数字化智慧管控在一体化项目管理中的深化应用研究

■上海市电力工程监理有限公司 龚淼 张雷 黄昊

伴随新一代信息技术、人工智能技术与工程施工技术的深度融合，数字化智慧管控工地的概念应运而生。基础建设管理涉及多层面、多环节、多人员，施工时间跨度也较长，安全、质量、进度、技术、造价等一体化项目管理因素成为现场管理中的难点问题。如何运用数字化智慧管控，使其在现场一体化项目中出成效，尤其在安全、质量、进度等方面做到早发现、早预防、早处理，减少事故的发生，提高项目管理效率，已经成为建设行业共同关注的焦点。

数字化智慧管控在一体化项目管理中的应用背景

（一）政策驱动方面

2020年，住房和城乡建设部等13部门联合印发了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》；2022 年《“十四五”建筑业发展规划》再次明确“建筑工业化、数字化、智能化水平大幅提升”的发展要求。

（二）技术驱动方面

随着新一轮科技革命和产业变革向纵深发展，以人工智能、大数据、物联网、5G和区块链等为代表的新一代信息技术加速向各行业全面融合渗透。

（三）国网基建数字化转型变革

2022 年，国家电网有限公司全面开启了基建“六精四化”三年行动新征程，着力构建以“六精”为主要内涵的专业管理体系，积极推进以“四化”为基本特征的高质量建设。开展智慧管控、智慧工地建设，也是打通基建数字化落地“最后一公里”的关键。

推进数字化智慧管控在一体化项目管理中的意义

（一）数字化智慧管控是一种新型项目管理手段和工程管理模式

应用于全过程一体化项目管理的数字化智慧管控，是建立在现场高度“智慧工地”信息化基础上的一种支持施工技术全面智能、人机料法环测全面感知、工作互通互联、信息协同共享、决策科学分析、风险智慧预控的新型施工手段。

（二）数字化智慧管控实现一体化项目管理中的统筹兼顾

在继承感知层建设成果的基础上，依托输变电工程的“智慧工地”数字化管控应用技术，推动一体化项目管理中工程建造方式和施工管理模式的变革，提升工程现场标准化、智能化、少人化水平。

（三）数字化智慧管控为智能化管理赋能

数字化智慧管控将使用人工智能、数据挖掘等先进信息分析和处理技术，实现数据的汇总、计算和分析，实现对工程安全、质量、进度、成本等的全方位多维度管控。

数字化智慧管控在一体化项目管理中的主要做法

（一）总体框架

1.智慧化技术手段应用。

数字化智慧管理平台利用数字化、云部署、物联网、移动互联等现代化技术手段，按照“信息技术、工程技术和项目管理的数据融合”理念，以管理业务为需求导向，将工程建设过程中“人、机、环境”信息数据准确采集、传递、集成、分析、预警，最终实现企业级平行项目数据统一、共享，达到智慧化管理。

2.构建智慧数字化管理应用体系。

智慧数字化管理应用体系包含现场数据采集层、传输层、处理层、应用层等内容，同时接入企业既有业务管理系统，实现数据的集中展示和分析，辅助科学决策。

3.基于BIM模型的智能辅助决策。

实现AR、数字孪生等新技术和BIM模型的深度融合，一体化数字智慧管控项目前瞻性地推动电网基建项目设计数字化、施工机械化、管控智能化、数据平台化管理的转型目标，依托物联网、移动通信、大数据采集分析等，从全过程数字化、辅助决策、智慧管控实现创新。

（二）主要创新做法

1.基于数智化多元数据融合技术，在电网建设工程旁站监理全过程一体化管控的应用。

（1）利用数据感知技术为管理模块提供实时化的多平台应用集成。

可以通过AR 工地实景技术和三维可视化技术对基建工地的各项数据和项目施工信息，进行实时化处理，使之在管理平台上得到充分展现。通过实时化感知数据，对项目的施工进度以及安全程度进行有效分析，从而排除电力项目的安全隐患，及时调整项目实施方案，规范电力项目的施工流程。实时化的数据录入与传输，有利于电力项目在施工过程中及时调整场地空间，有利于管理人员感知高危环节的存在及时消除安全隐患，也有利于施工现场的环境监测，从而进行绿色施工。对现场APP 应用数据、基建管控数据、后台管理数据、现场采集数据、视频会议数据、安全管控数据等进行数据汇集、系统深度融合，形成数据中心。实现对众多子系统的统一管理和控制，通过综合管理平台实现统一数据库、统一管理。

图1 多平台多应用集成

（2）利用物联网技术为项目工作人员提供智慧化的服务模块。

公司管理层通过项目全过程管控可视化系统，直观了解公司所有在建工程项目的基本信息、项目进度情况、风险质量情况、现场管控等具体信息。有助于项目管理的高层人员借助于系统提供的决策支持功能对项目管理过程中的若干重大事项进行决策。在完备的数据基础上对项目进度、项目质量进行掌握，并对项目的施工进度等进行调整和改进，以保证项目的建设周期和建设质量。可以通过AI 智能分析，对复杂的项目施工人员进行全面的人员管控，通过人脸录入和指纹录入等形式对施工人员进行智能管理，以智慧化的服务平台来代替传统的人力管理。通过物联网技术将数字化管理平台的应用范围扩大，有利于施工现场的管理层通过通信设备及时把握现场施工状况，同时通过可视化的技术应用以及大数据的分析状况有效调整工程进度，根据实际工程进度，对工程造价进行精细化调整和精准化管理。

图2 可视化地图

2.基于大数据分析技术及云计算模式的人工智能协同技术，在“业主+监理”全业务一体化管理的辅助决策应用。

（1）应用大数据技术打造透明化的远程监管模块。

建设工程项目管控模块应用可实现一键生成旁站记录、驻队监理检查记录、巡视检查记录，实现由线下至线上的数字化管控转型。工程项目全过程管控APP 应用可对各专业重要工序进行的旁站记录、驻队监理、项目安全总监巡视检查实现全过程记录，并且根据检查记录可一键生成旁站记录表、驻队监理检查表。生成的记录表会上传至后台管理系统进行存档备份，并且可随时随地下载及分享。

图3 旁站记录

电力基建在施工过程中通过智慧工地的信息技术手段的使用，数据平台能够感知项目工程施工现场各项要素的构成变化，对项目工地进行可视化监控，对施工人员的施工行为和电力工程的标准化操作通过可视化的智慧工地监管模式进行远程检查。此外，相关管理部门可以通过远程操控的方式，对电力施工的重要环节进行有效监督。

（2）利用人工智能和云计算模式构造科学分析的智能化管理模块。

全过程智慧管控模块应用大数据技术，可提供过程趋势预测及专家预案、现场问题智能识别及预警，并通过各类图、表及统计数据直观展现现场进度、安全、质量管控情况，自动开展进度偏差识别、过程趋势预测、现场问题识别，自动推送预警信息及专家预案。

气象监测模块。电网GIS 平台进行深化应用，将气象监测站的实时气象数据在电网GIS平台上与变电站、线路、杆塔等矢量数据叠加结合，可实时掌握变电站及输电走廊附近的温度、风向、风速、相对湿度、降水强度、地面气压、能见度等气象监测信息，有利于及时掌握气象对电力建设影响的趋势和研判。

现场移动监控模块。建设工地现场的移动监控前端采集由高清网络摄像机和音视频处理设备组成，通过H.264 编码技术的低码率、高质量图像、高容错以及网络适应性强等优势，利用物联网将数据传输入服务器层中，终端可进行云台操作、镜头调焦、抓拍等控制操作，另外根据后端部署预警服务器对危险操作行为进行识别报警。

人脸识别门禁模块。进站验证口使用的是二维人证比对，从二维摄像头中获取一帧已经检测到的人脸的图片，将两者人脸框图像发送到后台进行特征提取和分数比对。当人脸比对通过时，会通过串口发送开闸指令，至此整个人脸识别流程就结束。

风险管控模块。风险管控模块与既有的智慧稽查系统实现数据集成，实时获取每个工程项目的风险管控信息以及现场整改单信息，并在全过程管控平台中进行展示。便于施工工地管理以及施工人员及时进行风险管控，及时发掘工程项目内的隐患点、隐患等级以及隐患状态。

图4 项目进度风险

3.BIM 模型+AR虚拟现实的虚实融合技术在进度管理和施工全过程智慧管控的深化应用。

（1）“BIM+全过程工程咨询”实现方案效果可视化呈现。

全过程工程咨询BIM正向应用实现消减设计失误，避免变更返工。通过持续深化数字化模型全过程交付流程，探索三维模型在施工建设及项目管理中替代二维蓝图的可行性，将施工实施依据由传统纸质图纸转变为手持终端以及电脑端的立体三维模型，实现图纸数据智能化获取分析的无纸化工作新方式。

虚拟建造确保施工进程顺畅，信息即时准确管理痕迹可溯。通过BIM5D 进行基于流水段的任务精细化管理，解决了传统进度管理模式沟通效率低、过程管控难、管理无闭环、分析无依据、进度无复盘等问题，项目管理者均通过网页端来了解项目进度情况，基于网页端模型来直观查看现场进度。此外，相对于以往传统的图纸及方案交底的形式，依托BIM模型可在三级及以上风险工作以及停电作业方面充分发挥数字化技术可预演、可视化的优势，减少施工人员因理解偏差而造成工程事故的概率，以推进工程安全管理目标的实现。

（2）创新性应用BIM 模型轻量化处理技术实现变电站施工效果模拟。

应用可视化BIM 技术，可以对变电站在深化设计阶段或开工典礼、项目建设早期的建设效果作现场模拟，推敲、验证设计方案，展示建筑在现场的建成效果，在正式施工前即可排查变电站的设计瑕疵与错误，提前发现问题，避免因此导致的施工成本增加。

（3）前瞻性的基于多元定位算法融合技术实现现场一次设备部署施工指导与验收。

基于SLAM、VIO、图像识别等多种定位算法，实时优化虚拟模型和变电站内真实建筑物的相对位置关系，通过AR 扫码与定位，使得建筑模型和机电模型能够准确地施工和安装在对应位置。定位二维码部署根据现场情况，在条件适宜的重点关注区域布置定位二维码：一次设备室、走廊转角、电容器室；10千伏配电装置室、走廊转角、电抗器室；10 千伏配电装置电缆层、电缆层。机电安装工程现场可视化。进行AR+BIM 模型定位叠加，在当前毛坯阶段实景查看机电安装工程建成效果。

（4）实用性的采用BIM+AR 虚实融合技术在变压器安装过程中辅助决策管控的实际案例应用。

进度管理在工程建设中的应用情况。通过将施工计划关联到BIM 模型上，利用3D/AR 可视化与现场实际施工进度相比对，起到利用模型对比现场施工进度的作用。软件中提供了专用工具，对项目工期和施工计划进行了录入与标记，并会自动在APP端生成进度演示动画。进度细粒度符合“年月周日”等多种时间标准，并允许对任意BIM 构件进行工期添加和标注。

质量管理在工程建设中的应用情况。AR 系统中内置了输变电工程标准工艺，相关设备资料可以进行挂载；同时允许AR系统和BIM设备构件上进行输变电工程质量通病防治材料的管理，用户可以进行查看和巡检。此外，工程质量检验及评定中可以进行对应设备状态更新，为运维过程提供质量评价结论，提升质量管理效率。

实施效益和效果

通过信息系统对项目信息的有效管理，可以为项目管理人员提供高效率的数据处理能力和精准的数据计算，能够有效降低项目管理成本，从而使得项目管理人员可以将工作重点提升到项目监控与项目决策层面来。同时本项目平台可以促进协同管理，公司各部门可以在平台实现信息沟通和传递从而减少沟通成本。公司通过打造朱松220千伏输变电工程、松江220 千伏变电站改造工程、宝安220千伏输变电工程3 个试点应用，对项目施工过程的安全、质量、人员开展管控，对其中设备、基坑、高支模、环境等进行实时、动态的数据采集和监控，实现了项目规范化、高效、低成本管理的建设目标，进一步提高了工程建设管理水平。数字化智慧管控实现了BIM+AR 技术在施工进度阶段的应用，实现数字孪生站与实体站的同步建设，为变电站设计、施工、运维和改扩建的全生命周期管控创造条件，未来的可持续发展性和多样性将为一体化项目管理带来良好的效益。■