建筑施工现场管理中智慧工地自动化系统的应用

阮翠玲

（中时讯通信建设有限公司，广东广州 510091）

1 智慧工地自动化系统的概念

1.1 基本概念

智慧工地自动化系统，是工程管理人员通过虚拟现实技术、BIM 技术等现代信息技术，科学管理工程资料传送、材料采购、施工人员等工作，建立信息共享平台、实时监控平台，提升建筑施工效率、质量及安全。

1.2 智慧工地自动化系统应用的重要性

（1）提升施工现场的管理效率。在管理建筑施工现场，该系统可有效传递、共享施工信息，促进工程顺利开展。施工人员实时接收并发送现场管理数据，确保各部门沟通的有效性，提升施工现场的管理效率。

（2）降低施工事故率，实时监控建筑施工现场，记录施工人员的操作行为，提前预防潜在的安全事故。利用智慧工地自动化系统，可以完成部分施工任务，降低安全事故率。

（3）优化建筑施工方案。施工之前，施工人员借助BIM 技术模拟施工，预防施工过程的潜在问题，如环境影响、人为影响因素，均可以提前制订预防性措施，最大限度提升建筑施工效率。

（4）增加施工企业的经济效益。将智慧工地自动化系统应用到施工现场，可以正常开展施工项目的建设任务，提前预防潜在问题，加大各部门的沟通力度，进一步提升现场施工效率，增加经济效益。

2 目前建筑施工现场管理存在的问题

2.1 部门信息传输时效性不足

建筑施工现场管理工作应当落实到施工全过程，这涉及到复杂的管理内容，并且要层级上报施工现场的数据信息，增加了管理难度。当前，部分施工企业仍然沿用传统的管理模式，以人力记录和整合数据，以文本方式共享信息，延长了信息传递时间。经过层级传递，还会增加数据信息的丢失率。施工管理人员未掌握施工现场的具体情况，严重影响施工流程的完善性，耽误工程进度。

2.2 传统管理模式的安全隐患大

建筑施工人员多以农民工为主，文化水平普遍较低，安全意识薄弱，且施工现场沿用传统的管理模式，缺乏实时监控机制、施工防护措施，增加了现场施工的安全隐患。

3 智慧工地自动化系统在施工现场管理中的应用

智慧工地信息系统，涉及到监管平台、数据中心、信息采集，其系统框架如图1所示。

图1 智慧工地信息系统

3.1 项目信息

项目信息功能主要是动态录入、查询、编辑各项基本信息，查询各类施工文件的信息，存储人员信息。

3.2 人员管理

（1）实名制管理。在人员管理体系中，实名制管理，不仅能加强人员的约束能力，还可以规范项目管理，降低风险系数。

（2）人员追踪定位。基于应用场景要求，通过定位技术采集人员实时的位置信息，明确各区域分配的人员情况。如果发现无关人员进入施工现场，系统会发出警报声，维护现场安全。

（3）门禁考核管理。该功能要联合实名制管理，使用智能闸机、移动考勤软件，自动化管理人员考勤。通过门禁考核管理，还可以抓拍现场人员的打卡过程，降低考勤管理难度。还能查询人员进出现场的时间，通报考勤天数不达标的人员。

（4）人员安全教育。利用虚拟现实技术开展安全教育，降低安全事故率，比如打造虚拟现实场景、演示坍塌事故、高处坠落事故等。同时，要完善实名制安全教育记录系统，强化人员管理效果。

3.3 特种设备管理

（1）升降机管理。通过升降机安全监控管理子系统，实时监控运行情况，查询历史数据，动态显示升降机的工作参数图表，包括载重量、提升高度、额定能力等。当系统检测出现超限超载情况时，平台向责任单位传输报警信号。

（2）塔吊管理。塔吊管理子系统能够以图表的形式动态显示塔吊的运行情况，结合系统分析的预警数据，实时动态监测防碰撞。系统支持远程控制功能，可随时查看塔吊吊钩的监控视频，避免发生盲吊、隔山吊所导致的事故。如果监测出超载或超限问题，平台将传输报警信号。

3.4 安质管理

（1）排查安全隐患。通过该项功能的子系统，自定义安全隐患排查清单，巡检人员通过移动端上传现场发现的安全隐患，自动生成整改单，发送至责任部门，由责任部门整改并上传整改情况，最后闭环发送巡检部门。巡检部门根据整改依据进行复查，保证整改的到位性。完成复查后，应当明确合格指标。如果审查未通过，则要求责任部门继续整改。

（2）视频监控。通过视频监控子系统，可以实时查看系统监控视频，多个监控画面同步回放。传统监控系统虽可展示多个画面，但无法提供详细监控点位，可利用倾斜摄影技术还原施工现场，现场摄像头以锚点方式关联展示，实时调取现场监控画面。

（3）质量问题检查。利用质量问题检查子系统，以不同形式上传现场检查的质量隐患，向责任部门推送整改单查看整改情况。同时统计问题整改、质量检查、问题预警，以报表方式导出。

（4）临边防护。在危险性较高的临边区域设置红外探头，通过红外光束在边界形成保护网。如果无关人员接近警示区域，则能立即警示，并提示施工人员注意安全防护。系统桌面端位置设置报警提示，实时向责任部门推送报警信号。

（5）深基坑监测。监测内容包括地下水分布、深层土体位移、支护体系等。通过深基坑监测子系统，实现监测深基坑施工全过程，系统分析监测数据，实时推送预警信息，预防安全事故，降低安全风险系数。如发现异常情况，子系统可向责任部门推送报警信号。

（6）高支模监测。在高支模系统上设置传感器，动态监测高支模施工模板的支架系统变形、模板沉降、整体位移、立杆轴力等情况，避免安全事故。高支模监测子系统能够监测、分析、预警数据，特别是立杆水平位移、模板不均匀沉降、支撑体系倾斜、立杆轴力等参数。当发现异常数据时，实时推送报警信号至责任部门。

（7）高边坡监测。高边坡地震灾害的危险性较大，很有可能引发恶性事故，因此边坡稳定性需要实时动态监测，评估周边建筑物的灾害影响。通过高边坡监测子系统，包含实时监测功能、数据分析功能，全方位监测降雨量、位移等危害，如果发现异常监测数据，要向责任部门推送报警信号。

（8）智能测量。为了消除传统测量方式的弊端，以智能测量工具进行检测，自动读取、传输测量数据，判断质量隐患，提升测量工具的智能化水平，减少人员的劳动强度，形成高效的检测模式。

（9）大体积混凝土温度测量。通过自动采集传输大体积混凝土的温度信息，包括环境温度、混凝土内外部温度差、浇筑体温度峰值等。当监测数据超过温度控制阈值，则推送报警信号至责任部门。

（10）车辆进出管理。通过电子与信息技术对进出工地车辆实现实时在线管理，动态采集车辆进出场信息，随时查询车辆进出运行记录。车辆离开施工现场时，自动识别并开启道闸，记录车辆进出场时间，保证车辆通行的安全性。

3.5 环境管理

（1）预警灾害性天气。通过天气预警子系统，联动预报预警资料、基础探测资料，及时预警灾害性天气，降低灾害性天气的影响。

（2）扬尘与噪声监测的应用。通过监测子系统对工地监测点的噪声和扬尘数据进行监测，综合查询各项环境参数，预警环境超标情况，进行统计分析。当监测发现空气污染超标，系统会联动除尘设备，并向责任部门推送报警信号，提示工程人员更改作业方式，做好降噪防尘工作。

3.6 物料管理

（1）采用棒材计数方式。通过计算机视觉系统、智能终端设备拍摄和选取照片，通过图像信息处理技术，智能识别棒材数量。参考图像时间查询相关验收记录，获取准确的主材查验结果。

（2）地磅称重方式。现场验收大宗物料时，以传感器称重，所有车辆明确货物重量。地磅称重子系统，参考实际情况查询数据，明确车辆班次，进出场时间，组合查询多个条件。

（3）出入库管理。利用出入库管理子系统，参照供货清单生成二维码，通过二维码扫描，记录设备材料的出入库情况，形成统计报表。

3.7 特色应用管理

（1）基建期的数字化移交管理。在项目设计环节建立BIM 模型，以通用模型方式细化复杂节点、重难点部位，优化施工方案，模拟施工工艺水平，确定技术工艺、施工方案的可视化交底。参照施工过程采集的信息，搭建数字化移交平台，保证达到施工管理要求。完成工程建设之后，移交数字产品、实体工程，保障后续工作开展的实效性。

（2）动态模拟施工进度。使用软件编制计划表格，提取工程名称信息，将提取信息显示为进度计划甘特图（图2）。基于BIM 模型，使用不同颜色推演构件生产到使用的全过程。按照施工完成度，参考构件信息的录入时间，对比计划进度、实际进度，推送预警信号。

图2 A工程施工进度计划

（3）无人机的动态巡检。通过无人机巡检子系统，提前设定无人机的飞行路线，将视频资料传送至终端平台，及时应用到安全隐患监测、进度管控等施工工序中。该子系统可以实时上传、存储、展示主流视频文件，在移动端、桌面端实时播放。

（4）监测实景物联。采用三维激光扫描技术、倾斜摄影技术，采集空间外形轮廓数据，重构建筑模型，与BIM 模型进行对比，确保工地场景的高精度，对施工现场进行动态化管理。

4 智慧工地自动化系统的应用优势

4.1 获取现场信息，减少安全隐患

利用智慧工地，系统可以全方位采集施工现场的信息，监控和分析工程状态，防止多方信息上报所致的信息传输效率低的问题。利用智能安全帽、视频监控、图像处理技术、人体姿态检测技术，实时检测施工人员的行为，减少施工现场的安全隐患。在建立施工安全保障体系时，应当保证施工安全系统的先进性，落实精细化管理模式。同时要保证施工现场信息的准确性，加大安全监管力度，细化监管机制。

4.2 处理信息分散与丢失问题

施工企业注重信息系统的优化，施工现场信息化，主要是采集、传输、使用施工过程的数据信息，将施工过程转变为数据，既可保障信息传输效率，又能提高信息使用效率。施工企业要提高总体管理水平和企业效益，需研发信息化软件，同时要制订严格的BIM 标准，确保各项目参建方可以向BIM 平台传输、共享项目数据，通过BIM 技术改善信息化管理弊端，避免信息冲突、信息孤岛等问题。

4.3 处理施工命令传递失误问题

施工管理人员需优化命令传递流程，在工程施工全过程中，BIM 技术可以保证各应用软件、各项目参建方信息传递的准确性。施工管理人员采用图像处理技术、人体检测系统、智能安全帽技术，进行全面采集、传输、反馈突发事件的信息，搭建移动信息交互平台，通过移动终端传送施工命令，尽量避免工程延期与返工现象。

5 结束语

综上所述，智慧工地的自动化系统可以实现施工现场的智能化管理，提高施工管理的精确化、实时化水平。结合建筑工程项目与智能化管控数据，能够确保施工现场管理的三维可视化效果，引入智慧工地自动化系统，可以加强项目参建方的沟通与协调力度。在今后发展中，还要深入探索智慧工地自动化系统的内涵，学习和掌握现代管理模式，加大施工现场、工地智慧元素的关联性。