秦成龍

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在科技快速發(fā)展的背景下，集成化的管理模式對比傳統(tǒng)管理模式，可以更好的滿足現(xiàn)代化管理的需求。建筑工程智慧工地可以有效解決傳統(tǒng)工地管理模式的不足，它以工地現(xiàn)場應(yīng)用為基礎(chǔ)，在橫向上促成各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的協(xié)同化，在縱向上實現(xiàn)了不同管理級與應(yīng)用級的信息傳遞。建筑工程智慧工地的構(gòu)建可以使得管理者借助各種傳感器以及監(jiān)控設(shè)備對施工現(xiàn)場實施全方位的管控，進(jìn)而有效管理施工現(xiàn)場的人員、機(jī)具、物料等要素。與此同時，在信息收集與匯總的基礎(chǔ)上，管理者還可以借助平臺分析各類數(shù)據(jù)，并針對現(xiàn)有管理的不足有效調(diào)配資源，提高施工效率。

2 建筑工程智慧工地的架構(gòu)體系

可以將建筑工程智慧工地的總體架構(gòu)劃分為應(yīng)用層、支撐層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層以及現(xiàn)場感知層四個層級，管理人員可以在現(xiàn)場感知層借助APP應(yīng)用、Web網(wǎng)頁以及現(xiàn)場LED顯示大屏實時了解施工相關(guān)數(shù)據(jù)，把握有關(guān)動態(tài)。智慧工地的構(gòu)建推動了工地的智能化、信息化以及可視化發(fā)展。

3 建筑工程智慧工地的構(gòu)建途徑

在建筑工程智慧工地的構(gòu)建過程中，構(gòu)建集成管理模式是核心所在。所謂集成管理即借助先進(jìn)技術(shù)將工地施工過程中的各種要素相互關(guān)聯(lián)并有機(jī)整合。針對傳統(tǒng)工地中存在的碎片化現(xiàn)象嚴(yán)重、現(xiàn)場監(jiān)管力度不足、物資管理方式陳舊、人材機(jī)等管理不到位等問題，建筑工程智慧工地應(yīng)構(gòu)建統(tǒng)一化管理平臺，并將第三方應(yīng)用集成于平臺中以實現(xiàn)平臺的拓展，同時應(yīng)考慮工地管理的功能需求，在平臺下構(gòu)建智能監(jiān)控系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng)、機(jī)械管理系統(tǒng)、物料管理系統(tǒng)以及目標(biāo)管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，并基于集成管理技術(shù)將上述系統(tǒng)聯(lián)動。

3.1 智慧工地管理平臺的構(gòu)建

在集成管理模式下，管理人員的核心任務(wù)為將已有資源進(jìn)行一體化整合，并積極尋找各類資源間的動態(tài)平衡，在應(yīng)對現(xiàn)場變化的同時達(dá)成管理目標(biāo)。一般情況下應(yīng)構(gòu)建智慧工地信息管理平臺。

1）平臺集成內(nèi)容

智慧工地管理平臺可將各類子系統(tǒng)統(tǒng)籌管理，并在平臺之上構(gòu)建統(tǒng)一的管理界面、數(shù)據(jù)庫以及業(yè)務(wù)流程。智慧工地管理平臺包含物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺以及BIM技術(shù)平臺，并可以擴(kuò)展集成傳感器、硬件設(shè)備以及第三方軟件。

2）平臺業(yè)務(wù)內(nèi)容

在平臺中系統(tǒng)管理員應(yīng)對不同級別的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，以保證不同管理功能的實現(xiàn)。同時應(yīng)運用平臺實現(xiàn)信息共享，使得不同級別的用戶之間可以高效溝通。此外，平臺的界面設(shè)計還應(yīng)該滿足施工現(xiàn)場不同階段的施工要求，應(yīng)利用軟件與硬件實時記錄施工過程數(shù)據(jù)，再利用云平臺予以分析和傳輸。

3.2 現(xiàn)場智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

智慧工地系統(tǒng)從硬件設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)一步基于數(shù)據(jù)實施對施工現(xiàn)場人員、機(jī)具、物資、環(huán)境等要素的控制。

1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)借助布置于現(xiàn)場的攝像頭將現(xiàn)場實時情況進(jìn)行圖像采集、儲存并傳輸，確保管理人員可以全面透徹的認(rèn)知現(xiàn)場。同時，還可以通過人工智能主動分析數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場的安全隱患逐一識別，進(jìn)一步啟動報警接收以及發(fā)送功能，從而確保施工現(xiàn)場人員與機(jī)具的安全。

2）環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)

在“四節(jié)一環(huán)?！钡氖┕ぴV求下，為有效收集工地的溫濕度、風(fēng)力風(fēng)向、噪音以及粉塵等環(huán)境要素情況，應(yīng)將感應(yīng)器與智慧工地管理平臺集成，及時收集上述環(huán)境要素的信息，進(jìn)一步將霧炮機(jī)、報警器、噴淋等設(shè)備與智慧工地管理平臺聯(lián)動，當(dāng)現(xiàn)場噪音超標(biāo)時，報警器自動報警；當(dāng)PM2.5超標(biāo)時，霧炮機(jī)及噴淋等設(shè)備自動開啟并有效降塵。

3.3 工地人員管理系統(tǒng)的構(gòu)建

工地人員管理系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將無線通信、數(shù)據(jù)收集、人臉識別、人員活動狀態(tài)檢測等相關(guān)模塊有效集成，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至工地管理平臺。工地人員管理系統(tǒng)的構(gòu)建途徑如下。

1）實名制管理

在工人進(jìn)場之前應(yīng)開展人員實名制信息收集，并將有關(guān)信息輸入系統(tǒng)，其后向工人發(fā)放一卡通以及智能安全帽。通過一卡通，工人可以在現(xiàn)場用餐、洗浴、購物等。同時，APP應(yīng)用、Web網(wǎng)頁以及現(xiàn)場LED顯示大屏還可以實時統(tǒng)計現(xiàn)場內(nèi)部工人數(shù)量、工人的進(jìn)出場時間、各工種人數(shù)等。

2）人員培訓(xùn)管理

在工地人員管理系統(tǒng)中還集成了安全教育學(xué)習(xí)平臺，工人在平臺上的學(xué)習(xí)主要包含如下兩類：其一，在進(jìn)入工地之前，工人應(yīng)在平臺上學(xué)習(xí)工地特征、勞動紀(jì)律、安全技術(shù)措施以及操作規(guī)程等內(nèi)容，參加入場教育且考核合格后才能正式進(jìn)入工地；其二，進(jìn)入工地的工人需在平臺上在線學(xué)習(xí)實時更新的內(nèi)容，在日常學(xué)習(xí)中不斷增加知識儲備、提高職業(yè)操守。

3）監(jiān)控管理

在進(jìn)入工地時，工人應(yīng)佩戴專屬安全帽，并在人臉識別技術(shù)的檢測下方可進(jìn)入工地閘機(jī)口；在工人施工作業(yè)時，管理人員可以借助智能安全帽中植入的智能芯片及時了解工人所處位置及其活動軌跡，進(jìn)而實現(xiàn)實時監(jiān)控管理。

4）考勤管理

在工地人員管理系統(tǒng)的管理下，工人每進(jìn)出現(xiàn)場一次即打卡一次，因此可以將每個工人的工作時間以及進(jìn)出場時間詳細(xì)記錄，同時可以利用植入芯片查看每個工人在施工作業(yè)時的活動軌跡，使得考勤記錄更加科學(xué)、準(zhǔn)確，進(jìn)而防止勞資糾紛的發(fā)生。

5）用工分析

工人的數(shù)量、位置、活動軌跡等數(shù)據(jù)可以實時更新至智慧工地管理平臺，通過平臺的進(jìn)一步統(tǒng)計分析，管理者可以統(tǒng)籌性的把握工人的分布狀況以及工作狀態(tài)。在這個基礎(chǔ)上，管理者可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，掌握施工現(xiàn)場的勞動力分布熱點以及用工峰值，進(jìn)一步妥善安排現(xiàn)場不同工種的工人數(shù)量，將生產(chǎn)力最大化提高、將窩工損失最大化減少，在保證施工質(zhì)量、進(jìn)度和安全目標(biāo)的同時將工地耗用的人力降至最低。

3.4 工程物料管理系統(tǒng)的構(gòu)建

一般來說，工程物料管理系統(tǒng)需與視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成，并在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，實施對于物料的全面動態(tài)管控。

1）物料采購管控

將工程物料管理系統(tǒng)與BIM平臺聯(lián)動，進(jìn)一步將BIM平臺中的模型導(dǎo)入工程物料管理系統(tǒng)，系統(tǒng)識別模型后快速生成準(zhǔn)確的物料需求量清單，克服了人工統(tǒng)計方式存在的速度慢、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低等問題。相關(guān)工作人員可以依據(jù)物料需求量清單擬定物料采購計劃，并依據(jù)計劃在平臺上完成線上下單，進(jìn)一步在平臺上實時了解物料的物流狀態(tài)。

2）物料驗收管控

在物料驗收環(huán)節(jié)，平臺可以大幅度提高稱重物料的過磅效率，實現(xiàn)車牌自動識別，并將原始單據(jù)、質(zhì)量證明等關(guān)鍵材料拍照留證；也可以利用移動APP實施對非稱重物料的收料，例如實施對非稱重物料的采購、調(diào)入、直入直出等。此外，還可以利用移動APP快速盤點工地物質(zhì)，克服了傳統(tǒng)手動盤點效率低、耗時長、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差等不足。

3）物料現(xiàn)場管控

將視頻監(jiān)控與工程物料管理系統(tǒng)聯(lián)動，進(jìn)而實施監(jiān)控物料的存放情況。具體來說，應(yīng)依據(jù)施工現(xiàn)場平面圖存儲物料，在物料存放區(qū)布設(shè)電子標(biāo)識牌，并依據(jù)存取情況及時更新電子標(biāo)識牌。同時，應(yīng)基于平臺反饋的物質(zhì)存取數(shù)據(jù)將物料的數(shù)量以及成本進(jìn)行統(tǒng)計核算。此外，當(dāng)現(xiàn)場實施抽檢或突發(fā)異常情況時，應(yīng)調(diào)動實時監(jiān)控系統(tǒng)，查看監(jiān)控錄像，進(jìn)而實施對于物料的全面現(xiàn)場管控。

3.5 機(jī)械設(shè)備管理系統(tǒng)的構(gòu)建

1）機(jī)械設(shè)備監(jiān)控

在工地安全管理范疇中，保證機(jī)械設(shè)備的安全至關(guān)重要，因此，機(jī)械設(shè)備管理系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，利用攝像頭和各類傳感器收集現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步利用微電子技術(shù)、高精度定位等技術(shù)以及無線通信技術(shù)將現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)更新至智慧工地管理平臺，機(jī)械設(shè)備操作人員及安全員通過平臺即可了解機(jī)械設(shè)備的實時工作信息以及運轉(zhuǎn)情況，實現(xiàn)了對于機(jī)械設(shè)備的全過程跟蹤。

2）機(jī)械設(shè)備信息管理

機(jī)械設(shè)備管理系統(tǒng)可以將工地機(jī)械設(shè)備的品種、數(shù)量、型號、維護(hù)保養(yǎng)情況、運轉(zhuǎn)情況、管理及操作人員信息一一統(tǒng)計并記錄在案，并將上述信息實時匯總至智慧工地管理平臺，確保機(jī)械設(shè)備信息管理的及時性和準(zhǔn)確性。

3）施工電梯管理

通過在施工電梯植入的人臉識別模塊有效驗證操作人員，避免閑雜人等操作施工電梯；通過在施工電梯內(nèi)設(shè)置的高清顯示屏，方便操作人員及時了解施工電梯運轉(zhuǎn)情況，并實時監(jiān)控施工升降機(jī)；通過在施工電梯內(nèi)植入的警報器，對于操作人員的違規(guī)操作及時制止并發(fā)出警報，確保施工電梯的安全使用。

4）施工塔吊管理

通過在塔吊植入的人臉識別模塊有效驗證操作人員，避免閑雜人等操作塔吊；通過在塔吊上布設(shè)的感應(yīng)器及時將起重量、起重力矩、起升高度、回轉(zhuǎn)角度、幅度、風(fēng)速、倍率等關(guān)鍵信息予以收集，便于操作人員把握塔吊運轉(zhuǎn)狀況。當(dāng)感應(yīng)器識別到塔吊吊裝重量超標(biāo)或者風(fēng)速過大時，會及時發(fā)出警報便于操控人員采取應(yīng)急措施。對于群塔作業(yè)的情況，通過在塔吊吊鉤部位布設(shè)高清攝像頭，確保操作人員了解吊運范圍，避免相鄰塔吊大臂發(fā)生碰撞。

3.6 工程目標(biāo)管理系統(tǒng)的構(gòu)建

1）目標(biāo)計劃管理

通過構(gòu)建BIM模型，將施工耗材、施工時間以及施工成本等信息集成于BIM模型當(dāng)中。借助BIM軟件模擬施工過程，進(jìn)而確定建筑工程的安全、質(zhì)量、成本、進(jìn)度目標(biāo)，同時合理布局施工平面并將施工資源優(yōu)化配置，進(jìn)一步擬定科學(xué)的施工計劃并制定合理的施工方案。

2）計劃執(zhí)行監(jiān)控

借助視頻監(jiān)控全面把握施工現(xiàn)場的管理及作業(yè)情況，統(tǒng)籌把握四大目標(biāo)，在確保安全的前提下，盡可能的提升質(zhì)量、縮減成本、縮短工期。具體來說，①可以借助人工智能技術(shù)，由平臺自主分析圖像，將施工現(xiàn)場人的不安全狀態(tài)以及物的不安全狀態(tài)逐一識別并予以預(yù)警。例如臨邊洞口防護(hù)不足、工人高空作業(yè)安全措施不到位等不安全狀態(tài)。②借助平臺實時對比施工實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度，當(dāng)實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度存在過大偏差時，應(yīng)及時制定糾偏措施并予以落實。③有效控制施工過程中的具體操作，借助人工智能技術(shù)，由平臺自主分析工人作業(yè)圖像，及時識別工人的違規(guī)操作并予以反饋。④利用平臺實時監(jiān)控物料的存取情況和工人的作業(yè)情況，有效減少材料浪費的情況，并降低窩工現(xiàn)象發(fā)生的概率。

3）目標(biāo)統(tǒng)籌管理

工程目標(biāo)管理系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的支撐下，收集并分析歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)有信息，考慮到建筑工程涉及的內(nèi)容復(fù)雜、工種繁多，因此工程目標(biāo)管理系統(tǒng)應(yīng)注重管理工作的協(xié)調(diào)性，充分考慮施工現(xiàn)場安全、進(jìn)度、質(zhì)量、成本管理四大目標(biāo)存在的對立統(tǒng)一關(guān)系，權(quán)衡其中的利弊。在目標(biāo)管理過程中借助BIM模擬施工、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，分析各類施工影響要素、不斷尋找四大目標(biāo)之間的平衡點，本著統(tǒng)籌管理的原則落實對于四大目標(biāo)的動態(tài)控制。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，我國已有部分建筑工程嘗試構(gòu)建智慧工地，但在實踐過程中仍然存在著諸多不足，具體如下：①施工企業(yè)的人才類型大多集中于工程管理與技術(shù)型人才，在信息管理人才方面較為缺少。②智慧工地的構(gòu)建前期會耗用大量的資金，對于企業(yè)造成較大經(jīng)濟(jì)壓力。③國內(nèi)尚未制定智慧工地的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，且智慧工地構(gòu)建的有關(guān)技術(shù)尚且不成熟。在未來，隨著業(yè)內(nèi)對于智慧工地的不斷認(rèn)可，越來越多的企業(yè)會加入到智慧工地的研究與實施中來。在國內(nèi)人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，智慧工地涵蓋的內(nèi)容將會越來越廣泛，新型智能機(jī)器作業(yè)將逐步取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)，且智慧工地的管理模式將從對于“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的管理轉(zhuǎn)變?yōu)閷τ谥R和數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理。在智慧工地的推廣過程中，建筑工程的施工效率將會大幅度提升、工地安全將得到最大化保障，最終將促成國內(nèi)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。