基于AI的工程质量监理辅助系统研究

王婷杰，钟海荣，王 博（上海建科工程咨询有限公司， 上海 200032）

0 引 言

“十四五”规划中明确提出要推动高质量发展，建筑业作为国民经济的重要物质生产行业，逐步与人工智能（Artificial Intelligence，AI）等技术相结合，不断朝着智能化方向发展。监理管理是工程建造中必不可少的一环，其现场管理方式的数字化革新具有重要的意义。实际工程中，监理管理的工作量往往较大，不可控因素也很多，监理人员素质良莠不齐，建筑质量往往难以全面把控。当前AI及5G技术的兴起，为监理行业的信息化管理提供了新的思路，AI技术的应用已成为智能建筑的重要发展趋势[1]。

近年来，基于AI技术的智慧工地管理系统的研究和实践不断增多，AI技术中的人脸识别、图像识别等功能的优势日益凸显[2]。智慧工地平台大多是基于科学信息共享、智能优化决策以及现场安全监测方面的研究，面向的目标群体一般为业主、施工单位、监理单位、设计单位等工程建设的多方主体，对现场监理质量管理辅助的针对性相对不强。提高监理技术服务智能化水平，需要结合不同监理项目的具体特点，开发符合现场质量管理需求的信息化软件系统[3]。针对监理施工管理的流程和特点，研发基于AI技术的监理辅助App，可以更好地促进监理工作的数字化、可视化和精细化。

1 AI技术及手机App监理辅助系统概述

1.1 AI技术概述

AI是研究开发模拟、延伸和扩展人的智能的一门新技术科学。AI技术包含图像识别、语言识别、自然语言处理、专家系统、机器人等功能，可以通过智能化设备来模拟人类思考；同时具有自我学习能力，可以在学习过程中不断适应、改变和完善。与智能化高、功能强大、自适应性强的AI技术相结合，是建筑行业监管领域的重要发展趋势。

1.2 手机App监理辅助系统概述

人工智能、大数据、物联网、数据仓库等移动互联网技术的发展，为监理信息化管理工具的开发和应用提供了技术保障。手机App具有管理系统先进、数据来源广泛、内容丰富多样、信息发布速度快、使用方便等优势。手机App与监理管理工作的结合，可以更好地满足现场管理需求，通过应用程序内功能模块的设置，大大提高监理质量管理的效率：App将实现定点定项的规范、图纸及技术指导文件查阅、基于图像识别的材料验收、工程质量检测辅助，工程质量问题实时信息录入、问题原因及解决方案参考提示、问题闭环消息提醒、管理过程信息微信分享、在线交流、打卡考勤、数据输出、每日学习推荐等功能，从而加快问题的闭环处理，提高监理质量管理工作的及时性、完整性和准确性。

2 基于AI技术的监理辅助系统发展现状

整体而言，当前建筑行业中，先进的信息化技术相对缺乏[4]。很多建筑工程供地面积大、设备分散、作业流程琐碎、人员混杂，现场往往存在秩序混乱、管理困难等痛点。提高工地管理效率、保证施工质量、建设“智慧工地”成为当前建筑业的迫切需求[5]。“智慧工地”致力于结合AI技术，解决当前工程现场管理困难的问题，如依靠人脸识别技术加强人员管控、利用图像识别技术辅助质量验收、借助后台大数据分析代替手工记录等[2]。围绕现场人员、机械、材料等资源的管理[6]，将互联网技术、深度学习模型等与工程实际相结合，同时通过环境监测系统、劳务实名制系统、隐患智能预警系统等模块，实现人员、设备、物资的调度和项目进度、质量、安全等的全方位监管，从而有效提升工程的信息化管理水平。

目前，监理行业对信息管理系统的应用相对较少，AI技术与监理智能化管理的结合也不够充分。监理模式仍主要停留在传统人工巡视、旁站、质量验收以及手工记录的层面上。由于缺少智能化的辅助设备，现场监理往往存在工作量大、工作效率偏低、随机性强、对监理人员素质依赖度较高等问题。

近年来，随着互联网技术和移动通信技术的发展，工程现场质量管理App的研发应用取得了显著突破。很多工程企业结合自身管理需求，开发出了具有行业特色的手机App，并已取得一定的应用成效。浙江城建集团[7]开发的“掌上工程”管理系统，运用了互联网思维，与已有OA办公系统无缝连接，实现了整改通知及时发送、规范图纸随时查询、过程图片影像记录、关键数据采集分析、整改情况动态管理等功能，高效完成了施工管理PDCA循环，目前已成功应用于昆山九方城市花园等项目；金茂集团[8]推出的“金茂质检”App，通过PC端以及后台的搭建，实现了七大模块、图纸定位、照片涂鸦、检查分类四大功能，有效地应用于实际项目并提高了质量管理的科学性；长江工程监理咨询有限公司[9]开发了基于Android系统的地下水监测工程辅助App，通过人员权限开放、监测点查询、信息上传与审批、综合查询等功能设置，实现了施工过程有关信息快速、准确地记录和传输，从而及时掌握材料及构件是否符合、人员是否认真履职、质量是否把控严格等情况信息，有效提升了项目管理的标准化和信息化程度；湖北某水库管理局[10]应用的日常巡检移动App，实现了日常巡检、险情上报、水政巡查等功能的信息化管理，有效提高了水利工程巡检业务执行力，呼应了该单位电子留痕的管理理念；中铁十六局集团[11]也将手机App与施工管理结合，实现了项目信息管理、用户管理、项目管理文件查阅等功能，在浙江甬台温高速公路项目中有效辅助完成了隐患管理、日常管理等工作；基于阿里巴巴集团[12]研发的钉钉App，通过设置办公管理、现场监理工作、知识管理、信息交流四个模块，提升了监理管理的信息化管理水平，并致力于未来分层次、分阶段地赋能监理服务。综合已有研究，现场质量管理App中AI技术的融入深度相对不足，且大多集中在用户管理模块中的人脸识别功能以及现场问题录入的语音输入功能等方面。

3 监理辅助系统未来发展方向

扎根工地现场，结合质量管理实际工作的需求，是未来监理质量辅助系统研发的关键。未来监理辅助系统将朝着规范化、精细化和智能化的方向发展，具体包括以下几个方面。

（1）完善管理系统，加强项目信息管理和用户管理。支持按照实际工程项目添加项目信息和监理管理人员。依据项目实际情况，添加钢筋工程、模板工程、混凝土工程等具体施工内容模块，同时通过项目监理人员的注册、身份认证和添加特权等功能，对用户进行兼容性的“定向开放”，实现日常管理的分级审批、管理严格、责任明确，从而保证系统的安全和高效。

（2）设计特色模块，针对性辅助现场监理质量管理。基于AI图像识别、语音识别等技术，通过知识管理、日常巡视、材料管理、质量验收、旁站管理、信息管理等模块的构建，实现质量管理过程中的规范图纸以及方案细则的随时查询、验收要点及注意事项提示、移动终端图像识别辅助扫描验收、成果识别、质量问题预警提示、质量问题语音输入、水印相机拍照上传、离线数据保存、问题上传及闭环提醒、过程管理信息微信分享、文档资料输出存档及打印等功能，保证监理质量管理的精细化和科学性，最大程度地减少因监理人员自身专业水平较低、复杂环境下操作不便而造成的工程质量问题，同时大幅提高现场管控的效率。

（3）采用先进主流开发技术，研发统一、开放、可拓展的质量管理辅助系统。深度融合互联网思维与监理领域管理，结合AI技术的优势，建立简捷、直观、可操作性强的手机应用软件系统。保证良好的开放性，提供App应用系统与其他外围系统的接口标准和方案，预留多系统接口，系统逐步升级，实现多子系统全面集成，同时也要确保目前市场各主流品牌机型的安装、稳定运行以及后续的扩容和更新。注重对App知识内容的不断优化，结合大数据、区块链技术，不断拓宽和完善知识信息的采集渠道，通过后台录入、自动采集、在线交换等多种方式，保证App内知识库的不断更新和补充。建立完善的技术保障体系，使系统稳定运行，同时具有较强的容错能力、个性化定制能力和后续开发能力。

4 结 语

综合已有研究成果，大多质量管理辅助App在现场管理方面效果良好，尤其通过问题上传、跟踪整改等功能，在一定程度上起到了辅助作用。未来，如何充分结合AI技术优势，将App的功能设计与监理的实际工作任务紧密贴合，指导专业素质参差不齐的监理人员进行专业、及时的质量管理，是监理管理辅助App功能设计的重要方向。从这个角度而言，图纸规范、方案细则等的导出只是基本功能。更重要的是，App要依靠强大的AI技术、大数据、区块链、物联网等技术，通过语音识别、图像识别、自我深化学习等功能，不断提供实操性的监理工作方法，对工程现场实际管理流程进行技术指导，从而促进监理企业的转型升级，提升内部信息化管理水平。