撞

采用“三维防碰撞”技术，支持平臂、动臂、行走式等多种施工塔机需求。

3）黑匣子记录

系统实时记录塔机的运行状态，滚动存储；监控记录可下载，历史数据可回放。

4）系统自检

内含智能检测模块，有效智能控制塔机，达到“远程开停机”管理目标。

5）驾驶员管理

通过人员识别传感器（IC卡识别、指纹识别、人脸识别），加强特殊工种操作人员身份识别。

3.4 远程视频监管子系统

建筑施工现场环境复杂，人员复杂，多工种交叉作业，协作方多，才造成了施工企业很难按照传统的方式进行有效管理。而工地现场远程视频监控系统可以对分散的建筑工地进行统一管理，避免使用人力频繁的去现场检查、监管，减少工地人员管理成本，提高工作效率；同时还可以通过视频监控及时了解工地现场施工情况、施工动态和进度，安全防范措施是否到位；还能防范外来人员的入侵，避免物品的丢失或失窃，保证工地的财产和人身安全。

工地现场远程视频监控系统一般安装在工程关键部位工序、隐蔽工程施工区域全覆盖监控；拌和预制场和加工区；危险品储存处；大型机械设备；提梁站点；交叉路口等区域，是智慧工地管理网的重要组成部分，不仅能实现视频资源整合共享，还能完善智慧工地管理基础设施建设，确保建筑工地在标准化、网络化、高清化、智能化及实战效益方面达到全国水平。

3.5 扬尘噪音可视化远程监管系统

扬尘噪音可视化远程监管系统是针对城市建筑工程施工现场扬尘噪声污染研发生产的一种科技监管新利器。该系统由前端监测设备、数据采集和传输系统、后台数据处理系统及远程监管平台共四部分组成，集成了德系光散射法扬尘监测设备、噪声监测仪、一体化云台摄像机、气象参数仪、物联网和云计算技术，实现了实时、远程、自动监控扬尘浓度、噪声等级，现场视频、图像等，数据通过3G或4G网络传输，可以在智能移动平台，如平板电脑、手机、笔记本、桌面PC机等多重终端访问。

4 “物联网+”背景下的智慧工地管理举措

物联网+下智慧工地的构建，无论是对监管部门还是施工企业，都有着非同一般的意义。一方面，监管部门通过智慧工地的构建，通过智能终端实现对在建工地的各监管项目的实时监控，云平台智能提醒分析，检查更全面、更精准，降低监管成本，安全隐患及时发现，降低履职风险。另一方面企业通过智慧工地不但能直观地控制现场人员违规行为、机械违规运营、环境违法污染等多项情况，更能针对性极强地开展安全质量监管工作，对企业的责任主体予以落实，并且能够帮助企业实施自我监管，将工程施工工地的现场信息实时掌握住，有效地减少企业的管理成本。因此，合理有序地推进“智慧工地”项目也已成为监管机构和施工企业的共识。

5 展望

在“物联网+”背景下搭建的智慧工地云平台涉及了众多智能终端子系统，专业性强、系统多样、具有长期可持续性，需要行业内外的建筑企业和技术企业强强联合，不断加大研发力度，做出集合强大系统集成资源、贴合建筑项目实际，提高建筑工地管理效率的智慧工地平台，并不断开发出新技术，服务建筑业的转型需求。

6 结语

综上所述，物联网+背景下的智慧工地应用实践以物联网、虚拟模拟、人工智能等新兴科学技术的发展为技术支撑，以智慧工地具体工程项目管理为载体，构建了管理明晰、质量过关、生产高效的系统工程。这符合当前我国建筑工地管理转型发展的要求，符合我国生态环保、绿色可持续发展的战略方向。