智慧工地全過程質(zhì)量安全監(jiān)管平臺研究與實現(xiàn)

徐剛，戴柱天 ，崔曉軍

(1.溫州市勘察測繪研究院，浙江 溫州 325000；2.溫州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，浙江 溫州 325000；3.溫州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 溫州 325000)

1 緒 論

隨著我國城鄉(xiāng)建設(shè)的快速發(fā)展，工程建設(shè)過程中的質(zhì)量、安全問題日益增多，而質(zhì)量安全監(jiān)督管理部門由于人員編制限制和專業(yè)技術(shù)不足，在實際監(jiān)管過程中難以全面覆蓋、全過程涉及。2017年2月國務(wù)院辦公廳頒布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》中明確要求“推進(jìn)信息技術(shù)與安全生產(chǎn)深度融合，加快建設(shè)建筑施工安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，通過信息化手段加強安全生產(chǎn)管理”。2017年3月住建部宣布開展工程質(zhì)量安全提升行動，并在印發(fā)的《工程質(zhì)量安全提升行動方案》中指出“加強工程質(zhì)量安全監(jiān)管信息化建設(shè)，推行工程質(zhì)量安全數(shù)字化監(jiān)管”。

2 研究目標(biāo)

充分調(diào)研國內(nèi)外“智慧工地”發(fā)展現(xiàn)狀，以科學(xué)高效監(jiān)管工地現(xiàn)場“人的不安全行為”、“物的不安全狀態(tài)”和“環(huán)境的不安全因素”為指導(dǎo)思想，結(jié)合質(zhì)量安全監(jiān)督部門工作職能全面梳理業(yè)務(wù)流程，優(yōu)化監(jiān)管內(nèi)容，提高工作效率。以技術(shù)創(chuàng)新為指引，綜合運用地理信息、業(yè)務(wù)流程管理、大數(shù)據(jù)分析、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進(jìn)技術(shù)，遵循現(xiàn)有國家政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，研究建設(shè)項目監(jiān)管時空大數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)“項目、五方主體企業(yè)、專技人員、電子證照”等信息的自動化采集、動態(tài)管理和融合共享；研發(fā)智慧工地全過程質(zhì)量安全監(jiān)管平臺，實現(xiàn)工程建設(shè)項目行政審批、質(zhì)量安全日常監(jiān)督、“雙隨機(jī)一公開”抽查、督促整改、竣工驗收的全過程信息化管理，降低監(jiān)管成本，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量安全隱患，降低企業(yè)經(jīng)營風(fēng)險，促進(jìn)社會和諧發(fā)展。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

(1)通過3S技術(shù)實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)空間化和決策輔助

3S是遙感(RS)、地理信息(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)的統(tǒng)稱，是多學(xué)科高度集成的，對空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)[1]。利用該技術(shù)實現(xiàn)實時采集業(yè)務(wù)空間信息，并在GIS地圖上空間化和集成化呈現(xiàn)，為管理人員直觀科學(xué)決策提供支撐。

(2)多源多尺度圖形數(shù)據(jù)集成融合

自動將各類地形圖、影像圖、三維模型、BIM模型、規(guī)劃圖、總平圖、紅線圖、管線圖、施工圖等統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)后，建立圖形與項目、圖形與地塊、圖形與圖形之間的關(guān)聯(lián)，最后集成到平臺數(shù)據(jù)庫，深入應(yīng)用到業(yè)務(wù)審批和質(zhì)量安全監(jiān)管的每個環(huán)節(jié)，通過跨平臺(桌面端和移動端)簡便的功能模塊實現(xiàn)對各類圖形數(shù)據(jù)的快速傳輸和調(diào)閱，避免紙質(zhì)資料的傳遞和查找，提高工作科學(xué)性和便捷性。

(3)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和前置數(shù)據(jù)交換中心

要實現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，就必須要做到不同項目成員之間、不同軟件產(chǎn)品之間的信息交換，由于這種信息交換涉及的項目成員種類繁多、項目階段復(fù)雜且項目生命周期跨度大，因此需要研究建立一套公開統(tǒng)一的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)不同項目成員間和不同應(yīng)用軟件間的信息流動，保障信息資源的現(xiàn)勢性、準(zhǔn)確性和擴(kuò)展性[2]。并在此基礎(chǔ)上，研究建立前置數(shù)據(jù)交換中心，以滿足內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間、桌面端與移動端之間、不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)安全無障礙交換。

(4)實現(xiàn)審批流程的柔性化、可視化定制

將業(yè)務(wù)與技術(shù)實現(xiàn)分離，通過工作流引擎(Workflow Engine)、動態(tài)表單設(shè)計、智能報表等可視化工具，結(jié)合協(xié)同文檔服務(wù)、圖形服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)等基礎(chǔ)服務(wù)以及安全機(jī)制、消息機(jī)制快速搭建一個業(yè)務(wù)可柔性定制的應(yīng)用系統(tǒng)，基于規(guī)則的內(nèi)容管理機(jī)制實現(xiàn)業(yè)務(wù)審批流程可視化定制、改進(jìn)、版本迭代等的綜合管理。

4 平臺設(shè)計

平臺系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出縱向多層次、橫向網(wǎng)格化的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點，考慮到平臺的開放性、擴(kuò)展性和易用性，將采用五層架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，包括軟硬件支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和用戶層。

軟硬件支撐層指數(shù)據(jù)采集存儲、平臺運行服務(wù)相關(guān)的軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)和傳感器設(shè)備，用于支撐數(shù)據(jù)、平臺的高效穩(wěn)定運行。

數(shù)據(jù)層以智慧工地時空數(shù)據(jù)庫為核心，囊括地理信息、工程項目、業(yè)務(wù)審批、質(zhì)量安全監(jiān)管、電子證照、相關(guān)機(jī)構(gòu)、質(zhì)量檢測、視頻監(jiān)控、系統(tǒng)運維等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)對接，為上層服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。

圖1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

服務(wù)層將數(shù)據(jù)資源和標(biāo)準(zhǔn)功能封裝為服務(wù)接口，如地圖服務(wù)、業(yè)務(wù)流引擎服務(wù)、表單定制服務(wù)、CAD圖形服務(wù)、報表統(tǒng)計服務(wù)、消息服務(wù)等，支撐應(yīng)用層功能實現(xiàn)，同時也為第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接提供技術(shù)支持。

應(yīng)用層利用服務(wù)層提供的各類服務(wù)研發(fā)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括業(yè)務(wù)審批子系統(tǒng)、項目監(jiān)管子系統(tǒng)、工地一張圖子系統(tǒng)、檢測監(jiān)管子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、實名考勤子系統(tǒng)、移動辦公子系統(tǒng)(APP)、大數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、運維管理子系統(tǒng)等，滿足質(zhì)量安全監(jiān)督管理的各種業(yè)務(wù)需求。

用戶層包括質(zhì)量安全監(jiān)管部門、建設(shè)單位、施工單位、勘察單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位、檢測單位等各類機(jī)構(gòu)的相關(guān)人員。

在上述五層結(jié)構(gòu)之外還研究建立了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和管理制度體系，保障信息有序匯集、存儲、應(yīng)用和共享，強化平臺管理、使用的規(guī)范性和安全性。

5 功能實現(xiàn)

(1)業(yè)務(wù)審批子系統(tǒng)

現(xiàn)行建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督審批工作包括監(jiān)理備案、質(zhì)量監(jiān)督注冊、開工安全條件審查、工程試樁等40多個事項。建設(shè)工程各方主體需要多次到辦事窗口提交辦理材料，管理部門需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)流程對這些材料進(jìn)行審批并及時通知申請人。為提升對企業(yè)公眾的行政審批服務(wù)能力，減輕工作人員勞動強度和提高工作效率，平臺研究建立了業(yè)務(wù)審批子系統(tǒng)和跨部門協(xié)同審批機(jī)制，通過網(wǎng)上申報、在線審批、信息回饋、文件管理、圖件調(diào)閱修改、聯(lián)審會議管理、成果自動歸檔等功能，實現(xiàn)從企業(yè)網(wǎng)上申報到管理部門電子化審批辦理的一站式服務(wù)，使各方主體“在家”即可辦理各事項、“最多跑一次”。同時實現(xiàn)審批與監(jiān)管的無縫銜接，審批資料用于精準(zhǔn)監(jiān)管，監(jiān)管數(shù)據(jù)反饋給下一步審批環(huán)節(jié)。在提升行政管理科學(xué)性、高效性的同時，為企業(yè)公眾提供更好的政務(wù)服務(wù)，提升其滿意度。

(2)項目監(jiān)管子系統(tǒng)

平臺建立工程全生命周期動態(tài)、科學(xué)管理機(jī)制，著重關(guān)注如何強化和落實建筑工程各責(zé)任主體質(zhì)量安全監(jiān)管行為，涵蓋日常監(jiān)督執(zhí)法、專項檢查、問題督改、材料檢測、工程驗收、現(xiàn)場檢查、信息統(tǒng)計分析等質(zhì)量安全管理的主要環(huán)節(jié)。各環(huán)節(jié)根據(jù)預(yù)設(shè)的質(zhì)量安全管控目標(biāo)，監(jiān)控工程實體質(zhì)量安全狀態(tài)，配合并督促各質(zhì)量安全責(zé)任主體行使自身職責(zé)，同時規(guī)范管理人員的工作流程。最終實現(xiàn)從監(jiān)督檢查、發(fā)現(xiàn)問題、整改反饋到整改完成復(fù)核的全過程信息化管理。此外，通過桌面端與移動端的業(yè)務(wù)聯(lián)動，加強了工程項目監(jiān)督管理的穿透力，提高工程質(zhì)量安全監(jiān)督水平和效率。

(3)工地一張圖子系統(tǒng)

傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對收集到的項目信息難以有一個全面、直觀的呈現(xiàn)，平臺使用地理信息技術(shù)，以工程項目用地地塊及相關(guān)業(yè)務(wù)信息為核心，融合矢量地圖、影像地圖、三維地圖和規(guī)劃、土地、企業(yè)等專題空間數(shù)據(jù)，研究建立建設(shè)工程“一張圖”監(jiān)管模式，形成相互關(guān)聯(lián)的“規(guī)劃一張圖、用地一張圖、項目一張圖、企業(yè)一張圖”輔助核實工程建設(shè)的合規(guī)性，同時關(guān)聯(lián)質(zhì)量安全監(jiān)管信息實現(xiàn)建設(shè)項目時空一體化監(jiān)管。工地一張圖子系統(tǒng)使工程項目管理、質(zhì)量管理、安全管理、宏觀決策等業(yè)務(wù)應(yīng)用可視化和便捷化，輔助管理人員準(zhǔn)確把握工程空間布局和科學(xué)分析決策，提升人員精細(xì)化管理能力。

(4)檢測監(jiān)管子系統(tǒng)

材料檢測是工程質(zhì)量監(jiān)管的核心環(huán)節(jié)，當(dāng)前檢測工作由第三方檢測機(jī)構(gòu)實施。通過與檢測機(jī)構(gòu)檢測儀器的在線無縫對接，實時獲取檢測實驗工作視頻和檢測結(jié)果原始數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化存檔，有效防止檢測報告篡改，提高檢測工作的有效性和真實性，間接提升建設(shè)工程質(zhì)量。

(5)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

為了進(jìn)一步加大工地安全生產(chǎn)監(jiān)管力度，提高監(jiān)管的實時性，強化企業(yè)安全生產(chǎn)管理監(jiān)督手段，平臺深入研究視頻監(jiān)控跨終端一體化技術(shù)，將其應(yīng)用拓展到質(zhì)量安全現(xiàn)場執(zhí)法、質(zhì)量監(jiān)測現(xiàn)場采樣、檢測室監(jiān)測過程、工地日常質(zhì)量安全實時監(jiān)督等各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對建設(shè)工地機(jī)械設(shè)備、人員、施工狀態(tài)、施工進(jìn)度等現(xiàn)場情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在監(jiān)管人員不足的情況下減少監(jiān)管人員外出時間，在室內(nèi)就能及時發(fā)現(xiàn)問題，快速發(fā)出整改要求，有效促進(jìn)了工地安全生產(chǎn)和文明施工，提高了監(jiān)督管理的便捷性。

(6)實名考勤子系統(tǒng)

為真正解決現(xiàn)場人員管理和勞資糾紛等問題，平臺集成了智能門禁、通道閘管理、人臉識別、實名認(rèn)證等先進(jìn)技術(shù)和相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實時感知人員出入和考勤情況，強化現(xiàn)場人員安全管理，杜絕無關(guān)人員進(jìn)入，監(jiān)督項目經(jīng)理、監(jiān)理人員等關(guān)鍵人員到崗情況，解決建筑工人管理問題。同時利用考勤數(shù)據(jù)科學(xué)解決惡意討薪、欠薪等糾紛。

(7)移動辦公子系統(tǒng)(APP)

傳統(tǒng)信息系統(tǒng)受客觀因素制約，是設(shè)置在固定場所的設(shè)備，與質(zhì)量安全現(xiàn)場勘查、驗收、監(jiān)管的地點移動性、不確定性是矛盾的。利用移動終端APP實現(xiàn)建設(shè)項目掌上審批、日常巡檢、必控部位現(xiàn)場監(jiān)督、專項檢查、現(xiàn)場取證并開具整改通知書等功能，打破應(yīng)用時空限制，滿足外勤監(jiān)管人員移動辦公和現(xiàn)場監(jiān)管的需求，既有效提升現(xiàn)場監(jiān)管、調(diào)查取證、應(yīng)急處置等的工作能力，也避免了各方主體往返管理部門，大幅度提高建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)管執(zhí)法工作的效率、質(zhì)量和透明度。同時移動端提供的工地監(jiān)控視頻接入功能，可方便工作人員出差、會議等情況下對工地狀況的實時監(jiān)管。

(8)大數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)

當(dāng)前業(yè)務(wù)信息很難數(shù)字化匯集和持續(xù)更新，同一個項目下業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間相對孤立，信息融合集成度較低。平臺采用一體化設(shè)計，實現(xiàn)規(guī)劃、用地地塊、審批資料、五方主體、建設(shè)監(jiān)管信息等數(shù)據(jù)全過程自動化匯集和關(guān)聯(lián)融合。在建設(shè)工程全生命周期中，上游規(guī)劃、申報、審批等產(chǎn)生的資料可自動匯集共享給下游的建設(shè)施工監(jiān)管、竣工驗收等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)項目資料一站式共享，全面提升項目審批速度和監(jiān)管效率。同時平臺利用大數(shù)據(jù)挖掘、云計算等先進(jìn)技術(shù)，以工程項目施工全過程監(jiān)管為核心，深度挖掘研究建筑施工現(xiàn)場監(jiān)管數(shù)據(jù)。通過BI來呈現(xiàn)所有工地的空間分布情況，各工程的開工、竣工、停工情況，審批業(yè)務(wù)報建、辦理情況，工程施工進(jìn)度、監(jiān)管、處罰、整改情況等綜合信息。輔助管理人員做出科學(xué)的判斷和決策，同時對企業(yè)和公眾公示各類政務(wù)信息，提升政府管理透明度。

6 結(jié) 語

當(dāng)前我們城市化進(jìn)程、棚戶區(qū)改造、公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工作正在深入推進(jìn)，工程建設(shè)的質(zhì)量和安全問題不容忽視，在此背景下研究建設(shè)智慧工地全過程質(zhì)量安全監(jiān)管平臺，通過各種先進(jìn)技術(shù)和多元化措施來加強監(jiān)管力度、提升監(jiān)管能力，實現(xiàn)建設(shè)工地質(zhì)量、安全管理的全面化、實時化、科學(xué)化和智能化具有重要意義。