“物聯(lián)網(wǎng)+”背景下的智慧工地應(yīng)用研究

祁小強，譚帥，黃昌龍，張小龍，鐘鵬

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

改革開放以來，我國經(jīng)濟社會發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化進展加快，建筑工程項目日趨增多。建筑工程帶動經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了許多問題：生產(chǎn)效率較低、環(huán)境污染嚴重、能耗較高、安全問題頻出……

新時期、新要求、新技術(shù)、新發(fā)展，當(dāng)工作越來越離不開信息化、離不開互聯(lián)網(wǎng)，傳統(tǒng)的建筑項目施工管理模式必然要進行更迭，基于“物聯(lián)網(wǎng)+”的新型工地建設(shè)管理模式——智慧工地應(yīng)運而生。通過智慧工地云平臺的應(yīng)用，利用物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，施工管理者可以更好地科學(xué)規(guī)范施工現(xiàn)場的“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”，實現(xiàn)建筑項目施工管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2 “智慧工地”的概念

隨著智慧型技術(shù)應(yīng)用而來的智慧工地還沒有權(quán)威、明確的定義，但許多系統(tǒng)軟件集成商在進行智慧工地云平臺建設(shè)實踐中，摸索出智慧工地的概念、關(guān)鍵技術(shù)、本質(zhì)、目的等內(nèi)容。

筆者查找文獻，歸納總結(jié)智慧工地概念：智慧工地將互聯(lián)網(wǎng)思維與建筑工地管理相結(jié)合，從施工現(xiàn)場源頭抓起，最大程度地收集人員、安全、環(huán)境、材料等重要信息數(shù)據(jù)，依托物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、RFID、VR等高新技術(shù)，搭建云端大數(shù)據(jù)管理平臺，形成新的管理模式和業(yè)務(wù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)勞務(wù)、安全、環(huán)境、材料各環(huán)節(jié)的智慧管理，提升建筑工地的管理效率。

智慧工地應(yīng)用的關(guān)鍵是物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、混合現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、BIM、AI、云計算、云存儲等技術(shù)的不斷更迭和創(chuàng)新。這些高新技術(shù)通過計算機擴大、延伸，并能部分替代人腦，真正體現(xiàn)智慧的含義。智慧工地對這些技術(shù)進行整合集成，從點到線、從線到面、從端到云的多方數(shù)據(jù)聯(lián)動。

智慧工地的本質(zhì)是萬物智慧互聯(lián)。它以智慧技術(shù)為基礎(chǔ)，平臺上的每個子系統(tǒng)為抓手，深入項目之中，聚焦建筑工地現(xiàn)場人員、機器、物料、環(huán)境等要素，收集目標數(shù)據(jù)，再以智能終端實時匯總、分析、預(yù)判，便于施工管理人員對建筑項目實現(xiàn)遠程監(jiān)管、監(jiān)督。

智慧工地智慧地感知到更廣泛的互聯(lián)信息，這些信息在智慧工地平臺上可以實現(xiàn)項目各參與方的數(shù)據(jù)信息協(xié)同、共享，資源的合理調(diào)配、施工進程的嚴格把控、施工方案的比選優(yōu)化、環(huán)境能耗的嚴密監(jiān)控，筑成建筑工地的智慧鎧甲，最終使建筑項目如期、保質(zhì)、高效交付。

3 基于“物聯(lián)網(wǎng)+”的智慧工地關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

3.1 勞務(wù)實名制管理子系統(tǒng)

“物聯(lián)網(wǎng)+”智慧工地農(nóng)民工實名制管理系統(tǒng)是建立在高度信息化基礎(chǔ)上的一種新型的管理應(yīng)用模式。農(nóng)民工實名制管理軟件在施工現(xiàn)場，將智能科技與勞務(wù)用工相連接，它實現(xiàn)了工地的數(shù)字化、精細化、智慧化管理。該管理系統(tǒng)是在滿足建筑勞雇雙方的需求下，為建筑勞務(wù)行業(yè)提供一站式農(nóng)民工用工解決方案。

智慧工地農(nóng)民工實名制管理系統(tǒng)由PC端和移動端組成，用多種管理方式對施工現(xiàn)成人員進行精細化管理，管理層和農(nóng)民工輕松辦公的一個協(xié)同辦公平臺。對項目管理者而言，農(nóng)民工實名制管理系統(tǒng)可以讓項目負責(zé)人把碎片化時間高效的利用起來處理工作，管理班組更方便，隨時隨地查看班組及成員工時數(shù)據(jù)源信息等。監(jiān)督管理項目執(zhí)行狀態(tài)，了解項目進度等。

3.2 VR安全教育體驗館

即虛擬現(xiàn)實安全教育體驗館，通過這種在可交互的三維立體中提供沉浸感覺的前沿技術(shù)，配備精良優(yōu)質(zhì)的硬件產(chǎn)品（VR頭盔/眼鏡、手柄、基站、電腦等），充分考量基礎(chǔ)施工、主體施工、裝飾施工三階段多種安全隱患，以純?nèi)S動態(tài)的形式逼真模擬出針對性VR應(yīng)用場景，虛擬元素創(chuàng)造現(xiàn)實世界的完美安全教育沉浸體驗，最終實現(xiàn)施工安全“從意識轉(zhuǎn)變到知識點普及”的核心目標。

3.3 塔機安全監(jiān)控管理子系統(tǒng)

塔機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)運用傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠程通信技術(shù)，通過前端監(jiān)控裝置和平臺無縫對接，將塔機運行數(shù)據(jù)和報警信息實時發(fā)送到遠程GIS可視化監(jiān)控平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析反饋，輔助駕駛員安全規(guī)范操作，有效避免塔機安全隱患。

1）多限位監(jiān)測

實時監(jiān)測力、力矩、變幅、高度、回轉(zhuǎn)、大車行走等多項限位參數(shù)，到達限位提前預(yù)警。

2）智能防碰撞

采用“三維防碰撞”技術(shù)，支持平臂、動臂、行走式等多種施工塔機需求。

3）黑匣子記錄

系統(tǒng)實時記錄塔機的運行狀態(tài)，滾動存儲；監(jiān)控記錄可下載，歷史數(shù)據(jù)可回放。

4）系統(tǒng)自檢

內(nèi)含智能檢測模塊，有效智能控制塔機，達到“遠程開停機”管理目標。

5）駕駛員管理

通過人員識別傳感器（IC卡識別、指紋識別、人臉識別），加強特殊工種操作人員身份識別。

3.4 遠程視頻監(jiān)管子系統(tǒng)

建筑施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，人員復(fù)雜，多工種交叉作業(yè)，協(xié)作方多，才造成了施工企業(yè)很難按照傳統(tǒng)的方式進行有效管理。而工地現(xiàn)場遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以對分散的建筑工地進行統(tǒng)一管理，避免使用人力頻繁的去現(xiàn)場檢查、監(jiān)管，減少工地人員管理成本，提高工作效率；同時還可以通過視頻監(jiān)控及時了解工地現(xiàn)場施工情況、施工動態(tài)和進度，安全防范措施是否到位；還能防范外來人員的入侵，避免物品的丟失或失竊，保證工地的財產(chǎn)和人身安全。

工地現(xiàn)場遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般安裝在工程關(guān)鍵部位工序、隱蔽工程施工區(qū)域全覆蓋監(jiān)控；拌和預(yù)制場和加工區(qū)；危險品儲存處；大型機械設(shè)備；提梁站點；交叉路口等區(qū)域，是智慧工地管理網(wǎng)的重要組成部分，不僅能實現(xiàn)視頻資源整合共享，還能完善智慧工地管理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保建筑工地在標準化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化及實戰(zhàn)效益方面達到全國水平。

3.5 揚塵噪音可視化遠程監(jiān)管系統(tǒng)

揚塵噪音可視化遠程監(jiān)管系統(tǒng)是針對城市建筑工程施工現(xiàn)場揚塵噪聲污染研發(fā)生產(chǎn)的一種科技監(jiān)管新利器。該系統(tǒng)由前端監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)、后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及遠程監(jiān)管平臺共四部分組成，集成了德系光散射法揚塵監(jiān)測設(shè)備、噪聲監(jiān)測儀、一體化云臺攝像機、氣象參數(shù)儀、物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，實現(xiàn)了實時、遠程、自動監(jiān)控揚塵濃度、噪聲等級，現(xiàn)場視頻、圖像等，數(shù)據(jù)通過3G或4G網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以在智能移動平臺，如平板電腦、手機、筆記本、桌面PC機等多重終端訪問。

4 “物聯(lián)網(wǎng)+”背景下的智慧工地管理舉措

物聯(lián)網(wǎng)+下智慧工地的構(gòu)建，無論是對監(jiān)管部門還是施工企業(yè)，都有著非同一般的意義。一方面，監(jiān)管部門通過智慧工地的構(gòu)建，通過智能終端實現(xiàn)對在建工地的各監(jiān)管項目的實時監(jiān)控，云平臺智能提醒分析，檢查更全面、更精準，降低監(jiān)管成本，安全隱患及時發(fā)現(xiàn)，降低履職風(fēng)險。另一方面企業(yè)通過智慧工地不但能直觀地控制現(xiàn)場人員違規(guī)行為、機械違規(guī)運營、環(huán)境違法污染等多項情況，更能針對性極強地開展安全質(zhì)量監(jiān)管工作，對企業(yè)的責(zé)任主體予以落實，并且能夠幫助企業(yè)實施自我監(jiān)管，將工程施工工地的現(xiàn)場信息實時掌握住，有效地減少企業(yè)的管理成本。因此，合理有序地推進“智慧工地”項目也已成為監(jiān)管機構(gòu)和施工企業(yè)的共識。

5 展望

在“物聯(lián)網(wǎng)+”背景下搭建的智慧工地云平臺涉及了眾多智能終端子系統(tǒng)，專業(yè)性強、系統(tǒng)多樣、具有長期可持續(xù)性，需要行業(yè)內(nèi)外的建筑企業(yè)和技術(shù)企業(yè)強強聯(lián)合，不斷加大研發(fā)力度，做出集合強大系統(tǒng)集成資源、貼合建筑項目實際，提高建筑工地管理效率的智慧工地平臺，并不斷開發(fā)出新技術(shù)，服務(wù)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型需求。

6 結(jié)語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)+背景下的智慧工地應(yīng)用實踐以物聯(lián)網(wǎng)、虛擬模擬、人工智能等新興科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為技術(shù)支撐，以智慧工地具體工程項目管理為載體，構(gòu)建了管理明晰、質(zhì)量過關(guān)、生產(chǎn)高效的系統(tǒng)工程。這符合當(dāng)前我國建筑工地管理轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求，符合我國生態(tài)環(huán)保、綠色可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。