大数据背景下建筑施工现场智慧管理研究

王永恒 山西建筑工程集团有限公司工程师

近年来，在我国建筑业飞速发展与社会经济飞速增长的背景下，对建筑施工现场管理工作提出了更高的要求。建筑施工现场管理工作十分复杂和系统，在当前要求下，若想最大化提升其管理水平，应尽快实现施工现场的智慧管理，而施工现场智慧管理的实现离不开先进的大数据技术。

1 大数据概述

大数据可以简单解释为“规模巨大与类型复杂的数据的集合”，其特征十分明显，具体包括以下几点：一是体量大，大数据的规模庞大且数据增长迅速；二是多样性，大数据的数据类型繁多且数据构成复杂；三是速度快，大数据的时效性强且数据处理迅速；四是价值高，大数据的数据应用范围广泛且数据应用频率高。大数据衍生出很多相关技术，如大数据捕获技术、大数据分析技术、大数据预测技术以及大数据处理技术等。而大数据技术的实现则离不开信息技术、互联网、云计算等高新科技[1]。

2 大数据背景下建筑施工现场智慧管理的实践应用

在建筑施工过程中，多方都具有一定的施工现场管理责任，在此背景下，有必要开发一个建筑施工现场智慧管理系统，以利于各方之间的信息交流、共享及协同管理。而在建筑施工现场智慧管理系统的具体开发过程中，大数据技术的应用十分关键[2]。基于大数据技术可以将各方信息参数化，并集成在建筑施工现场智慧管理系统中，同时构建一个可供各方参与的虚拟信息交流环境，只需要对各方进行相应的权限设置，即可使大家在系统平台上灵活处理自己权限范围内的信息，并且实现各方之间的协同管理[3]。

2.1 智慧施工方案优化

在基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统中输入建筑工程相关数据，并建立相应的三维建筑模型，仿真模拟其施工方案的执行全过程，可以将施工方案中涉及的全部问题都展示出来，以辅助施工方案优化。通过对建筑施工现场智慧管理系统的应用，可以及早发现施工方案中存在的各种问题，并进行及时解决[4]。建筑施工现场智慧管理系统还具备施工方案碰撞检测功能，可准确发现施工方案中各部分之间存在的冲突，进而不断优化施工方案。

2.2 智慧施工人员管理

人是各项工作的实际执行者与操作者，无论在任何情况下，人的影响都至关重要。在建筑施工过程中，施工人员负责掌握各项具体施工操作，所以其管理非常重要。可以借助基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统，对全体施工人员进行详情且全面的登记，并将相关登记信息进行有效分类、整理及存档。当需要查阅相关施工人员的信息或是需要了解施工人员的工作状态时，均可以直接在建筑施工现场智慧管理系统上调取信息。建筑施工现场智慧管理系统还支持阶段性地对统计信息数据进行分析，从而自动显示倒班工种、持续工作时间、工作日等信息，以便了解施工人员队伍的工作情况，辅助优化人员调配。另外，通过在建筑施工现场智慧管理系统上进行数据分析，还能及时发现危险作业等紧急情况下的数据，并自动将数据传输到终端，同时发出报警讯号，以避免施工人员疲劳作业引发安全事故，更好地保障施工人员的人身安全。

例如，很多智慧工地会给施工人员发放劳务实名制一卡通，其是一种集合了智能技术和信息化技术的智能卡。使用劳务实名制一卡通可以实现对全体施工人员的全方位、有效管理，全面了解施工人员的工种、考勤、违规以及安全培训落实情况等，可以提高施工人员管理的精细化程度。同时，在施工人员管理中使用劳务实名制一卡通的安全性也较高，CPU 卡有着良好的防数据篡改、丢失等功能，且借助与劳务实名制一卡通相互联通的手机App 可实时观测进场人数，为施工现场人员管理提供便利。

再如，施工现场存在一些危险性较高的区域或者是材料存放地等禁止外人进入的区域，为杜绝人员伤害、盗窃等事故，可以在这些区域的周围设置基于可移动红外对射设备的便捷式周界防护系统。如果有人进入防护区域，导致红外光束被遮断，系统便会发出报警信号。同时还可以将便捷式周界防护系统与人工智能技术有机结合起来，对穿过防护区域的物体进行准确识别，以减少系统误报的发生。

2.3 智慧施工设备管理

在建筑施工现场，往往需运用很多施工设备，如起重设备、土方施工设备、钢筋混凝土施工设备等，必须要加强对这些设备的管理，以保证施工工作的安全顺利开展。应用基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统，与施工设备上的智能控制装置信号相连接，可实时监控设备运行状态，及时发现设备故障并发出报警讯号。还可借助建筑施工现场智慧管理系统设置处理异常信息的微端，自动根据反馈对设备关键部位运行信息进行识别，并结合物联网技术自动消除隐患。此外，基于建筑施工现场智慧管理系统，还可通过无线信息上传设备监控信息到云端，形成连续监控报告[5]。

例如，智慧施工设备管理中可以采用高支模监测报警系统，其主要由采集系统、软件平台以及报警装置3 个部分组成。高支模监测报警系统可以借助智能数据采集仪、传感器对高支模整体的水平位移、杠杆倾角、立杆轴力以及模板沉降等情况进行实时、动态监测，有利于保障高支模施工安全。同时，通过实时监测高支模的实际情况，并与提前设置好的参数进行比较，一旦超出标准范围，高支模监测报警系统便会自动化报警，以便于人员进行检查、处理。

再如，针对塔吊这一大型施工设备，可应用塔吊运行监控系统进行管理。该系统主要由地面监控软件以及安装在塔吊驾驶室的黑匣子、各种传感器（如风速传感器、幅度传感器、角度传感器、倾角传感器）、无线通信模块等组成，可以对塔吊的运行状态进行实时监控，有利于保障施工现场的安全。

塔吊运行监控系统的作用包括以下几点：第一，风速超限防护，该系统可借助风速传感器采集当前自然环境下的风速状态，如果超出安全上限，则检测中心与塔吊驾驶室便会收到报警信号；第二，群塔碰撞防护，该系统可对相邻塔吊的信息进行自动收集、计算与显示，针对处于交叉作业区域的塔吊，如果相邻塔吊之间的距离小于提前设置好的安全距离，系统便会发出报警信号，以便于预防碰撞事故；第三，禁行区域防护，有很多区域禁止使用塔吊作业，如学校上空、高压线上空以及部分重要建筑的上空等，如果塔吊进入禁行区域，则该系统也会发出报警信号；第四，制动控制，如果塔吊在系统发出碰撞报警信号的情况下依然前进，则系统便会进行制动。

2.4 智慧施工材料管理

在建筑施工过程中会使用大量的施工材料，如钢材、混凝土、水泥以及砖材等，不能使用质量不合格、性能不达标、与施工要求不符的材料，否则会给施工质量和安全埋下极大隐患。基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统，可以构建一个材料采购与仓储管理子系统，专门用于管理施工材料。同时，借助先进的BIM 技术及结合ISGP 算法，还可对施工现场空间进行综合分析，自动给出最佳的材料临时存储方案，以实现对施工现场空间的合理利用。再者，依托大数据还能够提供详细的施工材料出入库信息及科学预测材料采购情况。

例如，智慧工地中对施工材料进行统计的时候，可采用棒材计数系统，其主要是应用便携式棒材计数仪器，拍摄钢筋等棒材端面图像，并在此基础上准确计算进场棒材的实际数量。采取这样的方法可提高施工材料统计的速度。智慧施工材料管理中还可将现场照片、施工材料的验收记录等材料保存下来，并将其作为后期施工材料管理、使用的依据，以提高施工材料管理的效率与效果。

2.5 智慧施工技术管理

在建筑施工过程中会涉及多种多样的施工技术，并且施工技术的选择及应用水平直接影响着实际施工质量与效率，因此施工技术管理是建筑施工现场管理的主要内容之一。为保证施工技术选择的合理性及应用的正确性与规范性，可借助基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统，打破施工企业间的信息孤岛，实现政府、监管单位与施工企业间的管理数据对接和资源整合，自动获取和实时监督施工过程中的各项技术指标数据及变化。

2.6 智慧施工作业指挥

在建筑工程的各关键工序施工开始前，可以借助基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统，在严格遵照国家相关施工规范的前提下，根据每道工序的具体设计要求开展相关施工技术交底，并确保各方都充分参与技术交底讨论。在各分项工程施工作业期间，可以在建筑施工现场智慧管理系统中建立相应的三维建筑模型，实时依照三维建筑模型来加强工艺技术管控，从而使施工指挥更加精准、施工管理更加高效。再者，还可以在建筑施工过程中将一些实时产生的施工信息数据及时录入建筑施工现场智慧管理系统中，以便各方随时了解实际施工情况，实现对施工作业过程的动态监控和指挥管理。

2.7 智慧施工环境管理

施工环境对建筑施工质量、施工安全以及绿色施工等具有十分深远的影响。在建筑施工过程中，许多时候都需要进行露天作业，这更加彰显了施工环境管理的重要性。基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统在施工环境管理及环境治理方面应用价值显著。建筑施工现场智慧管理系统拥有数据挖掘、数据统计、数据分析、云计算等功能，结合传感器设备，可实现对施工现场粉尘和噪声等的风险预警与综合评估。

2.8 智慧施工进度管理

任何建筑工程施工都应当在保证施工质量的前提下按时完工，所以在建筑施工现场开展好施工进度管理的意义重大。基于大数据技术的建筑施工现场智慧管理系统在施工进度管理方面具有重要的应用价值。例如，在施工方案进度监测中，可以在建筑施工现场智慧管理系统上建立一个具有针对性的图纸文件目录，合理确定权重，并结合人工估算来开展相应工作；在施工进度监控中，可以借助建筑施工现场智慧管理系统实现对施工进度情况的实时监控。

3 大数据背景下建筑施工现场智慧管理中存在的问题

3.1 缺乏大数据应用意识

大数据对建筑施工现场管理的影响体现在方方面面，只有顺应时代潮流，充分应用大数据技术开展建筑施工现场管理工作，才能够提升智慧管理水平。但就现实情况来看，很多工程管理人员在建筑施工现场管理中仍旧以传统管理模式为主，而缺乏大数据应用意识。究其原因，主要是工程管理人员对大数据的认知不足，未全面认识技术在建筑施工现场管理领域的深层次应用价值。

3.2 数据处理时效性差

现实中，虽然大数据技术在建筑施工现场管理工作中得到了一些应用，但仍然存在数据处理时效性差的问题。之所以数据处理时效性差，一方面是因为对数据处理工作不够重视，另一方面则是因为数据处理能力弱。由于建筑施工现场的各项情况均处于动态变化中，所以落后的数据信息无法为其管理提供准确的决策。

3.3 大数据分析人才不足

作为一项高新技术，大数据技术在具体的应用实践中必然需要专业人才，这点毋庸置疑。非专业人士即使经过培训，业务水平也难以在短时间内赶上专业人士，因而无法真正有效发挥出大数据技术的作用。目前，大数据分析人才仍旧是建筑行业的稀缺人才，正因为缺乏大数据分析人才，所以才造成在建筑施工现场管理领域中对大数据技术的应用不足，施工现场智慧管理目标难以实现。

4 大数据背景下建筑施工现场智慧管理的优化对策

4.1 提高大数据应用意识

首先应进一步提升大数据应用意识，加强对大数据的研究，正确认识到大数据的作用与意义，形成良好的大数据思维。在实际工作中主动应用大数据来解决问题，从而真正实现建筑施工现场智慧管理。

4.2 保证数据处理及时迅速

为确保大数据的作用能够充分发挥出来，应积极引进先进的科学技术，不断提高大数据技术的应用水平，从而最大限度保证数据处理及时迅速，得到更高的数据处理效率与质量，为施工现场智慧管理提供真正有效的数据支持。

4.3 加强大数据分析人才培育和引进

在大数据背景下的建筑施工现场智慧管理中，人力资源的价值依然是第一位的，所以当前应加强大数据分析人才的培育和引进，尽量引进应用型人才、技术技能型人才、创新创造型人才、复合型人才等，以打造出一支高素质的大数据分析人才队伍，满足实际工作需求。

5 结语

大数据背景下，建筑施工现场智慧管理的实践应用中，重点是基于大数据技术构建一个完善的建筑施工现场智慧管理系统，然后借助该智慧管理系统来开展具体的方案优化、人员管理、设备管理、材料管理、技术管理、作业指挥、环境管理以及进度管理等工作。同时还要提高大数据应用意识，保证数据处理及时迅速，加强大数据分析人才的培育和引进。