建筑工程智慧工地建設(shè)

劉剛， 占升， 賈瀟

（中建二局第一建筑工程有限公司）

1 引言

建筑行業(yè)是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要原動(dòng)力，也是確保國(guó)民生活質(zhì)量的關(guān)鍵要素。在建筑行業(yè)信息化發(fā)展的背景下，建筑工程質(zhì)量監(jiān)管部門(mén)已逐步開(kāi)始應(yīng)用智慧工地系統(tǒng)來(lái)實(shí)施施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理工作，來(lái)強(qiáng)化建筑工程的進(jìn)度質(zhì)量控制水平，提升建筑工程項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工人員的操作行為，避免建筑施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)違章操作現(xiàn)象，大大降低事故發(fā)生頻率[1]。

2 智慧工地系統(tǒng)

2.1 特點(diǎn)

2.1.1 專(zhuān)業(yè)高效化

智慧工地系統(tǒng)的構(gòu)建是基于建筑工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)活動(dòng)，在與信息技術(shù)高度融合的背景下，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程項(xiàng)目信息資源的集中化管理，繼而為企業(yè)管理者的各項(xiàng)決策提供支持，妥善解決建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)存在的各種問(wèn)題[2]。

2.1.2 數(shù)字平臺(tái)化

智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施全過(guò)程、全要素的數(shù)字化管理，通過(guò)構(gòu)建虛擬化的數(shù)字空間，對(duì)積累的大量信息數(shù)據(jù)資源進(jìn)行深入化分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果解決工程項(xiàng)目管理問(wèn)題。此外智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用，可充分滿足建筑工程管理人員的信息收集與處理需求，確保信息數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性與共享性，進(jìn)一步增強(qiáng)各個(gè)部門(mén)的協(xié)同能力。

2.1.3 應(yīng)用集成化

智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用可滿足建筑工程項(xiàng)目集成信息技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑項(xiàng)目各項(xiàng)資源的合理化配置，充分滿足建筑工程的施工需求，確保信息化管理系統(tǒng)的有效性與可行性。

2.2 建設(shè)重要性

在新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境發(fā)生了極大的變化，作為第二產(chǎn)業(yè)的建筑行業(yè)要想獲得長(zhǎng)久發(fā)展，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)化的經(jīng)營(yíng)發(fā)展模式，始終堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀念，堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展道路[3]。傳統(tǒng)管理理念的建筑工程管理始終存在監(jiān)督管理難的問(wèn)題，如建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)存在的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管困難、安全監(jiān)管難度大、工程資料多以及人員信息收集困難等問(wèn)題均會(huì)對(duì)建筑工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

3 工程概述

案例工程的總建筑面積為137841.20㎡，其中地上建筑面積92717.32㎡，地下車(chē)庫(kù)總建筑面積45123.88㎡（見(jiàn)圖1）。

圖1 案例項(xiàng)目

3.1 人臉識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用ID人臉采集設(shè)備新技術(shù)在建筑行業(yè)中運(yùn)用進(jìn)場(chǎng)務(wù)工人員面部信息進(jìn)行采集，通過(guò)構(gòu)建完善的勞務(wù)人員信息系統(tǒng)，對(duì)于工程現(xiàn)場(chǎng)人員信息進(jìn)行匯總與采集，讓管理人員全面掌握勞務(wù)組的進(jìn)出場(chǎng)情況[4]。為此系統(tǒng)化收集工作人員的年齡、性別等信息，對(duì)員工的信息進(jìn)行深度分析，優(yōu)化隊(duì)伍的工作內(nèi)容，全面提升勞務(wù)隊(duì)伍的工作效率，實(shí)時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)與班組、工種分布情況。為此可通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于進(jìn)出施工場(chǎng)地的勞務(wù)人員信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與核實(shí)，以此為基礎(chǔ)作為對(duì)勞務(wù)人員工資結(jié)算的考勤依據(jù)，有效避免勞務(wù)糾紛的出現(xiàn)（見(jiàn)圖2）。

圖2 實(shí)名制管理信息平臺(tái)

3.2 環(huán)保除塵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑工程項(xiàng)目施工過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生粉塵，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境帶來(lái)污染與破壞，借助環(huán)境監(jiān)測(cè)以及智能?chē)婌F降塵系統(tǒng)自行聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。借助智慧降塵除霾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)24小時(shí)不間斷對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將收集到的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)，最大程度確保職工的健康水平。

3.3 構(gòu)建遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

3.3.1 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)面、倉(cāng)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)、出入口以及加工廠等區(qū)域安裝高清攝像頭，將施工人員的施工情況全面掌握，有效保障主體建筑與施工人員的個(gè)人安全，抓拍施工作業(yè)人員的違章作業(yè)行為，強(qiáng)化對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)管理水平，充分了解施工現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)狀況，同時(shí)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工人的求救信號(hào)，采取必要的救援措施進(jìn)行處理。此外需要將遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集中在質(zhì)量安全管控系統(tǒng)中，監(jiān)管人員可通過(guò)三端監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)狀況，快速鎖定工人的具體位置。

3.3.2 塔式起重機(jī)與升降機(jī)的運(yùn)行監(jiān)控

塔機(jī)起重機(jī)、升降機(jī)安全管理水平影響整個(gè)建筑工程項(xiàng)目施工質(zhì)量。建筑項(xiàng)目具備施工人員數(shù)量多的情況，在塔式起重機(jī)與升降機(jī)運(yùn)行階段出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，在施工現(xiàn)場(chǎng)將會(huì)出現(xiàn)大面積傷亡的情況。為此需要利用物理網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建完善設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)人員需要將黑匣子安置在建筑工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的塔機(jī)起重機(jī)與升降機(jī)裝置上，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中需要記錄操作人員的操作動(dòng)態(tài)，一旦設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)超重、超時(shí)以及安全距離不夠等情況時(shí)，智慧系統(tǒng)則可以立刻向管理人員以及技術(shù)操作人員發(fā)出報(bào)警聲，確保建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性（見(jiàn)圖3）。

圖3 塔式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

3.4 物料驗(yàn)收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目物料管理關(guān)乎整個(gè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量，為此在案例工程智慧工地系統(tǒng)建設(shè)中可選擇安裝廣聯(lián)達(dá)物料驗(yàn)收管理系統(tǒng)，提升物料驗(yàn)收環(huán)節(jié)的管理水平。案例工程所應(yīng)用的物料驗(yàn)收系統(tǒng)主要是利用前端地磅稱(chēng)重與多個(gè)攝像頭進(jìn)行拍照取證，將所獲取的數(shù)據(jù)信息及時(shí)上傳至后端服務(wù)器，在系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)后根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)表單出具物料驗(yàn)收單，物料管理人員只需要打印驗(yàn)收單，簽字驗(yàn)收即可。

3.5 BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.5.1 圖紙會(huì)審與規(guī)劃

案例工程施工前期，項(xiàng)目管理人員可利用BIM技術(shù)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)臨建虛擬模擬建設(shè)工作，利用BIM技術(shù)進(jìn)行3D圖紙會(huì)審。一旦發(fā)生圖紙?jiān)O(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，施工人員需要及時(shí)與設(shè)計(jì)方溝通反饋，為建筑工程施工質(zhì)量提供保障（見(jiàn)圖4）。

圖4 臨建設(shè)計(jì)圖

3.5.2 作業(yè)面協(xié)調(diào)管理

建筑工程項(xiàng)目具體現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面多，分包單位數(shù)量多的情況，為此可選擇利用BIM技術(shù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)任意時(shí)間點(diǎn)下，各個(gè)專(zhuān)業(yè)在同一工作面的所有施工作業(yè)，規(guī)范建筑項(xiàng)目各個(gè)施工作業(yè)環(huán)節(jié)的施工內(nèi)容。此外需要利用BIM模型集成建筑工程項(xiàng)目的工程資源、進(jìn)度以及成本等信息，對(duì)建筑工程項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)進(jìn)行合理劃分，為各個(gè)專(zhuān)業(yè)施工方面協(xié)調(diào)管理提供支持與依據(jù)[5]。

3.5.3 模擬復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工

在案例工程項(xiàng)目的施工前確定復(fù)雜施工節(jié)點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)來(lái)與施工現(xiàn)場(chǎng)施工條件充分結(jié)合，通過(guò)模擬施工、演示對(duì)比來(lái)確定最優(yōu)化的施工方案，也可將其做成施工動(dòng)畫(huà)演示施工方案，在施工方案交底時(shí)可讓管理人員一目了然。此外BIM技術(shù)的應(yīng)用，可有效節(jié)省傳統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)龐大的計(jì)算量，借助真實(shí)的工程模型來(lái)模擬施工，讓施工人員更加直觀地發(fā)現(xiàn)隱蔽影響施工因素，有效減少現(xiàn)場(chǎng)工程師的工作量。

3.5.4 綜合管線碰撞檢測(cè)

施工人員需要在結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電以及設(shè)備模型全部創(chuàng)建完成后進(jìn)行合模，利用Navisworks軟件來(lái)檢測(cè)出綜合管線的碰撞點(diǎn)并生成相應(yīng)的碰撞報(bào)告，依據(jù)碰撞報(bào)告對(duì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化，避免建筑工程項(xiàng)目在后期施工中由于管線與建筑結(jié)構(gòu)問(wèn)題出現(xiàn)工程返工等問(wèn)題。

3.5.5 安全管理設(shè)計(jì)

利用BIM技術(shù)進(jìn)行智慧工地建設(shè)過(guò)程中，需要從施工現(xiàn)場(chǎng)布置開(kāi)始，借助BIM技術(shù)建模來(lái)劃分施工場(chǎng)地的各個(gè)功能區(qū)，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的塔式起重機(jī)定位，對(duì)于施工項(xiàng)目的施工道路以及大型機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)等進(jìn)行模擬布置，實(shí)現(xiàn)對(duì)塔式起重機(jī)有效管理，確保在高峰期施工現(xiàn)場(chǎng)也能高效有序工作。安全管理人員可根據(jù)已完成的BIM模型對(duì)施工中存在的危險(xiǎn)區(qū)域以及危險(xiǎn)源進(jìn)行分類(lèi)。而在建筑工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，安全管理人員可根據(jù)BIM云端所提供的施工進(jìn)度合理化準(zhǔn)備施工材料，提升周轉(zhuǎn)料具進(jìn)離場(chǎng)時(shí)間的精確性，有效減少建筑工程項(xiàng)目的施工成本。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，智慧工地建設(shè)可確保建筑工程項(xiàng)目施工安全性，全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，最大程度確保施工現(xiàn)場(chǎng)人員的安全性，加快施工現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，全面推動(dòng)綠色施工理念發(fā)展。