智慧工地系统在建筑施工过程中的应用

蒲祖红，崔隽娜

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

良好的智慧工地系统能够对建筑施工现场进行有效的安全管理，不仅能减少建筑施工安全事故的发生，而且还有利于推动建筑施工行业的稳定发展。多样化的先进技术为智慧工地系统提供了许多支持，使智慧工地系统在实际应用时更具备实用性，对建筑行业的安全管理与建筑技术水平的发展具有十分重要的意义和价值。

2 对智慧工地及其操作系统的概述

智慧工地中有对现代科学技术的综合应用，这些现代化科学技术包括BIM、大数据以及移动互联网和人工智能等技术，以建筑工程项目的整个生命周期为主要开展目标，围绕建筑施工现场的各项工作、各层级以及一线作业岗位开展相关监管工作，对施工现场的相关施工人员、建筑设备、建造材料以及建造环境等各项关键要素进行全面、实时、智能化的监管，更好地实现信息化创新管理体系[1]。以项目为核心，实现多级联动、多方协同、整合高效和管理预控，并以此确保建筑工程能够顺利实现质量、安全及进度和成本建设等方面的目标，促进部门间联动办公，推动项目实现智能化管理和精益化建造。

智慧工地操作系统是信息化时代形成的一种新型建筑工程生命周期管理理念。就智慧工地系统而言，即利用现代信息化技术方法与手段对工地进行管理，并构建信息化管理平台。应用信息传感与人工智能技术，通过工地的监控装置及进出口传感器和穿戴设施等设备连接建筑工程中的人与事，从而形成物联网（见图1）。

图1 智慧工地示意图

3 建设智慧工地系统的必然性

建筑工程的施工条件比较差，存有较多的安全隐患，这些问题若是得不到及时解决，势必会对现场工作人员的人身安全带来严重威胁。建筑行业需要很多人力进行作业，许多工作人员在实际施工过程中比较缺乏自我保护以及相应的施工安全意识，而且部分施工企业还存在未对建筑施工工作人员开展相关施工安全意识的讲授和培训工作，导致在工程建设中，安全管理无法有效保障，容易出现违规情况，亟需智慧工地系统的应用，解决安全问题。

4 在建筑施工过程中对智慧工地系统的具体应用

4.1 对塔吊实施安全监控

塔吊全监控系统主要包括工程管理、设备管理以及监控系统等几部分[2]。在对塔吊进行安全监控的过程中，通过对建筑施工现场的塔吊安装监控设备，及时收集塔吊运行时的载重、风度以及角度等相关安全指标数据，对塔吊在运行时的状态进行实时监控，如图2所示。一旦有违反相关规定的情况出现，塔吊上的安全监控系统就会根据实际情况进行自主判断，若是判断结果为违反规定的操作，塔吊安全监控系统就会及时发出警报，及时且有效地制止塔吊司机不规范行为，这不仅能够对操作人员的安全操作起到良好地监督作用，而且还能对塔吊的正常运行从根本上进行保障，真正做到提前对物的不安全状态以及由人所产生的不安全行为进行有效防控。

图2 建筑施工现场塔吊安全监控系统的设置

4.2 周界防范红外对射系统的应用

建筑施工中的办公区、场区等区域是最为重要的工作区域，需要重点加强对这些区域的监控和安全管理，这些区域经常会出现盗窃情况，因此，为了有效防止类似偷盗等事件的发生，保护建筑施工相关财产以及管理人员的人身安全，需要对这些区域加强监管，应用周界防范红外对射系统[3]。周界防范红外对射系统也属于智慧工地系统中的一种监管系统，它能对布防区域发生的侵入行为进行自动探测，一旦探测到有外物侵入，就会开启自身警报系统，发出报警信号，而且还能准确地为相关管理人员指出被入侵的具体位置。从周界防范红外对射系统的实际应用来看，其具备有较高的报警准确率，并且对外来入侵起到非常好的防范作用，在进行监控和探测的过程中，不需要监控人员对布防区域进行实时观察，对问题所在，也不需层层上报，可直接根据探测结果以及给出的相关应对措施进行及时处理，使安全管理更具智能化、人性化（见图3）。

图3 工地周界防范系统示意图

4.3 智慧工地系统在施工质量管理中的应用

4.3.1 智慧门禁准入信息系统的应用

在建筑工地应用智慧门禁准入系统时，主要是针对工地施工过程中所产生的考勤信息、工资发放信息及劳动信息等实行定制，并进行实名制管理，以确保各项工地施工管理等制度得到切实落实[4]。工地所设置的大门，可以有效阻隔外界各闲杂人士，同时还是阻挡外界干扰的重要保障。所以，在建筑工程施工中，建筑工地的大门也充分发挥着重要作用。而信息化门禁系统主要通过物联网+大数据等方式，应用识别技术，增强工地施工管理。

1）基于识别技术的工人准入信息

工地是建筑施工的重点场所，施工人员的准入问题或施工过程中的考勤问题等成为一大管理难点。一般而言，一些常规办公室应用的IC卡考勤形式及技术应用于工地施工中并不适宜，也不恰当，一旦IC卡丢失，势必会给工地施工工作人员带来极为不利的影响。而若采用指纹识别方式进行识别，由于施工人员长期劳作，通常手部伤口都会比较多，或是清洗不干净、磨损严重等，会直接影响最后的打卡及考勤效果（见图4）。因此，面部识别成为主要方法。①人脸识别方式：当前，这种识别方式较新颖且逐渐普遍，监测系统在对信息来源进行合理判断时，会通过2D、3D算法进行有效判断。②虹膜识别技术方式：这一技术方式相对成本较高，但具有显著优势。

图4 工地实名制管理系统（图片来源：杭州埃欧哲）

2）智能化安全帽的准入信息

可利用生物识别技术对智慧工地施工人员开展实名制管理。而智能化安全帽的工地准入，则是在常规安全帽里添加定位、储存信息和处理传感器[5]。在安全帽主端录入工地施工人员的具体信息，再将这些人员信息储存至模块中，当工地施工工作人员开展施工作业时，就能佩戴专门的智能化安全帽，而在智能安全帽的主机端，会随时接受施工人员的相关信息，并予以准入信息反馈（见图5）。

图5 智能化安全帽（图片来源：www.iotku.com）

3）追踪管理系统

在建筑施工工作人员进入施工现场后，主机终端可对佩戴安全帽的工作人员实施定位模式，目的是能让相关建筑工程施工管理人员直接且直观地了解到施工人员的具体工作状态与新进路线，从而方便工程施工管理人员对施工工作人员工作进行组织及指导（见图6），从而合理有效且全面地对工程施工现场的智慧工地管理系统运行方式进行有效分析。

图6 施工现场追踪管理系统的运行

5 结语

将智慧工地系统应用到建筑施工过程中，不但对建筑工程施工的顺利开展起到促进作用，而且还能对工程施工在安全性方面起到良好的保障效果，提升建筑工程的经济效益、社会效益，该系统应在建筑工程施工中积极推广及应用。

就目前来说，智慧工地系统还有许多待优化和改进的地方，实际应用效果还不能达到最佳状态和要求，这就需要相关管理人员及施工人员在实际工作中不断积累经验，对那些先进的知识、技术和技能加强学习，有效结合相关施工现场具体情况不断优化和提高智慧工地系统的先进性、可行性。