建筑施工中智慧工地系统的应用

陈凡，罗磊，崔小飞

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

近些年，随着我国社会经济水平的不断提高，建筑行业也得到了很大的发展，但是建筑现场施工中，安全事故也时常发生，严重危害了人们的生命财产安全，政府相关部门对其愈加重视，因此，建筑工程施工现场的安全管理已成为新的发展趋势。智慧工地系统的出现，能有效的解决施工现场的安全管理问题，促进建筑行业的稳定发展，同时，先进的信息化技术为智慧工地系统提供了智能技术的支持，不仅能促进自身的在建筑行业的竞争能力，还对我国绿色建筑发展奠定了基础，进一步推进建筑行业多样化、智能化的发展步伐[1]。

2 智慧工地系统概念

智慧工地系统是对建筑施工工地利用信息技术手段进行管理，通过信息技术搭建信息化管理平台，利用人工智能等技术手段，通过入口传感器、监控装置等设施，将现场相关人员与现场活动相连接，形成物联网，进一步提高建筑工程的管理效率[2]。

3 智慧工地系统发展现状

目前，智慧工地系统的应用较少，系统发展较不成熟，但随着智慧工地的不断更新实践，在建筑工地中起到了越来越大的作用，有效改善了现场的施工环境，下面对其中具有代表性的智慧工地系统进行分析研究。

3.1 环境监测、智能喷雾系统

建筑施工现场产生的扬尘等污染物，极易对施工区域以及周边环境造成污染，破坏生态环境资源。通过环境监测和智能喷雾系统相互协同进行工作，可充分体现出高效、节能、效果优等特点。智慧工地的智能监测喷雾系统可以24h不间断的对施工现场及周围环境进行监测，将监测到的数据传输至大数据平台上，若出现超标现场，将会对其采取针对性措施。环境监测、智能喷雾系统可以有效降低周围粉尘浓度，改善施工环境，同时，对施工环境中温湿度、风力、风向等信息进行实时监测，并将监测结果传输至触摸屏上，通过对数据进行分析处理，进而起到喷雾降尘作用，环境监测、智能喷雾系统的效果图如图1所示。此智慧系统着重体现了对环境资源的保护措施，传统的施工现场降尘方式都是采用人工除尘的方法，只能对道路上的粉尘进行处理，且费时费力，处理效果较差，采用智慧工程系统的降尘措施，充分体现了以下优点：①降尘效果明显；②智慧系统大量的减少了人工作业量；③自动化、智能化，最大减少了水资源的浪费。

图1 环境监测、智能喷雾系统效果图

3.2 电气无功补偿系统

建筑施工中机械设备过于陈旧，临近使用年限设施较多，设备功能较少，不含先进的技术含量，电力损耗过大，同时，设备的功率因数过低导致能源的极大浪费。利用智慧工地中无功补偿设备可以提高电能源的利用率，并随着无功补偿设备的不断更新完善，越来越多的设备应用到工程实际中。电气无功补偿系统主要包括总隔离开关、无功补偿智能控制器两部分组成，在总隔离开关下设置10套电容组，各个电容器组由交流接触器、电容器、断路器、热继器相组成的，在无功补偿智能控制器上对设备设置功率因数定值，之后再通过智能控制器对系统功率因数进行采集，若采集的数据未达到设定值时，无功补偿智能控制器依次对电容器组发出信号，直至设备的功率因数达到设定值。设备系统功率因数的大小通过系统负荷的大小决定，无功补偿智能控制器通过及时采集设备功率因数的反馈信息进行整个系统的调动。通过对本系统将近一年的实际工作分析，其节能效果明显，根据信息反馈得出，本系统的功率因数在0.9左右波动，传统的建筑施工机械设备的功率因数通常在0.75左右波动，进而设备的功率因数提高了20%，根据实际现场的使用情况，本系统负责的总功率为99kW的机械设备，按照使用系数为0.5，每天工作6h，进而主体施工60d共计用电为：60×6×0.5×99=17820kWh。电力无功补偿系统实际用电为98kw，且电流互感器变比为120，进而实际用电98×120=11760kWh，共节约电量17820-11760=606kWh，用电效率提高了34%，电力无功补偿系统有效的提高了建筑的用电效率，大幅度的降低了电量损耗，因而，在建筑施工中加大对电力无功补偿系统的实际应用，将进一步提高电能的利用率。

3.3 边界红外对射系统

在建筑工程的施工现场，施工区域、办公区域、宿舍区域等主要依靠安全管理来保证项目的顺利进行，工地中极易出现偷盗现象，如何保证工地的安全，是相关管理人员的一个难题，进而边界红外对射系统随之诞生。智慧工地施工现场周围的边界红外对射系统采用电子技术，对周围环境自动探测，在区域受到外界入侵时，自动产生报警信号，同时为管理人员提供入侵区域，提供相应的对策措施。边界红外对射系统采用红外发射器，从发射段发出4束人视觉不可见的红外光组成网状结构，接收段在收到红外光时进入防卫状态，并且当入侵人员将4束红外光完全阻挡时，才能启动报警装置，避免出现错误报警的问题。边界红外对射系统的报警率较高，可以有效地防范外界入侵，减少了偷盗事件的发生，为工地提高了防范效果，减少了相关管理人员的工作量，降低了人力资源的浪费，使现场的安全管理更加智能化、人性化[3]。

3.4 智能限电控制系统

工地工人的生活用电属于建筑安全管理的重点内容，工人随意更改线路、私拉电线等不可控制问题时常发生，为工人的人身安全带来严重隐患。工地现场时常发生宿舍失火等安全事故，并且多数事故的起因是由于违规用电引起的。工地智能限电控制系统主要对用电电压、用电时间和用电负荷上进行控制。通过多种技术手段可对用电进行控制，有效地保证工地用电安全，最大程度地降低管理难度。

4 智慧工地系统的应用

4.1 工程概况

某综合楼总建筑面积约8万m2，地上12层商业及办公楼，地下两层，项目由A、B两栋单体组成，A栋单体为办公楼，B栋单体为商业楼。该项目施工工期较短、施工场地较小，多次出现交叉施工的现象，施工现场管理难度较大，因此，为了保证项目的建设质量，最大化地提高项目的经济效益，通过利用智慧工地系统实现对项目的人、物、料等方面的管控，进而推动全面智慧工地管理系统的发展应用。

4.2 智慧工地管理系统

本智慧工地管理平台的构建主要包括资源层、集成层、应用层及展现层四个模块。首先，资源层主要是指利用无线定位技术对施工现场人、机、料等方面赋予数据特性；集成层主要利用互联网技术、无线网技术等信息手段将所有的资源信息传输至数据平台中心；应用层主要通过利用各种先进设备将所集成的数据进行分析、处理；展现层主要是将处理后的数据搭建各个子系统，包括安全管理系统、数据集成系统、人员管理系统、塔吊监控系统等。智慧工地管理平台科学合理地调动了施工人员、施工机械、施工材料等，最大程度地保证项目的经济效益。

4.3 安全管理系统

工地安全系统中，对可能会影响人员安全的危险源进行有效识别，并为此提出相应的解决方案，智慧工地系统通过自动识别技术对高风险施工进行识别，同时分析出原因，智慧工地系统对主要危险源的分析如表1所示，从表中可以看出，施工常发生的意外主要集中在这几个区域，对其进行区域划分，降低安全事故的发生，为系统预警工作提供数据支持。

表1 危险源的分类及分析

4.4 数据集成系统

在建筑施工过程中，相关人员依照国家相关标准对各个施工环节进行逐项检查工作，及时发现问题并作出相应解决措施，保证建筑的施工质量。通过利用智慧工地系统对项目的各个施工环节进行实时监督记录，对所收集的数据进行整体汇总，例如，责任人、管理人、滞后原因等进行数据反馈，第一时间对相应问题提出解决措施。此外，建筑工地的实际施工中将涉及到较多的材料使用，计算量较大，通过智慧工地系统，对建筑材料实现实时监督、管理，例如，在车辆进场时利用智慧工地系统对其进行自动化管理，进一步降低相关人员的工作强度，提高智慧工地系统的应用，推动建筑工程智慧工地系统的发展。

4.5 人员管理系统

建筑工程的劳动力来源地广泛，员工的管理难度较大，通过智慧工地系统，利用大数据对相关人员进行管理，进出工地人员进行实名登记，并且将实时考勤技术应用到日常管理中去，保证人员管理的科学有效性，在对人员进行实名登记时，在实名管理平台上与相关政府相互联通，规范建筑用工市场，保证劳动人员的合法权益。此外，通过人脸认证等方式采集员工的个人信息，设置实名考勤系统，提高人员管理的科学性，有效地降低人工成本，同时，智慧工地系统还可以通过智能定位系统等手段，对一些突发的现象进行及时处理，降低建筑工地管理的成本。

4.6 塔吊监控系统

建筑施工中，塔吊装置的安全是相关人员必须考虑的因素，在塔吊装置应用智慧工地系统，对建筑项目设备进行实时化监控。在建筑的施工中，将监控系统安装在塔式起重机上，主要起到对施工设备的操作和工作状态进行实时监测，同时，若相关人员出现违规操作时，将会自动发起警报信号，引起相关人员的注意，进一步提高了建筑施工管理的科学性。

5 结语

综上所述，现代建筑工程施工中，采用智慧工地系统的信息化技术是一项创新性改革，是建筑行业发展的必然趋势，并且随着先进的信息技术不断发展完善，进一步推进智慧工地系统在建筑工程中的应用，成为现代信息化城市的重要组成部分。在建筑工程的施工过程中，利用智慧工地系统，增强工地施工的安全管理效果，促进企业的经济效益。因此，进一步提高工地现场智慧系统的应用，进而促进企业的经济效益。