電網基建智慧工地建設應用

李 冉

（國網伊犁伊河供電有限責任公司，新疆 伊犁哈薩克自治州 835000）

2020年6月13日，國家發改委首次就“新基建”范圍給出明確定義，涵蓋“三大方面、七大領域”?！叭蠓矫妗敝福盒畔⒒A設施、融合基礎設施、創新基礎設施。①信息基礎設施建設，指的是基礎設施基于新興信息技術衍生而來，如5G、物聯網等通信設施，人工智能、區塊鏈等智能設施以及數據中心等算力設施；②融合基礎設施，指的是傳統設施在新興智能、通信技術支撐的背景下發展而來的設施，如智能交通、智慧能源等；③創新基礎設施，指的是科研、創新技術、發明創造等方向，如大型科學設施、產業技術創新等?！捌叽箢I域”指：5G基建、大數據中心、人工智能、特高壓、工業互聯網、汽車充電樁、城際軌道交通。無論是“互聯網+”的快速發展還是新基建的提出，都可以看出信息化、智能化已是現代化建筑設施體系的重要環節，是助力產業升級、打造數字經濟的重要手段。

為推進建筑工業化、數字化以及智能化的升級，加快建造方式轉變，推動建筑業高質量發展，制定本指導意見。促進建筑工業和新技術高度結合，在建設過程中增強建筑信息模型（BIM）、物聯網、互聯網、云計算、大數據、移動通信、人工智能、區塊鏈等方向的協同與創新應用。加強技術攻關，加強核心技術研發工作，推動技術的轉移和實際應用，突破智能控制、信息采集、質量管理、故障診斷等關鍵技術瓶頸，深入探索人工智能、人機協同等技術的產業化進程，研制自主可控的系統性、集成化平臺。在這樣的背景下，我國電網基建智慧工地建設工作同樣被推上軌道，本文著重對該工作發展方向和應用方案進行詳細的闡述。

1 電網基建智慧工地建設應用發展方向

1.1 國家電網基建智慧工地建設應用方向

（1）響應國家新基建號召，推動電網快速發展、助力產業轉型升級。中央號召的“七大領域”與電網公司發展關系密切，要做到“加快現代信息通信技術推廣應用”等“三個加快、一個加強”，為促進電網發展、推動轉型升級等提供重要機遇。

（2）響應國網“三型兩網”泛在電力物聯網建設號召，積極推動三維設計成果在施工階段的應用。2018年7月，國網基建部印發《國家電網有限公司關于全面應用輸變電工程三維設計及建設工程數據中心的意見》（國家電網基建 〔2018〕585號），要求扎實推動三維設計在建設管理、施工組織等環節的標準化應用，探索利用三維設計成果進行過程標準化管理，嘗試在碰撞檢測、模擬施工、節省成本、節約工期以及對物料、設備資源動態管控等方面，積極探索總結經驗，提升工程質量和綜合效益。

（3）響應國網基建部基建全過程建設號召，提升現場感知能力。國網基建部印發的《國家電網基建〔2020〕88號》文中，明確要求開展依托電力物聯網，實施基建數字化管理平臺的建設。并指出：基建項目的現場感知能力仍需提升，工程現場自動感知技術手段單一，各專業功能開發不均衡，終端集成度較低，現場應用便捷性不高等問題。

1.2 南方電網基建智慧工地建設應用方向

（1）響應國家新基建號召，推動電網快速發展，助力產業轉型升級。發展公司與服務區域協同發展的路子。圍繞“互聯網+”“新基建”發展戰略，做好資源配置、數字信息化、技術創新等平臺的建設，支撐公司快速轉型。

（2）響應“數字南網” 建設號召，助力“大云智物移”。根據《南方電網數字化轉型和數字南網建設行動方案》要求，南方電網公司為加強數字化轉型和數字南網建設，成立了公司數字南網建設領導小組，負責公司數字化轉型和數字南網建設的頂層設計、總體布局和戰略決策。將深度應用基于云平臺的互聯網、人工智能、大數據、物聯網等新技術，實施“4321”建設方案，即建設四大業務平臺，三大基礎平臺，實現兩個對接，建設完善一個中心。

2 電網基建智慧工地建設應用方案

（1）利用BIM模型實現工程進度可視化模擬，增強工程進度的信息化管理。傳統的項目進度管理方式信息分散，工程實際進度信息展示不直觀、不及時，已無法適應現代化的施工進度信息管理需求；并且由于不同專業對項目的理解不同及溝通不足，一旦供應方與施工需求不匹配，便會對施工進度產生不良影響；BIM技術將時間因素融入到了三維模型中，明確三維模型各部分的進度計劃，便于各方人員根據需要尋找信息，使工程進度管理高效便捷。

（2）BIM+VR新技術，提升項目安全、質量、技術管理能力。安全教育屬于管理的范疇，對象是人，高效管理的前提是使員工能夠自覺遵守規范。一般情況下，施工現場人員不穩定，流動性較大，臨時工、農民工較多，缺少安全教育，安全意識淡薄。即便開展了職工三級教育工作，但這些教育的內容呈現陳舊化、簡單化、公式化的特點，針對性很弱，很難達到理想的教育效果。而當前迅速發展的VR技術屬于計算機仿真技術的一種，創建以假亂真的虛擬世界，這種模擬環境可以實現擁有信息交互的三維動態視景及行為展現，使用戶沉浸到該環境中。將三維設計BIM模型與VR技術結合，通過構建虛擬現實場景，用戶可以獲得良好的可視化印象，實現交互設計。如此，可大大提高安全教育的效率，實現工程項目施工過程中質量、安全、技術等的真實感受，提升項目質量、安全、技術管理能力。

（3）建設智慧工地管理平臺，為工程項目人員、車輛、特種設備、安全、質量、綠色施工管理決策提供數據支撐。工程項目建設地點偏遠、分散，企業對項目工地的監管（人員、車輛、安全、質量、技術應用、環境監測、技經）難度大；傳統的管理模式已無法滿足現場管理需求，亟需建設集中管控平臺，解決遠程監管難的需求。

（4）建設定位系統，及時發現人員健康隱患、快速定位與預警。工地現場施工人員多而分散且呈現管理粗放，出現緊急情況無法快速定位及有效的預警，現場人員健康隱患等因素，導致現場管理難度大。

（5）建設人員管理系統，規避現場安全管理風險。工地現場人員復雜多變，人員具有很強的流動性，施工人員誠信度差異化，管理難度大，施工現場工種包括鋼筋工、混凝土工、砌筑工、木工、電工、焊工、油漆工、水暖工、架子工（搭設腳手架）、機械工、測量放線工以及輔（雜）工等，由于工種種類多、隊伍復雜，采用傳統的方法很難跟蹤員工身份，缺失黑名單數據庫，且工地現場屬開放式場地，外來閑雜人員不時出沒其中，這些都為施工現場的埋下安全隱患。

（6）建設車輛管理系統，規避物資安全管理風險。工地現場外來車輛進出復雜，物資被盜風險隱患，車輛信息歷史記錄追溯難等問題，以傳統的手動登記放行方式已無法滿足現場生產安全管理需求。

（7）建設車輛定位系統，實時定位物流、企業車輛位置與車速。傳統的人工登記、跟蹤模式費時費力，效率低下，缺乏信息化智能手段；工地現場可能存在企業車輛公車私用現象，企業車輛缺乏有效安全監管（車輛位置、分布、速度監測），物流貨車車輛實時位置信息缺失，導致相關車輛存在安全隱患。

（8）建設智能AI視頻監控系統，及時發現現場安全隱患并語音警示。工地施工區域以傳統的視頻監控系統部署方式已不能滿足現場安全管理需求，缺少主動發現習慣性違章事件、場景學習、數據整合等智能化信息技術手段并現場語音提醒警示。人員違章識別場景主要包含：人員是否佩戴安全帽、登高作業是否穿戴安全帶、人員是否越界、人員聚眾徘徊、人員入侵、人員吸煙、人員正確著裝以及明煙、明火場景識別。

（9）建設塔機安全監測系統，及時發現安全隱患、提前預警。塔吊特種設備為高發事故重大危險源、對特種操作人員的持證上崗及安全操作規范、設備安全運行的參數是否符合標準，吊鉤盲區，單靠傳統人力巡檢排查難度大，工作效率低，而且很難全程保持、全方位的監督管理，監管漏洞出現概率較大。

（10）建設施工電梯運行監測系統，及時發現安全隱患、提前預警。施工電梯特種設備為高發事故重大危險源、對特種操作人員的持證上崗、設備運行的速度、超載、開關門狀態、高度數據監測，單靠傳統人力巡檢排查，難度大，工作效率低，而且難以做到全過程、全方位的監督管理，容易出現監管漏洞。

（11）建設深基坑支護監測系統，及時發現安全隱患、提前預警。深基坑工程為事故高發危險源，深基坑工程的開挖對周圍的建（構）筑物容易產生影響，影響嚴重將危及相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網的安全與正常使用。深基坑屬于臨時工程，安全儲備一般不高，但該類工程平均造價很高，通常投入的安全資金少，因此風險性較大，一旦事故發生，將造成嚴重的社會影響。常見事故原因：圍護體系崩潰，基坑大面積滑坡；支護結構傾斜，水平位移太大；支護結構及被維護土體處于損壞狀態；基坑周邊道路、地下管網設施變位、開裂和坍塌；基坑周圍土體變形過大，鄰近建（構）筑物傾斜、開裂、甚至坍塌；錨桿抗拉拔故障；流沙、管涌損壞導致的工程損失；承受手頭壓力的防水部件出現超容許的滲漏；基坑底回彈、隆起過大；基坑周圍復雜的施工 環境。

（12）建設高支模防護監測系統，及時發現安全隱患、提前預警。高支模工程為重大危險源，事故造成的危害極為嚴重，容易造成群死群傷事件。主要原因分析：①設計方面：項目設計人員不能很好地掌握高大空間支撐體系的技術特性，對結構參數計算出錯，或參數選擇不可續；沒有準確推算模板支撐體系荷載或計算參數不全，沒有合理納入附加荷載的部分和立桿的偏心受壓影響問題；選取不合理的模型等。設計構造措施設置不足。②選材方面：選擇質量不合格的鋼管和扣件；采用了老舊的、性能不穩的結構件。③施工方面：未按照標準規范搭建支撐架構；施工方案沒有或過于簡單；澆筑流程錯亂；支模架靠東西，穩定性不高；澆筑與加固交叉作業；未等混凝土養護足夠就提前拆模。高支模大部分用于高大建筑和橋梁（混凝土）的現澆和養護階段，混凝土現澆是一次性成形，混凝土澆筑過程中，高支模整體結構不斷承受荷載，人工全面監測（傾斜、軸力、載重負荷、沉降、位移等數據）比較困難，無法全過程、全方面監測。

（13）建設火災煙霧報警系統，及時發現安全隱患、提前預警?；馂奈：Σ粌H會帶走生命且易造成巨大的財產損失，預防措施顯得尤為重要，目前工地的生活區、辦公區、室內施工作業區臨時用電不規范、大功率電器的使用，往往是導致火災發生的重要原因，傳統方式是通過人員巡檢模式，費時費力、盲區，巡檢效率低下，無法全過程、全方面監測、缺乏有效的火災預警機制，隨著行業的發展，傳統方式已不能滿足現場安全管控要求。

（14）建設環境監測與降塵噴淋聯動系統，落實施工揚塵專項治理政策要求，響應綠色文明施工。工地現場缺失針對施工區域環境的揚塵（PM 2.5、PM10）、噪音排放的監測，施工過程環境污染監測困難，揚塵、噪聲的監測工作存在周期長、數據量大的特點，方式陳舊，耗費人力，工作效率低，記錄的數據主觀。

（15）建設工地廣播系統，及時預警、聯動播報安全事件。工地現場缺乏應急事件指揮、應急廣播、安全事故教育學習、宣貫、聯動報警事件、違章事件等播報警示手段。

3 結語

在當前我國建筑業數字化、網絡化、智能化取得突破性進展的背景下，仍然存在質量不高等問題，需要繼續推進建筑工業化、數字化、智能化升級。在電網基建智慧工地建設應用方面，一方面，深入理解國家發展需求，響應國家號召，把握應用方向；另一方面，要充分結合新一代信息技術的發展趨勢。加強互聯網、大數據、無線通信、人工智能等新技術的集成和應用，探索具備人機協調、自主學習等智能平臺的應用，開發自主可控的新一代智慧工地監管平臺。