基于雙碳形勢下的智慧工地管理研究*

董燕敏 邱國林

(吉林建筑大學(xué) 長春 130000)

我國是建筑業(yè)大國,隨著近幾年工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程加快以及綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展理念的提出,傳統(tǒng)的建筑業(yè)在作業(yè)過程中出現(xiàn)了一定的弊端,其在生產(chǎn)施工過程中,主要是以現(xiàn)場作業(yè)為主,依靠建筑工人現(xiàn)澆的方式進(jìn)行建造,施工環(huán)境惡劣、現(xiàn)場隱藏性危險(xiǎn)較多、管理難等問題也日益明顯,由于建筑工人以進(jìn)城務(wù)工的農(nóng)民為主,施工隊(duì)伍的整體專業(yè)素質(zhì)不夠,這就導(dǎo)致施工進(jìn)程緩慢、質(zhì)量不高、效率低,同時(shí),傳統(tǒng)建筑業(yè)在資源和能源上消耗也十分嚴(yán)重,對(duì)資源造成了一定程度上的浪費(fèi),甚至對(duì)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境也造成了影響,噪音污染、施工揚(yáng)塵、建筑垃圾等問題層出不窮,為了解決在施工管理中出現(xiàn)的一系列問題,于2020年7月,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合國家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、人力資源和社會(huì)保障部、交通運(yùn)輸部、水利部等十三個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提出要大力推進(jìn)先進(jìn)設(shè)備、智能設(shè)備及智慧工地相關(guān)裝備的研發(fā)、制造和推廣應(yīng)用。

雖然智慧工地現(xiàn)在還處于發(fā)展階段,但其應(yīng)用在各種工程項(xiàng)目中,羅情平等[5]講述了智慧工地系統(tǒng)在青島6號(hào)線軌道交通系統(tǒng)的施工過程中的應(yīng)用,該平臺(tái)不僅解決了數(shù)據(jù)孤島、人員統(tǒng)計(jì)量大的問題,還通過智能化、信息化管理流程建立的更高標(biāo)準(zhǔn)使得在施工過程中降低了施工環(huán)境的潛在損失,在一定程度上保護(hù)了資源,實(shí)現(xiàn)文明施工;王穎等[6]主要以智慧工地管理平臺(tái)應(yīng)用到白龍灣引黃涵閘的實(shí)際項(xiàng)目中,講述了智慧工地在水利工程方面的智慧化監(jiān)管。隨著智慧工地相關(guān)裝備的研發(fā),也為了能更好的展示智慧工地管理平臺(tái)的優(yōu)勢以及完善智慧工地在實(shí)際應(yīng)用中各方面的問題,邱昌等[4]主要針對(duì)BIM+智慧工地現(xiàn)有問題以及未來發(fā)展趨勢做出了討論與研究;李華等[8]主要利用C-OWA 算子對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算,利用未確知測度的評(píng)價(jià)方法,對(duì)智慧工地的本質(zhì)安全度進(jìn)行了評(píng)價(jià),構(gòu)建出智慧工地本質(zhì)安全度評(píng)價(jià)模型,此外,他們將智慧工地本質(zhì)安全度劃分為初始級(jí)、簡單級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)級(jí)、成熟級(jí)和卓越級(jí)5個(gè)等級(jí),構(gòu)建了4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和16個(gè)二級(jí)指標(biāo)的本質(zhì)安全度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1 智慧工地及其管理平臺(tái)架構(gòu)

1.1 智慧工地簡介

智慧工地管理理念是利用信息化手段,通過三維設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)與模擬,主要圍繞施工過程管理,建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產(chǎn)、科學(xué)管理的施工項(xiàng)目信息化生態(tài)圈,并將挖掘到的數(shù)據(jù)進(jìn)行充分分析,提供過程趨勢預(yù)測及專家預(yù)案,以實(shí)現(xiàn)工程施工可視化管理,從而提高工程管理信息化水平,實(shí)現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造(見圖1)。

圖1 智慧工地管理平臺(tái)架構(gòu)

1.2 智慧工地管理平臺(tái)架構(gòu)

智慧工地管理平臺(tái)主要是面向房建、管道、軌道交通等各類項(xiàng)目的管理者,通過BIM、AI視頻、物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場中的各種大型機(jī)械設(shè)備、人員、建筑材料、施工規(guī)范以及環(huán)境進(jìn)行管控[1],主要包括隱患管理、工地巡檢、綠色施工、特種設(shè)備管理、安全帽管理、項(xiàng)目管控以及勞務(wù)實(shí)名制七大方面。從而提升了工地精細(xì)化水平,提高了建筑企業(yè)、施工單位、監(jiān)理單位對(duì)施工現(xiàn)場的監(jiān)督和管理效率。

2 智慧工地主要功能

2.1 項(xiàng)目管控

在項(xiàng)目施工過程中,管理者除了要協(xié)調(diào)好業(yè)主、監(jiān)理和政府關(guān)系,還要按時(shí)按質(zhì)地完成項(xiàng)目中各項(xiàng)任務(wù),保證施工人員的安全。但是由于施工現(xiàn)場環(huán)境的不同以及人員較多等,在管理過程中肯定會(huì)有欠缺的方面,智慧工地系統(tǒng)在該方面做了相應(yīng)的改進(jìn),通過BIM、AR&VR 等技術(shù)為項(xiàng)目管理者提供看板、項(xiàng)目實(shí)景、形象進(jìn)度、項(xiàng)目周報(bào)等功能,幫助其了解項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)展、歷史運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場項(xiàng)目完整周期監(jiān)管。

2.2 特種設(shè)備管理

對(duì)于各種類型的項(xiàng)目來說,施工現(xiàn)場會(huì)有多種大型機(jī)械設(shè)備,施工機(jī)械也受天氣情況的影響,由于施工環(huán)境以及天氣狀況的不確定性,很容易發(fā)生危險(xiǎn)。而智慧工地管理平臺(tái)利用AI視頻傳感技術(shù)及物聯(lián)傳感設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于大型起重機(jī)械設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行管理、隱患因素的排查及天氣情況的監(jiān)管,幫助施工管理者及時(shí)解決問題,避免安全事故的發(fā)生[3]。

2.3 綠色施工

智慧工地管理平臺(tái)通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和前端分析設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)觀測施工現(xiàn)場環(huán)境狀況,查看運(yùn)輸車輛的清洗,以保障施工現(xiàn)場環(huán)境的質(zhì)量,同時(shí)也能減少揚(yáng)塵等問題,為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

2.4 安全帽管理

工人作為施工現(xiàn)場的一線人員,其安全十分重要,傳統(tǒng)建筑模式下,安全帽、反光背心作為監(jiān)管工人安全的依據(jù),但由于工人整體專業(yè)素質(zhì)不同以及施工隊(duì)伍人員較多,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。智慧工地管理平臺(tái)通過視頻對(duì)講檢測系統(tǒng)、碰撞檢測系統(tǒng)進(jìn)行雙向?qū)χv,避免出現(xiàn)意外傷害。

2.5 工地巡檢

通過巡檢系統(tǒng)、AI分析,實(shí)現(xiàn)多維度自動(dòng)或人工巡檢,幫助管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并通知改正,保障工地施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度。

2.6 勞務(wù)實(shí)名制

在進(jìn)入施工現(xiàn)場的人臉識(shí)別打卡機(jī)中,錄入施工人員的信息,確保誤用童工、老齡工等問題,同時(shí)幫助建筑企業(yè)監(jiān)管施工人員出勤情況,降低管理成本。

3 智慧工地管理平臺(tái)在雙碳形勢下的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目簡介

北京亦莊藍(lán)領(lǐng)公寓項(xiàng)目位于北京市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū),總建筑面積12萬m2,采用了模塊化永久性建筑方式,其整體裝配率達(dá)92%。該項(xiàng)目在施工過程中采用了集裝箱式的構(gòu)件進(jìn)行裝配式建造,達(dá)到了節(jié)省水電、節(jié)能、節(jié)地等效果,突出了裝配式建筑在綠色建筑中的優(yōu)勢[2]。

3.2 智慧手段

主要基于輕量化BIM 模型,打通裝配式建筑EPC工程總承包的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和運(yùn)維全鏈條。

以輕量化模型為數(shù)據(jù)載體建立項(xiàng)目庫,可以查看模型中任意構(gòu)建的數(shù)據(jù)信息。通過BIM,形成二維碼,實(shí)現(xiàn)全過程質(zhì)量可追溯,實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度等智慧管理。

3.3 影響意義

圖2 項(xiàng)目智慧工地管理平臺(tái)

該項(xiàng)目主要采用了模塊化永久性建造方式,施工過程中利用了智慧工地管理平臺(tái)。通過對(duì)施工方法、施工建材的改進(jìn),從源頭上緩解了有害化學(xué)物質(zhì)的裝修后遺癥問題,極大地減少了現(xiàn)場粉塵、建筑垃圾排放、噪音污染;加強(qiáng)了建筑材料的循環(huán)利用,擴(kuò)大綠色建材采購,促進(jìn)建筑垃圾減量化。在智慧工地管理平臺(tái)中,利用AR&VR、BIM 等技術(shù),對(duì)施工現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)工地碳排放數(shù)據(jù)的可視化,打造出了綠色施工的典范。

4 智慧工地管理平臺(tái)意義及發(fā)展趨勢

4.1 智慧工地管理平臺(tái)的意義

在“碳達(dá)峰碳中和”的戰(zhàn)略形勢下,政府監(jiān)管部門及建筑企業(yè)對(duì)施工過程中的碳排放量也愈發(fā)關(guān)注,傳統(tǒng)的施工方式及管理模式已滿足不了當(dāng)代可持續(xù)發(fā)展的要求,智慧工地的核心在于“智慧”兩字,在數(shù)字化的時(shí)代下,將各種人工智能及原有的建筑數(shù)字平臺(tái)整合在一起,形成了一個(gè)智慧化的管理平臺(tái),它能夠幫助管理者以及政府監(jiān)管部門有效的解決施工現(xiàn)場事故多、揚(yáng)塵、噪音大、資源浪費(fèi)等問題,提高了工地的安全生產(chǎn)監(jiān)管和建筑質(zhì)量水平,降低了現(xiàn)場碳排放,實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用和綠色建造。

4.2 智慧工地管理平臺(tái)的發(fā)展趨勢

近幾年,隨著我國施工安全管理日益嚴(yán)格,施工成本也逐日增加,同時(shí),建筑企業(yè)對(duì)于智慧工地行業(yè)各類產(chǎn)品的需求也在增加,這樣就推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展,2021年,我國智慧工地行業(yè)市場規(guī)模就已達(dá)到155.7億元,其中計(jì)價(jià)軟件達(dá)到了62.2億元,管理軟件達(dá)到了55.8億元。智慧工地正是順應(yīng)智慧城市發(fā)展的需要,在未來,更多的建筑企業(yè)將會(huì)全面推廣使用智慧工地管理平臺(tái),在保障施工現(xiàn)場人員安全以及減輕管理負(fù)擔(dān)時(shí),也降低了施工現(xiàn)場的碳排放,達(dá)到綠色施工。

隨著智慧工地管理平臺(tái)的不管改進(jìn)與深化,在提倡雙碳形勢的背景下,越來越多的建筑企業(yè)會(huì)采用該平臺(tái)進(jìn)行施工管理。

總之,智慧工地對(duì)于施工整個(gè)過程都發(fā)揮著極其重大的作用,保障施工人員的安全、機(jī)械設(shè)備的正規(guī)操作、施工現(xiàn)場的環(huán)境合格等,在雙碳形勢下的智慧工地管理將會(huì)在未來發(fā)揮更大的作用。