朱玲紅 龍一玢 中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司江西省分公司 南昌市 330000

朱浩 南昌市智慧平臺建設管理有限公司 南昌市 330000

0 引言

新冠疫情雖還未徹底結束，世界各國已著手重啟經(jīng)濟，率先控制住疫情的中國拉開了新基建大幕。建筑行業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，伴隨行業(yè)發(fā)展愈漸成熟，傳統(tǒng)建筑實施建造在安全實施監(jiān)管、工程質(zhì)量監(jiān)管、工程進度管理、關鍵人員管理等方面存在的問題時有暴露。在新基建大潮下，經(jīng)濟加速轉(zhuǎn)型升級, 集成了5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等一系列最先進技術的智慧工地平臺應用，將使得建筑業(yè)與通信業(yè)進一步緊密結合，這將對未來建筑業(yè)產(chǎn)生顛覆性影響，真正解決建筑工地現(xiàn)在的痛點。

1 探究背景

隨著我國城市化進程的不斷推進,建設工程規(guī)模也將繼續(xù)擴大規(guī)模，如果加強施工現(xiàn)場安全管理，降低事故發(fā)生頻率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工，提高建筑工地質(zhì)量，仍然是擺在各級政府、業(yè)界人士面前的一項重要研究課題。

2017年住建部《十三五建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（ 建市[2017]98號）文中提到：

◎ 全面提高建筑業(yè)信息化水平：著力增強BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術集成能力，初步建成一體化行業(yè)監(jiān)管和服務平臺。

◎ 建立完善建筑施工安全監(jiān)管信息系統(tǒng)：實現(xiàn)施工企業(yè)、人員、項目等安全監(jiān)管信息互聯(lián)共享，提高施工安全監(jiān)管水平。

◎ 加強信息化基礎設施建設：在施工現(xiàn)場建設互聯(lián)網(wǎng)基礎設施，廣泛使用無線網(wǎng)絡及移動終端，實現(xiàn)項目現(xiàn)場與企業(yè)管理的互聯(lián)互通強化信息安全，完善信息化運維管理體系。

2018年住建部發(fā)布《建筑工程施工現(xiàn)場監(jiān)管信息系統(tǒng)技術標準》，其中指出“智慧工地”建設的指導性標準，是加強對施工現(xiàn)場監(jiān)管、規(guī)范施工現(xiàn)場作業(yè)行為的重要規(guī)程。

2020年國務院安委會《全國安全生產(chǎn)專項整治三年行動計劃》中指出：

◎ 加快安全監(jiān)管信息化建設：采用“互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)”模式，綜合利用電子標簽、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，推進集約化可視化安全監(jiān)管信息共享平臺，推動實現(xiàn)國家、省級、市級平臺互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)同步、業(yè)務協(xié)同，提升城市綜合管理服務智能化水平。

◎ 落實各方主體責任和監(jiān)管責任：強化政府對工程建設全過程的質(zhì)量監(jiān)管，健全省、市、縣監(jiān)管體系，不斷推行“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)管”模式，加強工程質(zhì)量監(jiān)督隊伍建設。

2 建筑工地的痛點分析

建筑項目現(xiàn)場實施一直存在著諸多痛點：

◎ 重點生產(chǎn)過程不規(guī)范：工地揚塵污染噪聲大。

◎ 工程質(zhì)量監(jiān)管：鋼筋、混凝土等材料檢測無法有效管理、高支模、深基坑質(zhì)量無法保證。

◎ 工程進度管理：政府巡查人員無法全方位監(jiān)管，無法第一時間掌握施工動態(tài)和進度。

◎ 關鍵人員管理：項目關鍵人員、監(jiān)理到崗無法管理，勞務人員考勤無法管理。

◎ 項目溝通協(xié)調(diào)：政府、參建方協(xié)同溝通效率低、項目管理過程數(shù)據(jù)不具有可追溯性。

◎ 建設運維管理:政府、建筑企業(yè)信息化運維成本高,無法發(fā)揮積累的建筑施工過程數(shù)據(jù)價值。

建筑工地管理亟需借助于現(xiàn)代社會領先的通訊方式、網(wǎng)絡技術以及信息資源等，對管理工作的層次重新進行整合，達到通過科學化的方式，最大限度地降低錯誤情況的出現(xiàn)，提升建筑工程管理效率和管理水平的目的。

3 基于5G與大數(shù)據(jù)技術的物聯(lián)網(wǎng)智慧工地平臺應用思考

3.1 智慧工地平臺功能介紹

圍繞質(zhì)量、安全、環(huán)保、進度、文明五大要素，采用5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代技術，構建“5G人機料環(huán)協(xié)同”為核心的智慧工地平臺，為政府監(jiān)管部門、建設單位、施工單位解決工地安全施工監(jiān)管、質(zhì)量監(jiān)管、關鍵人員監(jiān)管、工程進度監(jiān)管等痛點問題。

圖1 智慧工地平臺功能

工程管理方面，智慧工地平臺建設包括投資管理、項目管理、BIM管理、信息管理等功能模塊，工程建設單位可以通過平臺準確了解工地現(xiàn)場的狀況，有效提高項目管理效率。

智慧工地平臺重視建筑工地人-機-環(huán)境的關系和人機安全，把人既看成管理對象，又看成管理動力，強化管理的內(nèi)在邏輯及驅(qū)動力。平臺具備人員管理、機料管理和環(huán)境管理功能，可使管理動作前置，實現(xiàn)從事后被動補救到事前主動預防的轉(zhuǎn)變，并實時對事故預警、報警，防患于未然。

◎ 人員管理方面，通過人員定位,考勤等功能有效管控施工人員的進出場，通過視頻監(jiān)控和危險行為AI分析功能模塊掌握現(xiàn)場施工人員和管理人員工作狀態(tài)，使得工地更加安全。

◎ 材料、機械設備方面，通過塔吊、升降機、高支模、深基坑監(jiān)測、機械和車輛監(jiān)測，做到實時管控，對進場物料跟蹤管理，合理安排機械進出場，杜絕物料浪費毀損，防范設備安全隱患。

◎ 工地環(huán)境檢測方面，依靠噴淋聯(lián)動、沉降監(jiān)測、混凝土監(jiān)測、建筑結構監(jiān)測、渣土車清洗監(jiān)控等功能模塊提升環(huán)保治理和管理效率和效果，切實緩解建筑施工并且減少施工項目帶來的污染環(huán)境問題。

建筑工程監(jiān)管單位借助智慧工地的監(jiān)管系統(tǒng)可在任何時間、任何地點根據(jù)授權查看施工現(xiàn)場實時情況并進行監(jiān)管。

3.2 平臺架構與技術應用

3.2.1 平臺架構

基于5G與大數(shù)據(jù)技術的物聯(lián)網(wǎng)智慧工地平臺主要由感知層、網(wǎng)絡層、平臺層、業(yè)務層和用戶層組成，采用先進的云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術，將閘機、門禁、施工升降機、塔吊等設備作業(yè)產(chǎn)生的動態(tài)情況、工地周圍的視頻數(shù)據(jù)、渣土車位置、速度信息及時上傳給工地現(xiàn)場管理平臺和運營監(jiān)測平臺，實現(xiàn)勞務、安全、環(huán)境、材料各業(yè)務環(huán)節(jié)的智能化、互聯(lián)網(wǎng)化管理。

圖2 智慧工地平臺架構圖

平臺對施工現(xiàn)場所采集的各種數(shù)據(jù)通過專業(yè)建模作定性和定量分析，為項目監(jiān)管科學決策提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2.2 主要技術應用

（1）5G邊緣計算

移動邊緣計算(MEC) 是5G的關鍵技術。由于建筑行業(yè)的特殊性，工地安全生產(chǎn)中所需的實時的監(jiān)測技術主要依賴視頻監(jiān)控和無線傳感技術來實現(xiàn)，采用有線方式建設大大增加初期建設成本，而借助運營商的無線網(wǎng)絡又會造成流量成本的負擔以及受到網(wǎng)絡傳輸不穩(wěn)定因素的影響。為此，MEC 技術提供了計算處理、存儲緩存、虛擬交換等功能，也提供了分流、規(guī)則管理、DNS解析、第三方應用托管、服務提供等功能，創(chuàng)造出一個具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務環(huán)境，加速網(wǎng)絡中各項內(nèi)容、服務及應用的快速下載。

圖3 MEC數(shù)據(jù)傳輸示意圖

（2）數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)

建設體系化的數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲中心，統(tǒng)一工地數(shù)據(jù)標準、統(tǒng)一基礎數(shù)據(jù)模型和加工數(shù)據(jù)模型、統(tǒng)一數(shù)據(jù)加工處理，統(tǒng)一ETL管理、元數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)架構規(guī)范等，打通智慧工地平臺各功能模塊的數(shù)據(jù)流通渠道,實現(xiàn)施工現(xiàn)場機具、設備、物資材料、環(huán)境的全要素數(shù)據(jù)監(jiān)測，最終達到采集數(shù)據(jù)、同進同出數(shù)據(jù)與施工業(yè)務數(shù)據(jù)的全面融合。

3.3 平臺技術創(chuàng)新點及亮點

3.3.1 技術創(chuàng)新點

（1）建筑設施全接入

平臺可支持高支模、深基坑、施工升降機、塔吊、物料平臺等多種建筑設施5G物聯(lián)設備全面接入。

（2）數(shù)據(jù)標準化接入

采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)標準，實現(xiàn)跨行業(yè)、跨部門、跨平臺的數(shù)據(jù)信息交互，數(shù)據(jù)與智慧城市無縫對接。

（3）風險快速預警

基于邊緣計算技術，采用5G+MEC無線組網(wǎng)，通過高頻掃描，實現(xiàn)快速、有效預警，保障工地施工安全，降低建筑工地事故發(fā)生機率。

（4）AI智能研判

支持人臉識別、煙火識別、闖入識別等多種算法接入，引入工地評分因子，本平臺通過接受工地各類感知數(shù)據(jù)結合AI算法進行智能分析和評分，研判工地安全、質(zhì)量等級。

（5）全生命周期數(shù)字化管理

以5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術手段為支撐，通過本平臺實現(xiàn)對工程項目的信息化、智能化管理，實現(xiàn)工程項目業(yè)務流程和各類數(shù)據(jù)流的全生命周期數(shù)字化管理，提升施工管理、行業(yè)監(jiān)督治理能力和水平。

3.3.2 應用亮點

在應用方面,智慧工地平臺的VR安全實訓應用，運用先進的VR虛擬建模技術，將工程相關的高空作業(yè)安全、火災安全、用電安全、腳手架垮塌安全、塔吊作業(yè)危險源等安全教育培訓內(nèi)容在VR的虛擬現(xiàn)實場景中產(chǎn)生互動，在互動的過程中還原施工場景，讓工地人員體驗各種違規(guī)操作引起的危險情況，結合互動操作安全測試，提升操作者的安全意識。

VR安全實訓應用真正的應用價值不僅在于VR震撼的視覺美化效果，而是在于其真實場景下的“實踐”試錯經(jīng)驗，這個“體驗+反思式”學習的過程，更容易被接受，從而培養(yǎng)施工人員的安全意識，減少事故的發(fā)生，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

3.4 平臺應用的物聯(lián)網(wǎng)硬件

（1）智能安全帽。通過工人佩戴裝載智能芯片的安全帽，現(xiàn)場安裝“工地寶”數(shù)據(jù)采集和傳輸，實時采集位置信息并上傳，同時進行語音安全提示，在移動端進行實時數(shù)據(jù)整理、分析。

（2）5G+AI高清攝像頭。遠程監(jiān)控現(xiàn)場建筑質(zhì)量、生產(chǎn)安全、施工現(xiàn)場環(huán)境及施工人員安全等情況。

（3）特種設備監(jiān)控。實現(xiàn)塔吊及升降機運行數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和報警提醒，實現(xiàn)了塔吊在作業(yè)過程中的全過程全方位實時監(jiān)控，達到遏制杜絕塔吊等特種設備安全事故的根本目標。

（4）揚塵噪聲監(jiān)控。由在線監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及信息監(jiān)控管理平臺五部分組成，可實現(xiàn)了實時、遠程、自動監(jiān)控工地揚塵濃度和噪聲管理。

4 智慧工地平臺的建設意義

基于5G與大數(shù)據(jù)技術的物聯(lián)網(wǎng)智慧工地平臺同時兼顧建設方、施工方與監(jiān)管方的三方訴求，是解決當前工地管理難題的優(yōu)質(zhì)方案，目前已在部分建筑工地試點應用。

相比智慧工地建設增加的項目直接成本，通過智慧工地建設，給項目帶來的經(jīng)濟效益、社會效益則更為豐富。

◎ 安全生產(chǎn)：建設過程、施工人員的安全得以保障， 建筑物質(zhì)量提前感知；

◎ 勞務管理：人員的管理和薪酬得以保障，重點操作人員持證上崗、規(guī)范作業(yè)得以有效監(jiān)管；

◎ 環(huán)保效益：通過揚塵環(huán)測等設備在線監(jiān)測，推動工地揚塵治理，有效管控污染改善環(huán)境；

◎ 工期保障：全程可視化管理和多工種協(xié)同，確保工程順利完成；

5 結束語

5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術正在驅(qū)動新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，成為經(jīng)濟社會發(fā)展的基石。傳統(tǒng)建筑行業(yè)總體偏向于高消耗、低技術、高投入、低產(chǎn)出的傳統(tǒng)粗放型發(fā)展模式，面對以信息化、智能化、數(shù)字化為核心的新基建，觀念轉(zhuǎn)變面臨著巨大的考驗和一系列挑戰(zhàn)。基于5G與大數(shù)據(jù)技術的物聯(lián)網(wǎng)智慧工地平臺應用僅僅是冰山一角，只有繼續(xù)摸索, 嘗試和實踐,更好地解決建筑工地管理中出現(xiàn)的各種瓶頸和其他問題,才能將5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術在建筑行業(yè)中的運用發(fā)揮到極致，從而加速推進建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，根本上實現(xiàn)建筑業(yè)節(jié)能減排、降本增效的目的。