智慧工地系统在建筑工程管理中的应用

佟琴梅

（云南省曲靖市会泽县不动产登记中心，云南 会泽 654200）

0 引言

随着科学技术的快速发展，建筑行业的现代化已经提上日程。为了紧跟时代发展脚步，传统建筑工程管理模式已经不能满足当前行业发展，伴随着现代化技术（BIM 技术、物联网技术、大数据技术等）的兴起，智慧工地系统应运而生，本文主要讨论智慧工地系统在建筑工程的管理方面的应用。

1 传统工地管理问题

传统建筑工程现场管理模式存在3 个主要问题。

1.1 管理难度大

建筑施工中有很多基层劳动人员，他们技术能力不高，安全意识较差，管理难度较大。一旦发生事故，造成的影响复杂，对工程进度和工程质量影响巨大。

1.2 环境污染

传统施工过程中污染物防治工作极差，且污染物处理能力低下，对环境的污染较为严重。

1.3 管理方式落后

在传统的建筑工程管理中，常常存在管理部门管理不积极的问题，而且传统工地管理受人为因素影响较大，管理系统不完善，管理效率低下。

传统建筑工程管理中存在的问题可以利用智慧工地系统有效解决或减少。

2 智慧工地系统概况

2.1 智慧工地系统构成

智能工地系统由3 个操作部分构成：应用部分、平台部分以及终端部分[1]。

2.2 智慧工地系统关键技术

会泽县近年来紧抓科研事业，大力发展高新技术产业，培养新时代创新型人才。会泽县数字经济产业园开发建设项目便是典型代表。该产业园区依托物联网、大数据、人工智能等关键技术为创新驱动，旨在建立新时代的标志性创新技术产业园区。

该产业园区的建立为会泽县的众多大型项目的发展提供了技术和人才的支持。同时也为智慧工地系统的建立与完善提供了关键技术支撑。

2.2.1 BIM 技术

BIM 技术是最新研发出的一项技术，通过收集不同类型的相关参数，集成所有施工点项目的起始过程的全部信息进行数学建模及仿真，在数学层面模拟仿真三维实体，设计出一个与原模型比例一致的建筑模型。

BIM 技术具有以下优点。

（1）协同性能好。工地智能管理过程中，往往需要多样化的软件同时处理一项数据，因此这时不同软件之间或者不同系统之间的矛盾也就体现出来。BIM 技术协同性好的体现在于他有独立数据库，具有单一工程数据源，不会产生多种软件一同工作时由于不一致性产生的分歧，并且具有自主创建工程模型和共享实时数据的功能。

（2）全过程可视化。BIM 模型创建过程中均可以实现可视化，将整个模型的建立直观地呈现在管理人员面前，模拟过程中会发现施工过程存在的安全隐患、施工问题等，管理人员通过此模型可以避免相应的损失。早期的建模技术是由低维度慢慢扩展到高纬度，而BIM 技术实现三维一体化，建模速度更加可观。而且对观察人员的观察能力要求较低，建模效果好。

（3）可模拟性。BIM 技术可以建立一个完整的信息模型，对于建筑工程中的某一项目可以链接其不同阶段的数据和信息，继而完整地描述每个工程对象，并且系统内部自带各种算法，可以模拟其实时工作的工作状况，利用此项技术可以大致估计建筑工程的工作进程。

2.2.2 定位技术

无线定位方法指的是系统接收物体发射的无线电波信号，记录下相关数据并进行分析。根据既有算法模拟出方位或坐标信息（经度、纬度、高度）[2]。常用的无线定位方法有几种：信号强度分析法、到达时间定位法、到达时间差定位法。在智慧工地系统中使用的定位技术可能不止这3 种，需要根据实况而定。

2.2.3 大数据技术

大数据技术指的是多个物体将各类信息通过计算机这个媒介进行上传工作，计算机将这些所得数据进行分类、共享等后期处理工作。大数据可以储存丰富的数据信息，而且数据类型多样化，在各方面都有广泛应用。

2.3 智慧工地系统实现目标

智慧工地系统将施工方面的各项信息收集完善，并进行数据分析工作。实现了管理层面同数据层面的有效结合。

会泽县旨在通过智慧工地系统提高工地管理效率、确保工地施工在安全和环保方面达标。互联网与人工智能催生了智慧工地系统的产生发展，智慧工地系统将两者的优点很好地融合在一起，完成管理模式的创新。智慧工地系统能够为数据采集和分析工作带来许多便利，并且完善了传统工地模式下管理的弊端，与实际工程现场的情况进行结合，实行信息化管理，创造现代化的新型工地管理模式。

3 智慧工地系统在建筑工程管理的应用

3.1 管理施工人员

对施工人员的管理涉及施工人员人身安全与工程的整体进度，以下详细介绍智慧工地系统各项关键技术在建筑工程管理方面的应用。

3.1.1 依托大数据技术的实名管理系统

首先保证每一位进场施工人员的实名认证，严格进行实名制的管理。对缺乏实名认证意识的施工人员进行道德教化，详细地为其讲解实名认证的好处。要求每一位施工人员都进行实名登记，将自己的工龄、等级、以及学历等相关信息一一上报。最重要的举措就是采集人脸信息，施工人员通过面部识别进入施工现场。收集完信息之后，利用大数据技术将所有的人员相关信息保存在数据库中，以便后期随时调用。通过SQL 系统建立数据库之后[3]，为每一位施工人员准备工作卡，工作卡用于餐饮消费，实现施工现场一卡通。而一卡通的数据终端接入智能系统的监管系统，实时记录人员出入信息，以及每一位施工人员的行动路线，并记录其所处位置。这样也可以确保突发情况时迅速调动人员。工地管理系统同时可以根据自己的情况及时有效地分配到最合适的岗位，在一定程度上提高了施工质量。智慧工地系统根据人员施工能力、经验的甄别分配以合适的工作，真正做到人尽其用。

该防空洞项目建设要求设计严格封闭，禁止外来人员闯入，这可以使用大数据技术建立实名管理系统，确保对该项目施工人员的实名管理。为了确保施工管理的封闭性，智慧工地管理系统设置禁止外来无关人员闯入的系统，保证严格的封闭性，将施工影响降到最小。

3.1.2 VR 技术应用于人员培训

依托智慧工地系统对全体施工人员进行现代化的培训工作。传统的岗前培训方式主要采用口头传授然后进行面试的形式，以至于很多专业知识仅仅停留在理论部分，为今后的事故埋下安全隐患。智慧工地管理系统依托先进互联网技术，首先可以搜寻相关专业视频供大家观看，观看过后，使用VR 技术令施工人员得到各种安全事故的沉浸式体验。通过对各种事故的模拟可以迫使施工人员规范自身行为，提高安全意识。

在地下防空洞的建设过程中，有许多基层工作人员，安全意识不高。采用VR 技术使其体验在地下建设中发生的各类安全事故，使其规范自身行为，提高安全意识。

3.1.3 自带定位系统的智能安全帽

安全帽是建筑施工过程中最基本也是最重要的一项保护工作。智慧安全帽不同于以往的安全帽，他集成了多项智能技术。可以对人员的地理位置进行实时定位，确保施工的平稳进行，同时施工人员若未正确佩戴安全帽，或者产生了操作上的失误，智能安全帽会自动报警，提示降低了施工人员的施工风险。

在该地下防空洞建筑过程中，存在多种安全隐患，而且安全问题不易发现，施工人员佩戴智能安全帽可以保证其生命安全，而且有效避免操作失误的发生。

3.2 监控相关数据

建筑工程通常涵盖范围面广，环节复杂，要人为地监控所有环节并不现实，因此智慧工地系统采取广泛使用智能监控的方式，对建筑施工的每一环节都进行监控工作。

3.2.1 监控污染情况

会泽县建筑施工过程中的传统型污染主要包括空气污染、固体废弃物污染、土壤污染等，其中空气污染较为严重，表1 为云南省曲靖市会泽县环境空气质量结果，针对性地指出云南省曲靖市会泽县存在大气污染的情况。

表1 云南省曲靖市会泽县环境空气质量结果

会泽县的污染源大部分由建筑工程产生，以下从两种污染类型入手，介绍智慧工地系统在污染监测与管控方面起到的作用。

（1）传统型污染。近年来，我国环境保护力度不断加大，而对于建筑工地的环境要求更是重中之重。施工现场难免会产生扬尘、废水等，对空气和水资源都会造成不可忽视的影响，而且会严重影响施工进度。在会泽县数字经济产业园的防空洞规划设计中，明确指出了环保要求。使用智慧工地系统可以有效减少对环境的污染程度，达到节能减排的效果。在施工前，智慧管理系统的监测系统会收集原材料的基础信息，利用内部算法模拟施工现场，粗略估计出固体废弃物、废气以及废水等污染物的种类、化学成分以及质量。如果不符合国家标准则会给出相应解决方案供规划人员参考。施工完成后，在污染物排放前，监测系统会对污染排放量进行详细的统计工作。一旦发现有污染超标的情况，会发出报警信息，直至将污染物进行净化处理，达到合法标准才进行排放，有效降低污染物对环境的危害。

（2）噪声污染。施工现场多大型设备（如塔吊），工作时不可避免地会产生噪声污染，人类将噪声污染归为一种污染类型，因其对人们的日常生活有一定的阻碍作用。以会泽县为例，会泽县建筑过程中产生的噪音问题对市民生活，学生学习都产生了一定影响。智慧工地系统首先在工地整体范围内设置了隔音墙，起到一定的阻隔作用。同时，在多个大型的噪音制造设备附近设置了分贝检测系统，一旦超过规定分贝则会发出警告，管理人员会对大型设备进行工作模式的调整。

3.2.2 实时监控施工情况

以会泽县数字经济产业园区的防空地下室设计项目为例，审查意见详细指出，对于施工构件、排水管道、防护门以及通风口等设施不得进行预留设计，智慧工地系统对每个工作周期的施工情况进行详细的统计工作，并且以效果图的形式直观地展现出建筑工程的施工情况。还可以对施工方案进行优化调整，这样不仅符合施工要求，而且可以有效避免二次施工。

3.2.3 监控外部环境

在地下防空洞的施工过程中，地下环境多变，智慧工地系统可以通过多种传感器对工程周围环境进行各种环境参数的采集，包括温湿度，压强，以及天气状况。如果外界环境不适合施工，会向管理人员报告，管理人员选择施工进行与否。防患于未然，可以避免因自然原因发生的设备损坏以及事故发生。

3.3 管理设备运行

3.3.1 管理施工设备

施工设备多为大型机械设备，长时间工作会出现高磨损，运行不灵敏的情况。这不仅影响了工地的施工效率，还有概率造成人员伤亡。对施工设备进行智能的管理有利于减少这些问题。

以塔吊为例，介绍对机械设备的智能化管理。

塔吊是工地施工的常见机械设备，而塔吊问题也是长久以来难以解决的问题。要有效防止塔吊事故的发生，智慧管理系统对塔吊进行全面的、细致的监控工作。首先在塔吊的典型部位安装各种传感器，例如力矩传感器实时地监测某部位所受力矩，高度传感器负责感知所处高度，等等。通过物联网技术[4]将各类数据传输入管理计算机，管理人员可以获得塔吊工作的实时数据。如果发现某项数据严重超出正常范围，（如塔吊超高负荷工作），会触发安全警报系统，管理人员通过此系统可以发现塔吊问题所在，并进行及时地修正工作。此外，该系统对于人员使用塔吊的行为也有一定规范作用，减少了不正确行为的产生。

3.3.2 管理环保设备

在施工环境中安装传感器对扬尘以及噪声进行实时检测，处理器设置规定的范围，对于扬尘较多的情况，会触发扬尘报警装置。报警装置与降尘设备相连，降尘设备收到命令后，进行降尘处理，直至扬尘达到可控范围。处理噪声污染的方式类似，由声音传感器实时检测噪音大小，超过一定分贝则会引起警报，带动降噪设备的工作。

4 结语

本文介绍了智慧工地系统的基本概念与关键技术，阐述了智慧工地系统在工程管理时的目标。重点分析了智慧工地系统在建筑工程管理中的3 大应用。在现代技术与传统工地结合而成的智慧工地系统中，重大机械设备的安全系数以及工作效率得到有效提升。智慧工地系统紧紧围绕人文主义和可持续发展理念，将环境保护和安全保证放在首位，具有极大发展潜能。会泽县在智慧工地系统的使用中仍存在不足，待后期技术完善后可加以改正。