建筑施工現場管理中智慧工地自動化系統的應用

阮翠玲

（中時訊通信建設有限公司，廣東廣州 510091）

1 智慧工地自動化系統的概念

1.1 基本概念

智慧工地自動化系統，是工程管理人員通過虛擬現實技術、BIM 技術等現代信息技術，科學管理工程資料傳送、材料采購、施工人員等工作，建立信息共享平臺、實時監控平臺，提升建筑施工效率、質量及安全。

1.2 智慧工地自動化系統應用的重要性

（1）提升施工現場的管理效率。在管理建筑施工現場，該系統可有效傳遞、共享施工信息，促進工程順利開展。施工人員實時接收并發送現場管理數據，確保各部門溝通的有效性，提升施工現場的管理效率。

（2）降低施工事故率，實時監控建筑施工現場，記錄施工人員的操作行為，提前預防潛在的安全事故。利用智慧工地自動化系統，可以完成部分施工任務，降低安全事故率。

（3）優化建筑施工方案。施工之前，施工人員借助BIM 技術模擬施工，預防施工過程的潛在問題，如環境影響、人為影響因素，均可以提前制訂預防性措施，最大限度提升建筑施工效率。

（4）增加施工企業的經濟效益。將智慧工地自動化系統應用到施工現場，可以正常開展施工項目的建設任務，提前預防潛在問題，加大各部門的溝通力度，進一步提升現場施工效率，增加經濟效益。

2 目前建筑施工現場管理存在的問題

2.1 部門信息傳輸時效性不足

建筑施工現場管理工作應當落實到施工全過程，這涉及到復雜的管理內容，并且要層級上報施工現場的數據信息，增加了管理難度。當前，部分施工企業仍然沿用傳統的管理模式，以人力記錄和整合數據，以文本方式共享信息，延長了信息傳遞時間。經過層級傳遞，還會增加數據信息的丟失率。施工管理人員未掌握施工現場的具體情況，嚴重影響施工流程的完善性，耽誤工程進度。

2.2 傳統管理模式的安全隱患大

建筑施工人員多以農民工為主，文化水平普遍較低，安全意識薄弱，且施工現場沿用傳統的管理模式，缺乏實時監控機制、施工防護措施，增加了現場施工的安全隱患。

3 智慧工地自動化系統在施工現場管理中的應用

智慧工地信息系統，涉及到監管平臺、數據中心、信息采集，其系統框架如圖1所示。

圖1 智慧工地信息系統

3.1 項目信息

項目信息功能主要是動態錄入、查詢、編輯各項基本信息，查詢各類施工文件的信息，存儲人員信息。

3.2 人員管理

（1）實名制管理。在人員管理體系中，實名制管理，不僅能加強人員的約束能力，還可以規范項目管理，降低風險系數。

（2）人員追蹤定位?；趹脠鼍耙?，通過定位技術采集人員實時的位置信息，明確各區域分配的人員情況。如果發現無關人員進入施工現場，系統會發出警報聲，維護現場安全。

（3）門禁考核管理。該功能要聯合實名制管理，使用智能閘機、移動考勤軟件，自動化管理人員考勤。通過門禁考核管理，還可以抓拍現場人員的打卡過程，降低考勤管理難度。還能查詢人員進出現場的時間，通報考勤天數不達標的人員。

（4）人員安全教育。利用虛擬現實技術開展安全教育，降低安全事故率，比如打造虛擬現實場景、演示坍塌事故、高處墜落事故等。同時，要完善實名制安全教育記錄系統，強化人員管理效果。

3.3 特種設備管理

（1）升降機管理。通過升降機安全監控管理子系統，實時監控運行情況，查詢歷史數據，動態顯示升降機的工作參數圖表，包括載重量、提升高度、額定能力等。當系統檢測出現超限超載情況時，平臺向責任單位傳輸報警信號。

（2）塔吊管理。塔吊管理子系統能夠以圖表的形式動態顯示塔吊的運行情況，結合系統分析的預警數據，實時動態監測防碰撞。系統支持遠程控制功能，可隨時查看塔吊吊鉤的監控視頻，避免發生盲吊、隔山吊所導致的事故。如果監測出超載或超限問題，平臺將傳輸報警信號。

3.4 安質管理

（1）排查安全隱患。通過該項功能的子系統，自定義安全隱患排查清單，巡檢人員通過移動端上傳現場發現的安全隱患，自動生成整改單，發送至責任部門，由責任部門整改并上傳整改情況，最后閉環發送巡檢部門。巡檢部門根據整改依據進行復查，保證整改的到位性。完成復查后，應當明確合格指標。如果審查未通過，則要求責任部門繼續整改。

（2）視頻監控。通過視頻監控子系統，可以實時查看系統監控視頻，多個監控畫面同步回放。傳統監控系統雖可展示多個畫面，但無法提供詳細監控點位，可利用傾斜攝影技術還原施工現場，現場攝像頭以錨點方式關聯展示，實時調取現場監控畫面。

（3）質量問題檢查。利用質量問題檢查子系統，以不同形式上傳現場檢查的質量隱患，向責任部門推送整改單查看整改情況。同時統計問題整改、質量檢查、問題預警，以報表方式導出。

（4）臨邊防護。在危險性較高的臨邊區域設置紅外探頭，通過紅外光束在邊界形成保護網。如果無關人員接近警示區域，則能立即警示，并提示施工人員注意安全防護。系統桌面端位置設置報警提示，實時向責任部門推送報警信號。

（5）深基坑監測。監測內容包括地下水分布、深層土體位移、支護體系等。通過深基坑監測子系統，實現監測深基坑施工全過程，系統分析監測數據，實時推送預警信息，預防安全事故，降低安全風險系數。如發現異常情況，子系統可向責任部門推送報警信號。

（6）高支模監測。在高支模系統上設置傳感器，動態監測高支模施工模板的支架系統變形、模板沉降、整體位移、立桿軸力等情況，避免安全事故。高支模監測子系統能夠監測、分析、預警數據，特別是立桿水平位移、模板不均勻沉降、支撐體系傾斜、立桿軸力等參數。當發現異常數據時，實時推送報警信號至責任部門。

（7）高邊坡監測。高邊坡地震災害的危險性較大，很有可能引發惡性事故，因此邊坡穩定性需要實時動態監測，評估周邊建筑物的災害影響。通過高邊坡監測子系統，包含實時監測功能、數據分析功能，全方位監測降雨量、位移等危害，如果發現異常監測數據，要向責任部門推送報警信號。

（8）智能測量。為了消除傳統測量方式的弊端，以智能測量工具進行檢測，自動讀取、傳輸測量數據，判斷質量隱患，提升測量工具的智能化水平，減少人員的勞動強度，形成高效的檢測模式。

（9）大體積混凝土溫度測量。通過自動采集傳輸大體積混凝土的溫度信息，包括環境溫度、混凝土內外部溫度差、澆筑體溫度峰值等。當監測數據超過溫度控制閾值，則推送報警信號至責任部門。

（10）車輛進出管理。通過電子與信息技術對進出工地車輛實現實時在線管理，動態采集車輛進出場信息，隨時查詢車輛進出運行記錄。車輛離開施工現場時，自動識別并開啟道閘，記錄車輛進出場時間，保證車輛通行的安全性。

3.5 環境管理

（1）預警災害性天氣。通過天氣預警子系統，聯動預報預警資料、基礎探測資料，及時預警災害性天氣，降低災害性天氣的影響。

（2）揚塵與噪聲監測的應用。通過監測子系統對工地監測點的噪聲和揚塵數據進行監測，綜合查詢各項環境參數，預警環境超標情況，進行統計分析。當監測發現空氣污染超標，系統會聯動除塵設備，并向責任部門推送報警信號，提示工程人員更改作業方式，做好降噪防塵工作。

3.6 物料管理

（1）采用棒材計數方式。通過計算機視覺系統、智能終端設備拍攝和選取照片，通過圖像信息處理技術，智能識別棒材數量。參考圖像時間查詢相關驗收記錄，獲取準確的主材查驗結果。

（2）地磅稱重方式?，F場驗收大宗物料時，以傳感器稱重，所有車輛明確貨物重量。地磅稱重子系統，參考實際情況查詢數據，明確車輛班次，進出場時間，組合查詢多個條件。

（3）出入庫管理。利用出入庫管理子系統，參照供貨清單生成二維碼，通過二維碼掃描，記錄設備材料的出入庫情況，形成統計報表。

3.7 特色應用管理

（1）基建期的數字化移交管理。在項目設計環節建立BIM 模型，以通用模型方式細化復雜節點、重難點部位，優化施工方案，模擬施工工藝水平，確定技術工藝、施工方案的可視化交底。參照施工過程采集的信息，搭建數字化移交平臺，保證達到施工管理要求。完成工程建設之后，移交數字產品、實體工程，保障后續工作開展的實效性。

（2）動態模擬施工進度。使用軟件編制計劃表格，提取工程名稱信息，將提取信息顯示為進度計劃甘特圖（圖2）?；贐IM 模型，使用不同顏色推演構件生產到使用的全過程。按照施工完成度，參考構件信息的錄入時間，對比計劃進度、實際進度，推送預警信號。

圖2 A工程施工進度計劃

（3）無人機的動態巡檢。通過無人機巡檢子系統，提前設定無人機的飛行路線，將視頻資料傳送至終端平臺，及時應用到安全隱患監測、進度管控等施工工序中。該子系統可以實時上傳、存儲、展示主流視頻文件，在移動端、桌面端實時播放。

（4）監測實景物聯。采用三維激光掃描技術、傾斜攝影技術，采集空間外形輪廓數據，重構建筑模型，與BIM 模型進行對比，確保工地場景的高精度，對施工現場進行動態化管理。

4 智慧工地自動化系統的應用優勢

4.1 獲取現場信息，減少安全隱患

利用智慧工地，系統可以全方位采集施工現場的信息，監控和分析工程狀態，防止多方信息上報所致的信息傳輸效率低的問題。利用智能安全帽、視頻監控、圖像處理技術、人體姿態檢測技術，實時檢測施工人員的行為，減少施工現場的安全隱患。在建立施工安全保障體系時，應當保證施工安全系統的先進性，落實精細化管理模式。同時要保證施工現場信息的準確性，加大安全監管力度，細化監管機制。

4.2 處理信息分散與丟失問題

施工企業注重信息系統的優化，施工現場信息化，主要是采集、傳輸、使用施工過程的數據信息，將施工過程轉變為數據，既可保障信息傳輸效率，又能提高信息使用效率。施工企業要提高總體管理水平和企業效益，需研發信息化軟件，同時要制訂嚴格的BIM 標準，確保各項目參建方可以向BIM 平臺傳輸、共享項目數據，通過BIM 技術改善信息化管理弊端，避免信息沖突、信息孤島等問題。

4.3 處理施工命令傳遞失誤問題

施工管理人員需優化命令傳遞流程，在工程施工全過程中，BIM 技術可以保證各應用軟件、各項目參建方信息傳遞的準確性。施工管理人員采用圖像處理技術、人體檢測系統、智能安全帽技術，進行全面采集、傳輸、反饋突發事件的信息，搭建移動信息交互平臺，通過移動終端傳送施工命令，盡量避免工程延期與返工現象。

5 結束語

綜上所述，智慧工地的自動化系統可以實現施工現場的智能化管理，提高施工管理的精確化、實時化水平。結合建筑工程項目與智能化管控數據，能夠確保施工現場管理的三維可視化效果，引入智慧工地自動化系統，可以加強項目參建方的溝通與協調力度。在今后發展中，還要深入探索智慧工地自動化系統的內涵，學習和掌握現代管理模式，加大施工現場、工地智慧元素的關聯性。