铁路建造工程智能管理体系及技术应用

2022-04-10林鑫唐炳红彭鸿柳

铁路技术创新 2022年5期

林鑫，唐炳红，彭鸿柳

（中铁建工集团有限公司西北分公司，陕西西安 710119）

0 引言

在传统建筑工程的基础上，结合多种高新技术与学科逐渐发展起来的建筑智能化系统工程就是智能化建筑［1］。随着社会的不断发展，在继承传统建筑功能基础上加以拓展的智能化建筑，可以满足现代社会生产、工作与生活的需要。建筑智能化工程比一般建筑工程有着更高的施工质量要求，对其工程管理也必然提出更高要求。当前，我国建造工程智能管理技术还存在较多问题，将影响智能化建筑的建设与发展。因此，必须采用科学有效的管理技术解决问题，进一步提高智能化建筑的工程质量。

1 建造工程智能管理技术

建造工程智能管理技术是应用互联网技术对各种建筑进行综合化管理，主要元素包含建筑设备、建筑材料与建筑施工人员等［2］。应用建造工程智能管理技术能够促进建筑工程的有序实施，对比传统的建造工程管理，其不仅能够完成建造工程信息的智能化与系统化管理，同时还能更加方便地维修和保养。由于建造工程智能管理流程复杂，需要科学的管理技术对建造过程进行全面有效的管理，是建筑行业与计算机产业持续发展的结果。由于建造工程智能管理优势明显，目前更多的建造工程开始应用智能化管理技术。

建造工程智能管理技术的主要特点如下：（1）专业性。在进行建造工程智能化管理时，必须应用专业的管理技术来实施管理。智能化管理主要应用技术为数字技术与智能化技术。建造工程智能管理技术不仅重视技术的专业性，而且还重视每项技术的集中管理。（2）系统化。建造工程各专业与计算机有关技术结合的产物就是系统化，在管理过程中通过不断应用新技术来系统化管理建筑的相关元素，使管理效果最佳化，从而符合现代建筑发展的信息化要求。

2 铁路建造工程智能管理问题分析

（1）规划理念存在缺陷。现阶段，通过项目智慧工地建设平台的应用，以及调研同行业建筑智能化建设系统的应用［3］，发现主要问题为：在规划管理方面缺乏系统性。目前，受建设工期与施工技术的影响，部分施工单位对智能建筑缺乏全面了解，未能充分认识其本质所在，致使整体规划和实际施工偏差较大。该现象的发生主要是由于施工单位没有根据工程项目建设的整体情况充分做好建设规划工作，同时在管理人才培养与任用方面存有一定缺陷，导致建造工程智能管理工作难以得到有效落实，从而无法保证项目建设的正常进行。

（2）设计工作不能结合实际情况开展。智能化建筑设计过程中，设计任务的实施需由专业设计单位负责，然而现阶段一些设计单位无法准确了解智能化建筑，因此难以充分重视这项工作的开展。例如，弱电系统常常是设计的重点，但难以全面地对此规划智能建筑设计。设计过程中缺乏整体意识和统筹规划，偏重对自动化和通信技术的运用，只是简单地将自动化、电子、通信技术集成起来，致使智能化设计不符合规范要求，实际应用达不到预期效果，工程设计质量难以得到实质性提升。另外，BIM 技术应用过程中，往往无法真正指导现场施工，只是停留在建模展示方面。

3 铁路建造工程智能管理体系与技术应用

3.1 功能体系[4]

工程项目各岗位作业层级围绕安全环保管理、进度管理、质量管理、成本管理四大功能体系集成应用于各个智能建造产品中［5］（见图1）。

图1 铁路建造工程智能管理体系

（1）安全环保产品体系。通过智慧工地平台和移动智能终端应用，保障项目顺利实现安全环保目标。产品体系包括安全质量隐患排查治理系统、智能安全帽、VR 体验馆、安全教育培训工具箱、视频监控、塔吊吊钩监测系统、智慧用电安全隐患监管服务系统、环境监测系统。

（2）进度管理产品体系。打通智慧工地平台和BIM建造平台［6］，产品体系包括斑马进度、劳务管理、BIM建造集成应用、视频监控等。

（3）质量管理产品体系。通过手机端现场检查、整改通知、回复和复查，将质量管理履职履责全程在线，产品体系包括安全质量隐患排查治理系统。

（4）成本管理产品体系。通过物料验收系统杜绝主材验收过程中的缺斤少两，从源头上解决主材量控问题。

3.2 关键功能及应用

通过整合项目智慧工地平台的碎片化系统信息，为项目部决策层/项目班子提供项目整体状态信息呈现（见图2），监控项目关键目标执行情况及预期情况，为项目成功完成保驾护航。

图2 智慧工地平台管理应用项目

3.2.1 模型轻量化

BIM模型建造已成为现代工程建设精益化管理的重要技术。通过广联达BIMFACE 专业技术，实现BIM 模型轻量化、可视化交底应用。

3.2.2 劳务管理

在施工现场进出主要出入口设置闸机，闸机与手机APP 以及智慧工地平台相连（见图3），通过前期施工作业人员实名制信息录入，自动识别进出场人员并进行平台记录，生成智能人员分布图，可视地进行人员调动。按队伍及工种进行人员统计，实现对上工人数的多维度分析。

图3 手机APP联动实名制闸机管理

3.2.3 人工智能安全帽

项目安全帽采用人工智能安全帽，内置智能芯片，配合手机客户端APP 系统，可对现场人员行动轨迹进行实时监测（见图4）。在主要施工部位及通道处设置工地宝，工地宝可录入重点工序安全信息、施工作业人员注意事项等内容，具有语音提醒功能，配合智能安全帽对施工人员进行提醒，加强作业人员安全意识。

图4 智能安全帽配合工地宝管理

3.2.4 安全管理

通过中铁建工集团有限公司的安全质量隐患排查治理系统对接智慧工地平台，在APP 端实现现场质量巡检工作在线完成检查、整改与复查循环，同时数据可以自动同步至Web端进行综合分析（见图5）。

图5 安全质量隐患排查治理系统

3.2.5 塔吊吊钩可视化系统及防碰撞系统

在起重吊装存在盲区时，通过现场塔吊吊钩可视化系统，操作人员可通过吊钩反馈视频进行起重吊装工作（见图6）。在塔吊上安装防碰撞系统，大臂摆动至限定位置时停止转动，避免作业过程中出现碰撞，尤其是可以保证群塔作业的安全，在特定区域还能实现大臂、小车限位功能。

图6 塔吊吊钩可视化管理

3.2.6 配电二维码解锁监控系统

现场配电箱设定二维码解锁监控系统，安排专业电工进行管理及巡查，后台随时进行监督。配电箱内设置火灾报警装置，当电缆、元器件发热或出现问题时，自动向现场管理人员短信和电话报警，提醒人员及时进行处理（见图7），并在智慧工地平台进行提示，持续跟进后续处理信息。

图7 配电箱二维码解锁监控系统

3.2.7 环境监测

项目结合环境监测系统、PM2.5 及PM10 扬尘检测系统与智慧工地平台进行连接，当现场扬尘超过设定数值后，平台将进行自动报警，并现场控制设施进行自动降尘，做到实时监控［7］。

4 智能管理实施保障机制

4.1 管理制度与监管机制相呼应

在一个完整的建筑工程项目中，常常会设立多个不同职责的管理部门，如何通过合理可靠的组织管理制度使部门之间协调发展，使管理系统内部实现有效联动，是智能管理需要考量的主要问题之一。技术人才作为智能管理开展的有效保证，在实际管理中只有依托科学的管理制度，才能使人员之间产生良好的“化学反应”，从而有效提升工作质量和工作效率。而长效监管机制作为工程质量的保险锁和防护门，可有效提升智能管理的水平。

4.2 加强智能建筑设计

智能建筑设计任务的实施过程应紧密结合实际情况，依据客观条件合理设计，确保设计方案与设计成果满足实际需求。同时，坚持多元化与个性化设计，根据不同地域、不同性质和不同规模的建筑项目，具有针对性地制定设计方案。对于设计人员而言，设计过程中应加强与现场工程师的交流、沟通，积极吸取现场意见和建议，密切结合现场实际进行智能化系统设计，确保设计成果的科学性和可行性。

4.3 建立智能化信息管理系统

建筑工程不仅是一个实践性较强的建设项目，同时还牵涉到诸多应用理论，在现代信息化和智能化的背景下，系统程序与数据是保障建筑工程质量和安全的有效依据，而在具体设计方案中，会牵涉各种数据的推算与校核，这些数据是指导后期管理的主要依据。此外，建筑工程实际施工中，还会涉及施工图纸、施工合同、合格证书及检验报告等保证资料，这些均会在项目竣工后作为竣工资料再次应用。因此，应用智能化管理措施，构建统一化和系统化的建筑工程信息管理系统，实施数据信息的科学管理，以便于后期应用和参考，使其更好地服务于工程项目管理［8］。

4.4 重视施工现场管理和后期检查

施工现场管理在整个建设任务中具有特别重要的地位，实际管理中应严格遵循施工程序和管理流程。在科学技术快速发展的背景下，现代化信息技术与传统施工管理方案的有效融合形成了现代智能化管理系统，借助于计算机技术，使施工管理更具合理性和准确性。现场施工管理的好坏直接影响到建筑工程整体品质的高低，重视施工现场管理，应用智能管理技术，对加强施工质量、施工安全与施工进度的控制具有重要意义。同时，在工程项目竣工后，还需重视后期检查工作，确保建筑功能与服务水平满足规划要求和使用需求。