智慧工地系统在建筑工程管理中应用

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【摘要】在信息化时代背景下，随着云计算、移动互联网、大数据、物联网等技术广泛应用，建筑企业应用信息技术水平不断提升，实现了工程建设、项目管理、财务管理等业务数据集成共享共用。在建筑工程工地管理中，通过引入和应用智慧工地系统，发挥智慧系统动态收集、数据集成化、数据共享、智能分析等优势，能够推动建筑工程项目管理由传统管理模式向自动化管理、数字化管理、智能化管理转型发展。本文在研究智慧工地系统概念、特点和关键技术等基础上，深入探讨了智慧工地系统在建筑工程管理中的具体应用，包括环境检测与智能喷雾降尘、塔吊安全监控系统、电气配电无功补偿、周界防范红外对射、工地现场智能限电控制等应用场景，通过智慧工地建设能够显著提高建筑工程现场管理信息化、智能化水平，保障建筑工程现场管理目标实现。

【关键词】智慧工地系统；建筑工程；工程管理

0引言

近年来，随着我国建筑行业高速发展，在建建筑工程数量不断增长、规模不断扩大，建筑工地施工产生的扬尘、噪音等问题引起广泛关注。针对建筑工程工地管理问题，2019年，住建部出台实施了《关于进一步加强施工工地和道路扬尘管控工作的通知》，强调各建筑工程应落实安全文明施工主体责任，强化建筑工地六个百分百管理，严禁“野蛮作业”、扬尘污染等问题。2020年，住建部、发改委等13部位联合发文《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，指出“当前建筑行业生产方式仍存在粗放管理问题，与建筑行业高质量发展要求相比存在较大差距”，并提出推进建筑工业化、数字化、智能化升级，加快建筑建造方式转变，推动建筑行业高质量发展的要求。建筑工程工地是建筑行业安全文明生产的主要场所，通过推进智慧工地系统建设，在建筑工程管理中引入和应用智慧系统，能够实现建筑工程工程管理信息化、数字化、智能化，显著提高建筑工程管理水平。

1智慧工地系统概念及其特点

1.1智慧工地系统内涵

智慧工地系统是围绕建筑工程管理目标，大幅收集人员、安全、环境、质量等关键业务数据，结合物联网、大数据、互联网、云计算等技术构建大数据管理平台，形成云端大数据体系的信息管理系统。智慧工地系统架构可分为3层，即环境感知层、服务器层和联动控制层，其中，环境感知层基于传感器、视频监控等物联网设备实现环境感知；服务器层对环境感知层数据进行分析处理，根据预设阈值、条件联动自动化设备动作；联动控制层接收服务器层动作指令完成动作并反馈动作信息。根据智慧工地系统典型应用场景，可实现工地现场环境监测和扬尘联网治理、塔吊安全监控系统、电气配电无功补偿、周界防范红外对射和工地现场智能限电控制等功能，通过收集施工现场环境数据、设备状态数据、视频监控信息等，实现工地现场环境智能检测、AI视频监控[1]，上传至建筑工程管理云平台，并根据管理要求自动或手动联动现场环境自动化设备动作，实现工地现场管理自动化，有利于减少人工管理的时间成本，提高监管准确率。

1.2智慧工地系统的特点

（1）集成化管理。基于施工现场的实际生产状况，智慧工地系统将施工环节与信息化技术进行了有效融合，并对工程项目管理中人、机、料、法、环全要素信息整合，打破了传统工程管理中数据关联性低、各专业数据分散问题，实现了建筑工程管理集成化管理、专业化管理；（2）数字化平台。基于红外线、摄像机、设备传感器、RFID等物联网设备，智慧工地系统可实现建筑工程现场关键生产要素信息收集，并集中展示在监控大屏，可实现全局监控和重点监控相结合，可针对工程管理中出现的问题进行预警、提醒、联动控制，形成建筑工程管理全要素展示、管理，打造数字化工程管理平台[2]；（3）集成的应用。智慧工地系统实现了各种信息技术的综合应用，以达到资源的最优配置和使用，为项目施工提供了依据，保证了信息化管理体系的可行性和有效性。

2智慧工地系统的关键技术

2.1大数据技术

大数据技术即针对海量数据进行处理并在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为有用信息的技术。在互联网领域中，大数据技术应用较为普遍，如大数据分析、挖掘用户偏好并合理确定营销策略等。在建筑工程管理中，大数据包括人员信息、机具、设备、物料、环境、施工工艺等数据，且各类信息相互交互、融合，通过借助大数据技术挖掘各类数据之间联系，可实现建筑工程现场安全管理风险预警、预测功能。如建筑工程脚手架搭设施工中，智慧工地系统可通过分析脚手架、人员、环境等信息[3]，分析其内在关联并动态分析施工安全风险，实现建筑工程管理的智能化。

2.2物联网技术

物联网技术即通过将计算机、机械、传感器、软件等技术，实现不同类型设备信息交互。在智慧工地系统中，物联网技术是环境信息、设备状态信息、人员信息等多源数据感知的基础。如人员信息感知可借助人脸识别、身份卡识别等信息感知，设备工作压力、温度、流量等数据可通过自动化仪表获得。扬尘信息可通过PM2.5监测仪测量获得。基于物联网设备获得和感知工程管理数据，并将环境数据传输至服务器，能够为智慧工地系统环境感知提供数据基础。

2.3移动互联网技术

移动互联网技术即通过手机、平板等终端设备接入互联网并实现信息交互的技术。在智慧工地系统中，基于移动互联网技术，建筑工程现场物联网设备可基于无线网络向上集中传输信息，服务器发出指令可与现场各类自动化设备进行交互动作。同时，建筑工程管理人员和监管部门可基于移动互联网技术远程观看现场监控画面，可现场管理与远程管理的有机结合。

3智慧工地系统在建筑工程管理中的应用

3.1环境监测和智能喷雾降尘

在以往的施工现场，大部分降尘操作都是人工进行，只能起到减少灰尘的作用，无法有效实现对建筑及其周边的降尘，造成环境扬尘污染问题。通过应用环境监测和智能喷雾降尘子系统，一方面动态收集施工现场温湿度、风力、风向、噪声、有害气体、PM2.5等信息[4]，并将环境信息上传至服务器，可实现施工现场环境信息动态监测和协同监管；另一方面，当现场扬尘数据超过建筑工程安全文明施工管理要求时，服务器端下达智能喷雾指令，联动施工现场喷雾炮喷雾降尘，可以有效降低粉尘浓度，优化工作环境，确保施工现场施工环境符合城市安全文明施工要求。

3.2塔吊安全监控系统

在实际施工中，智慧工地系统也包含了塔吊安全监控系统，具有很好的实用价值，为整个施工项目的顺利进行提供了保障。塔吊安全监控系统可通过视觉神经网络技术、物联网技术等技术手段，对塔吊内操作人员数量进行清点、操作人员身份信息进行比对，实现塔吊操作监控和违章操作告警。同时，基于物联网技术，塔吊安全监控系统可实现塔吊设备维修状态、升降速状态、起吊重量等信息监控，及时发现塔吊设备冲顶、异常开门、超速等运行问题，减少工程建设中的安全隐患，提高工程安全管理的质量。

3.3电气配电无功补偿

当前，随着我国推行实施绿色工地标准的实施，节能降耗日益成为建筑工程管理的重要内容之一。在建筑工程中，部分设备功耗较高，功率因数较低，电能浪费问题较为突出。针对该问题，可在智慧工地系统建设中对配电系统中功耗数据进行监测和自动化管理，提高电力的使用效率。该子系统有隔离开关与智能控制器两个模块。隔离开关设置了多组电容器，在每组电容器上都装配了电容器、断路器、交流接触器及热继器。通过智能控制器对功率因数进行设置，并获取系统的功率因数，在功率因数不满足设置值时，控制器会按照设置次序依次投入电容器群，直到系统实际功率因数与设置目标一致为止[5]。如果系统负荷与设备不同，相应的功率因数也会出现变化，系统负荷与类型的变化将会直接对系统功率因数产生影响，可以通过使用智能控制器实时收集与反馈功率因数信息，有效优化系统实际运行状况。实践证明，该子系统的节能效果明显，在应用后，其功率因数超过0.92，比未使用前提高0.17，取得了非常明显的效果。根据临电计划和现场条件发现，对110kW左右的机械和现场施工用电进行补偿，若使用系数为0.5，单热工作时长根据5h计算，则在主体施工工期90d的情况下，总用电量为24750kWh，而通过使用上述系统，实际用电量为14280kW/h，节约了10470kWh的电量，使用电效率提高42.3%。所以通过应用该系统可以提高电能利用率[6]，减少电能消耗量，从而使电力环境得到全面的改善，不仅如此，选择科学合理的无功补偿装置还可以有效提升电能质量。Schneider—Electric企业提供的调谐型无功补偿装置的特征参数如表1所示。

3.4周界防范红外对射

施工场地和办公区域一直是安全管理的重中之重，经常发生生产事故、盗窃事件等。如何保证其安全管理的正确性和实效性成为目前施工管理的重要工作。通过利用智慧工地周界防范红外对射子系统的应用可以有效提高安全管理工作的效率。在周界防范红外对射子系统中，其原理是借助红外传感器设备对入侵物体、人员信息进行监测并发出相应的警报，由于智能工地系统中红外传感器与工地位置信息绑定，一旦红外传感器检测到入侵行为，系统可自动提示告警，监控人员可手动或由系统自动调整附近区域摄像设备对准入侵告警区域进行监测[7]，能够有效防范建筑工程现场被盗问题，提高建筑工程现场管理敏捷性。

3.5工地现场智能限电控制

施工现场生活区用电一直是安全管理的重点，工人们使用电力是一种很随意的行为，会引起一些无法控制的问题，也会带来很大的安全隐患，不仅会造成一定的经济损失，甚至会有生命危险，而导致事故的原因大部分是工作人员违规用电。该子系统以时间、负荷、电压三个方面为切入点进行控制。关于用电时间，通过使用时间控制器，控制员工宿舍的所有供电线路，确保在工作时间内停电，以免发生意外。关于用电负荷，宿舍内安装220V插座，以备冬天供暖时使用的碳品板供电，所有的电源插座都是一个回路，并且每个回路都装有一个自动控制系统，如果员工擅自改装，5A以上的电流就会自动切断电源：关于用电电压，宿舍内的照明回路使用36V，以确保电力使用的安全性，此外，宿舍内还有专用的电源插座，以满足手机的充电需求。通过对上述各子系统的应用，运用多种方法对电力的实际使用进行了控制，既能确保用电安全，又能使设备系统实现自动化，大大节约了人工成本，减小了实际工程管理工作的难度系数。

4结论

基于智慧工地系统的建筑工程管理，能够实现建筑工地动态数据实时采集、动态分析、全过程监控和智能分析数据等功能，有利于提高建筑工程现场管理管理及时性、全面性、系统性，有效防范和控制现场施工安全风险，针对性分析建筑工程中安全文明施工问题、高耗能问题和边界入侵问题，实现建筑工程管理数字化、自动化和智能化。

作者:高佩勇 单位:上海踏建建设管理咨询有限公司