周偉，祁小強，鐘鵬，岑翠，楊啟文

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

當前，我國經濟發(fā)展進入新常態(tài)，各行各業(yè)的發(fā)展都從強調速度逐漸轉化為強調質量。建筑施工的高質量發(fā)展要走精細化、集約高效、智慧發(fā)展、綠色低碳的可持續(xù)道路。智慧工地在建筑業(yè)產業(yè)現(xiàn)代化的基礎上，通過科技創(chuàng)新，運用智慧運維手段，數(shù)字賦能建筑業(yè)，助力建筑業(yè)的轉型升級。

2 智慧工地

2.1 概念

智慧工地是指運用信息化手段，通過三維設計平臺對建筑工程項目進行精確設計和施工模擬，圍繞施工過程管理，建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產、科學管理的施工項目信息化生態(tài)圈，并將此數(shù)據(jù)在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下與物聯(lián)網采集到的工程信息進行數(shù)據(jù)挖掘分析，提供過程趨勢預測及專家預案，實現(xiàn)工程施工可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平，從而逐步實現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造[1]。

智慧工地將AI（人工智能）、傳感技術、VR（虛擬現(xiàn)實）等技術植入到建筑、機械、人員穿戴設施、場地進出關口等各類物體中，并且被廣泛互聯(lián)，形成“物聯(lián)網”，再與“互聯(lián)網”整合在一起，實現(xiàn)建筑項目工程管理中人與工程施工現(xiàn)場的整合。智慧工地的核心是以一種“更智慧”的方法來改進建筑項目工程各參與方相互協(xié)調、運作、管理的方式，以便提高交互的精準性、靈活性和響應速度。

2.2 發(fā)展情況

毛志兵教授按照建筑項目信息數(shù)據(jù)的累積情況，將智慧工地分為初級、中級、高級三個階段，每個階段對數(shù)據(jù)和信息技術的挖掘和使用程度不同，整個階段需要較長時期，是建筑施工工地管理從數(shù)字化到智能化，再到智慧化的歷程。當前，我國的智慧工地建設還處于初級階段，正在由數(shù)字化轉型到智能化，主要是圍繞建筑工程項目的全生命周期，建立信息化的軟、硬件，并引入高科技的技術，將這些技術做到和信息數(shù)據(jù)、管理方式的融合發(fā)展，而不是技術的堆疊，真正使科技創(chuàng)新、技術發(fā)展成為智慧工地建設的有效驅動力。

3 智慧工地信息技術應用研究

3.1 支撐技術

1）數(shù)據(jù)交換標準技術

在一個建筑工程項目中，項目的規(guī)劃、設計、施工、運維等各參與方需要進行相關數(shù)據(jù)的交換和共享，這些需要傳遞和共享的數(shù)據(jù)種類多樣并且龐雜，它們分布在項目的不同階段、不同時間和不同空間內，而且各參與方還使用了不同的計算機應用軟件，這些都給數(shù)據(jù)的共享和傳遞造成了困擾。那么，要實現(xiàn)對建筑工地的智慧化管理，首先就需要有統(tǒng)一的信息數(shù)據(jù)交換標準，具體包括：信息數(shù)據(jù)交換和共享的格式、需要交換和共享的信息內容、確定交換的信息數(shù)據(jù)和需要的是同一個。

2）BIM技術

BIM是智慧工地三維建模的技術支撐，它具有可視性、參數(shù)化設計、協(xié)同作業(yè)、模擬施工現(xiàn)場工作、告警等特性，可以完全應用在建筑工程項目信息管理中，包括把施工現(xiàn)場獲取的所有數(shù)據(jù)或者圖像等信息以三維模型的形式進行體現(xiàn)，并可以隨時更正、優(yōu)化設計施工方案，便于方案比選和參數(shù)化設計、施工。與射頻識別技術（RFID）的結合，將信息數(shù)據(jù)導入管理系統(tǒng)，可以進行建筑物的資產管理[2]。

3）3S技術（遙感技術、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）

3S是空間技術、傳感器技術、衛(wèi)星定位和導航技術與計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的、對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現(xiàn)代信息技術，3S是智慧工地成果的展示平臺。虛擬現(xiàn)實技術（VR）是利用計算機生成模擬環(huán)境，通過傳感設備使用戶“沉浸”到環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與環(huán)境直接進行交互的技術。

4）物聯(lián)網(IOT)

IOT是物物相連的互聯(lián)網。物聯(lián)網的核心和基礎是互聯(lián)網，在互聯(lián)網的基礎上延伸和擴展到物與物之間，并將它們進行信息的交換和通信。

5）云計算技術

云計算是網格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化和負載均衡等計算機技術與網絡技術發(fā)展融合的產物。它旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體，整合成具有強大計算能力的完美系統(tǒng)，并把這些強大的計算能力分布到終端用戶手中。

3.2 應用技術

3.2.1 智能監(jiān)控技術

在智慧工地建設中，智能監(jiān)控技術主要包括：群塔作業(yè)協(xié)同監(jiān)管應用技術、全景視頻實時監(jiān)控技術、養(yǎng)護室溫濕度實時監(jiān)控技術、人員管理在線監(jiān)控技術。

1）群塔作業(yè)協(xié)同監(jiān)管應用技術

具體表現(xiàn)在：在操作室加裝人臉識別裝置，非注冊人員無法啟動塔吊；在吊臂上安裝重量傳感器，并進行實時監(jiān)測，預防超載；在操作室內加裝傳感器和信號回傳裝置，預防碰撞，將盲區(qū)可視化、實現(xiàn)異常報警等功能；在塔吊頂端安裝風速儀，超過規(guī)定風速閾值將自動報警。

2）施工電梯智能監(jiān)控技術

具體表現(xiàn)在：安裝超載自動統(tǒng)計系統(tǒng)，實時記錄電梯內的人員數(shù)量和載重量；安裝電梯沖頂限位自動報警系統(tǒng)，當上升到限位點時自動停止運行；安裝駕駛員身份識別系統(tǒng)，避免無關人員的操作；安裝實時數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控，便于管理者及時了解電梯運行狀況[3]。

3）卸料平臺智能監(jiān)控技術

在原有的卸料平臺上安裝傳感器、顯示器、報警器，當壓力超過限定閾值，系統(tǒng)會立即發(fā)生報警并推送相關管理人員，消除隱患。

3.2.2 智能監(jiān)測技術

1）環(huán)境監(jiān)測、降塵除霾聯(lián)動技術

主要包括監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示傳輸系統(tǒng)、環(huán)境預警干預系統(tǒng)三部分，可以對工地的環(huán)境情況進行實時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳回云平臺進行存儲分析。通過對采集到的數(shù)據(jù)進行分析后，按照預先設定的標準進行判斷，是否需要打開噴淋系統(tǒng)。

2）智能防火監(jiān)測技術

利用能耗監(jiān)測系統(tǒng)對工地中的用能狀態(tài)進行實時監(jiān)測，監(jiān)測到不合理的用能情況，進行告警的同時切斷供能系統(tǒng)。除此之外，還可以利用煙霧和溫度傳感器進行火災報警。

3.2.3 無線能耗監(jiān)測及節(jié)能控制技術

該技術主要是將能耗的管理進行數(shù)據(jù)化分析，包括能耗總量走勢分析、歷史能耗分析、能耗排名分析、能耗指標分析、單位能耗指標分析、能耗同比對比分析等，通過對比分析，可以對風險進行預警以及故障分析報警。

3.2.4 智能降溫技術

這項技術主要應用于夏季施工工地的生活區(qū)，可以根據(jù)溫度、濕度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行噴灑降溫裝置的安裝，將經過凈化處理的雨水進行智能噴水，在降低溫度的同時，也達到了節(jié)能的效果。

3.2.5 精準定位技術

施工工地的管理者通過可穿戴設備，利用無線測距和無源被動檢測技術了解到施工現(xiàn)場工人的分布、所處位置、考勤情況等信息，既能做到安全管理，也能為薪酬發(fā)放提供依據(jù)。

3.3 管理技術

3.3.1 無線巡航技術

該技術通過設定無人機飛行航線，讓無人機在飛行時采集施工現(xiàn)場的視頻資料，將這些影像數(shù)據(jù)傳送到平臺進行分析，便于施工進度的控制和安全問題的排查。

3.3.2 智聯(lián)應用技術

智聯(lián)應用以IoT設備管理為核心，依照統(tǒng)一的接口標準，采集設備上的數(shù)據(jù)，并對其進行實時監(jiān)控及管理。該系統(tǒng)將建筑工程項目施工過程中的數(shù)據(jù)進行了融合，實現(xiàn)了對施工生產、管理、服務的智慧化監(jiān)管，形成智慧工地的智聯(lián)技術應用體系。

3.3.3 VR體驗技術

VR技術融合3D影像投影技術，將施工現(xiàn)場的各種場景進行沉浸式體驗，包括施工現(xiàn)場的高空墜物、滅火逃生等安全體驗場景，管理者利用VR體驗技術，讓工人體驗到安全施工的重要性，也便于進行三維技術的交付。

4 結語

科技推動發(fā)展，創(chuàng)新引領未來，智慧工地將建筑業(yè)的核心工作——工程項目管理與眾多高科技技術進行了有機融合，極大改變了傳統(tǒng)施工工地雜亂無章、耗能高、污染嚴重的現(xiàn)象。經過不斷的實踐和探索，我們發(fā)現(xiàn)集成化的數(shù)字、智能技術能夠提高建筑工程項目質量，提高建筑工地的科學化管理水平，節(jié)約建筑工程項目的成本，引領建筑業(yè)走向綠色可持續(xù)發(fā)展的健康道路。