李彥錦 彭 瑜，2 覃文波 周 誠

(1.華中科技大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，武漢 430074； 2.中國建筑第八工程局有限公司，上海 200120)

引言

近年來，建筑業(yè)向集成管理和智能建造方向發(fā)展的趨勢越來越明顯。為適應(yīng)未來要素資源數(shù)字化、建模規(guī)范化、交互網(wǎng)絡(luò)化、認(rèn)知可視化，決策智能化[1]的發(fā)展趨勢，施工過程和建造設(shè)備將會不斷地更新?lián)Q代。在這樣的背景下，指揮調(diào)度室也需要更加專業(yè)化、智能化的工作環(huán)境，需要能夠適應(yīng)施工現(xiàn)場多變的環(huán)境。

目前，已經(jīng)有許多關(guān)于在復(fù)雜環(huán)境下搭建臨時設(shè)施的探索和實踐。這些內(nèi)容按照研究側(cè)重點的不同可以分為硬件載體的開發(fā)和系統(tǒng)功能的研究兩個方面。上述臨時設(shè)施的載體一般應(yīng)具備靈活機(jī)動、節(jié)省成本的特點。早在2015年，北京崔氏德門科貿(mào)有限公司[2]就開發(fā)出了一種可以大量運輸、快速布置的折疊房屋。該房屋折疊后形似板材，與活動板房方案相比之下，其運輸成本和存儲成本都減少為原本的1/2左右； 隨后，徐嘉誠[3]等在自己的研究中明確了折疊房屋的有關(guān)定義，指出了折疊房屋用金屬液壓伸縮的方式代替固定承重結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)搬運和存儲體積的最小化來節(jié)省成本和提高機(jī)動性； 而為了實現(xiàn)靈活部署的目的，馬馨等[4]則基于現(xiàn)有廂型車進(jìn)行了移動通信平臺的改裝設(shè)計，拓展了通信指揮平臺的機(jī)動性； 在系統(tǒng)功能設(shè)計方面，許多學(xué)者也對特定應(yīng)用場景下的功能體系進(jìn)行了設(shè)計，他們的設(shè)計思路可以為本文的設(shè)計提供一定的參考； 夏江濤等[5]以突發(fā)事件現(xiàn)場處置為背景，將其功能具體闡述為平臺架構(gòu)、系統(tǒng)組網(wǎng)、終端會議和網(wǎng)絡(luò)安全驗證四個方面，通過這套功能可以實現(xiàn)對突發(fā)事件的及時協(xié)商與智能決策； 李鐘等[6]在對滅火救援指揮調(diào)度的研究中，就受理警情、組織響應(yīng)、輔助決策和實時監(jiān)控四個方面設(shè)計功能，分別涵蓋不同的主體，形成了一種全面的體系。參照上述的兩種思路，智能工地指揮調(diào)度室的功能和設(shè)備也必須要形成完整的體系，使得指揮調(diào)度室可以將工地管理工作全面涵蓋。

對于智能工地這樣一個工種多、現(xiàn)場復(fù)雜、環(huán)境多變[7]的應(yīng)用場景，現(xiàn)有資料對其指揮調(diào)度方面的研究十分有限。因此，本文設(shè)計了一種面向智能工地的移動折展指揮調(diào)度室。該指揮調(diào)度室在可快速部署的載體上搭設(shè)基于工程物聯(lián)網(wǎng)的各項設(shè)備系統(tǒng)，具有完善的使用功能，以集成的方式有效地提高現(xiàn)場指揮工作的效率，對智能工地上的指揮工作提供了一定的參考意義。

1 面向智能工地的指揮調(diào)度室設(shè)計方法

1.1 指揮調(diào)度工作的要求

在智能建造的背景下，未來建筑施工過程主要面向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展[8]。從數(shù)字化來看，智能工地應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)過程中所有要素和資源信息的數(shù)字化； 從網(wǎng)絡(luò)化來看，即在獲取數(shù)字信息的基礎(chǔ)上，智慧工地要能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與實時更新，通過建模和交互來提高整個工地的一體化集成程度； 從智能化來看，則意味著與傳統(tǒng)的工地相比，智能工地需要對網(wǎng)絡(luò)中繁雜的信息加以分析，同時也要完成交互和高性能計算的工作。這是一個將智能設(shè)備終端、信息集成管理系統(tǒng)與管理者管理方案進(jìn)行有機(jī)融合的整套體系。

指揮調(diào)度室的設(shè)計應(yīng)當(dāng)以滿足上述智能工地的需求為準(zhǔn)，同時也要適應(yīng)整個工地上人員數(shù)量多、工種多、現(xiàn)場環(huán)境易變以及所涉因素關(guān)系的復(fù)雜性等特點。因此，指揮調(diào)度室需滿足以下要求：

(1)能夠靈活應(yīng)對復(fù)雜多變的現(xiàn)場條件，保證良好的指揮調(diào)度環(huán)境。從這點出發(fā)，就需要對現(xiàn)有的指揮調(diào)度室結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良；

(2)能夠形成順暢的作業(yè)流程，處理不利的影響因素，保證指揮調(diào)度高效運轉(zhuǎn)。從這點出發(fā)，就需要形成一套完整流暢的工作體系，搭載充足的能夠支持這套體系工作的先進(jìn)設(shè)備；

(3)能夠適應(yīng)智能工地的應(yīng)用場景及其發(fā)展趨勢，適應(yīng)工地多工種的工作環(huán)境，從這點出發(fā)，就要具備全面的功能，做到不同場景、不同需求與不同主體所對應(yīng)功能的全面覆蓋。

以靈活的可移動的折展艙為載體，通過各類傳感和智能設(shè)備進(jìn)行信息收集并與系統(tǒng)交互，搭載具有相當(dāng)計算能力的分析系統(tǒng)和一定集成化水平的信息管理系統(tǒng)輔助決策，這樣的方案能夠更加適應(yīng)智能工地的工作環(huán)境，為指揮調(diào)度工作提供巨大的幫助。

1.2 指揮調(diào)度室設(shè)計原則

移動折展指揮調(diào)度室的設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 指揮調(diào)度室設(shè)計原則與要點

在設(shè)計的過程中，按照設(shè)計內(nèi)容和滿足需求的不同，分成移動折展機(jī)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計、指揮調(diào)度室系統(tǒng)功能設(shè)計三個部分。

1.2.1 移動折展機(jī)構(gòu)設(shè)計原則

移動折展機(jī)構(gòu)的設(shè)計目的主要在于控制施工成本、擴(kuò)大工作空間、簡化并加快前期準(zhǔn)備工作。

按照思路，移動指揮調(diào)度室的設(shè)計原則就在于“可移動、可折疊、可快速部署”。將指揮調(diào)度室搭載在移動平臺上，使其可以靈活移動； 添加折展機(jī)構(gòu)則解決了工作與移動兩者之間的矛盾； 內(nèi)部設(shè)備隨著展開工作而布置就位。這樣的指揮調(diào)度室就可以在工地的應(yīng)用場景中實現(xiàn)快速部署、節(jié)省成本。

1.2.2 設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計原則

設(shè)備與室內(nèi)布置則主要基于各種智能設(shè)備和指揮調(diào)度工作流程，對調(diào)度室內(nèi)需要具備的功能分區(qū)和布置情況進(jìn)行設(shè)計，滿足其高效順暢地開展工作的要求。

按照思路，移動指揮調(diào)度室的設(shè)計原則就在于“可控制、可感知、可靈活布置”。指揮調(diào)度室要處理現(xiàn)場收集傳輸來的各類數(shù)據(jù)和信息，并輸出指令。設(shè)計一種分區(qū)合理且內(nèi)含多種設(shè)備的指揮調(diào)度室，可以確保指揮調(diào)度工作在指揮調(diào)度室內(nèi)高效完成，達(dá)到按工程需求去服務(wù)的目的。

1.2.3 系統(tǒng)與功能設(shè)計原則

系統(tǒng)和功能體系的設(shè)計，則是主要基于工程物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對調(diào)度室內(nèi)所需要搭載的配套系統(tǒng)進(jìn)行組合，構(gòu)建其完整功能，以期形成多個子系統(tǒng)綜合支持決策調(diào)度的高效工作方法。

目前的指揮調(diào)度工作，大多是依據(jù)分散的系統(tǒng)各司其職，在功能方面并未進(jìn)行集成和整合，容易導(dǎo)致不同的管控目標(biāo)之間產(chǎn)生沖突，也存在對工程不能全過程全要素覆蓋的情況。構(gòu)建“一張圖、一塊屏、一張網(wǎng)”的服務(wù)功能體系，可以有效地減少不同功能之間的沖突和數(shù)據(jù)的冗余，實現(xiàn)多個維度相互影響與協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實現(xiàn)工地價值最大化。

2 移動折展機(jī)構(gòu)設(shè)計

2.1 可移動指揮室

工地上常見的可以充當(dāng)房屋設(shè)施的單元就是集裝箱。以集裝箱為活動房的概念已經(jīng)不是首次提出，在之前的研究中就已經(jīng)有研究人員對集裝箱式活動房的使用情況和監(jiān)管措施進(jìn)行了研究[9]。在新冠病毒肆虐武漢之時，以集裝箱為基礎(chǔ)的模塊化復(fù)合建筑也為疫情防控貢獻(xiàn)了巨大的力量[10]。將集裝箱作為指揮調(diào)度室本身，再為其添加移動所必須的移動平臺，例如將其設(shè)置在拖車底盤上，或是直接設(shè)置在較大的廂型車、小型貨車后進(jìn)行牽引，就可以避免重復(fù)搭建重復(fù)拆除。有工作需要時駛?cè)氍F(xiàn)場，工作完成后駛離現(xiàn)場，以這樣的方式節(jié)省時間、控制成本，其示意圖如圖2所示。

圖2 建立在拖車底盤上的移動折展集裝箱示意

2.2 折展機(jī)構(gòu)設(shè)計

空間折展機(jī)構(gòu)是一種具有展開和折疊功能并在展開后能夠滿足使用者使用需求的一類裝備，此類裝備通常應(yīng)用于解決有限的運載空間與較大的使用空間之間的矛盾[11]。

在施工調(diào)度室中使用的折展機(jī)構(gòu)其主要目的是在于擴(kuò)展使用空間、方便運輸。因此，采用一種可以在一維方向拓展空間的折展方式即可。

選定折展形式主要為伸展臂展開后，以此折展機(jī)構(gòu)為基準(zhǔn)，按照其伸展特性將指揮調(diào)度室設(shè)計為矩形的長邊側(cè)墻打開，因為這樣的方式可以在伸縮同樣寬度的前提下擴(kuò)展更大的使用空間，如圖3所示。

圖3 不同展開方案的拓展面積對比

按照指揮調(diào)度的工作需求，擴(kuò)展面積部分不僅需要側(cè)墻，也需要地板和屋頂。因此，將整個折展過程劃分為三部分：第一部分為副屋頂，第二部分為平移側(cè)墻和地板，第三部分為旋轉(zhuǎn)打開的側(cè)墻，其打開步驟如圖4所示。

圖4 移動折展機(jī)構(gòu)的打開過程

圖4中從左至右依次為a.移動就位后副頂板打開； b.邊板和地板伸展； c.側(cè)墻旋轉(zhuǎn)打開。

對于其中支持折展的三處機(jī)構(gòu)和動力來源，副屋面采用的是鉸接的連桿，使用電機(jī)傳動提供旋轉(zhuǎn)扭力，旋轉(zhuǎn)側(cè)墻與副屋面大體類似； 對于平移側(cè)墻和地板這部分機(jī)構(gòu)，考慮到墻和地板連接復(fù)雜且地板還要起到承重作用，因而需要選用更加穩(wěn)定復(fù)雜的伸縮機(jī)構(gòu)。

對于有額外需求的平移側(cè)墻和地板活動機(jī)構(gòu)，表1列出了兩種選型時在ADAMS軟件中模擬的兩種空間折展機(jī)構(gòu)及折疊比[12]等計算參數(shù)，對應(yīng)的示意圖如圖5所示。

表1 候選折展機(jī)構(gòu)參數(shù)對比

圖5 不同折展機(jī)構(gòu)的形式示意圖(從上至下依次為A/B)

最終，確定并應(yīng)用在移動折展指揮調(diào)度室上的三組折展機(jī)構(gòu)情況如圖6所示。

圖6 三處折展機(jī)構(gòu)的連接方式示意

3 指揮調(diào)度室設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計

3.1 設(shè)備系統(tǒng)體系架構(gòu)

在智能工地的應(yīng)用場景下，本文構(gòu)建了工程物聯(lián)網(wǎng)，工程物聯(lián)網(wǎng)有全要素感知、信息數(shù)據(jù)傳輸、分析輔助計算、智能決策控制四個層次。指揮調(diào)度室主要職能的實現(xiàn)就是與工程物聯(lián)網(wǎng)的各層次對接。因此，指揮調(diào)度室的設(shè)備系統(tǒng)也可以分為全要素感知、信息數(shù)據(jù)傳輸、分析輔助計算及智能決策控制四個層面，圖7為指揮調(diào)度室設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)架：

圖7 指揮調(diào)度室設(shè)備系統(tǒng)體系構(gòu)架

(1)全面感知

在感知層面，主要目的是獲取工程數(shù)據(jù)。指揮調(diào)度室在這一方面主要采用傳感技術(shù)、機(jī)器視覺及非接觸式檢測等技術(shù)，將相關(guān)設(shè)備如傳感器、高清攝像頭、雷達(dá)等搭載在指揮調(diào)度室外圍、無人機(jī)、機(jī)器狗以及穿戴設(shè)備上，以完成對整個工地信息的感知收集。

(2)網(wǎng)絡(luò)通信

在傳輸層面，指揮調(diào)度室需要適應(yīng)移動折展指揮調(diào)度室的靈活機(jī)動需求，同時要優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸手段。因此，構(gòu)建一種有線傳輸技術(shù)與無線傳輸配合工作的傳輸系統(tǒng)，可以將無線傳輸?shù)撵`活機(jī)動與有線傳輸?shù)姆€(wěn)定高速有機(jī)結(jié)合起來。隨著新型傳輸技術(shù)的發(fā)展，也可以選擇5G移動通信，形成速度快、延遲低、規(guī)模大的傳輸網(wǎng)絡(luò)[13]。

(3)分析處理

在分析層方面，指揮調(diào)度的工作內(nèi)容要求對回傳數(shù)據(jù)所包含的信息進(jìn)行深度挖掘。指揮調(diào)度室內(nèi)引入云計算、邊緣計算等處理手段，從繁雜的數(shù)據(jù)中提取清晰可用、有指導(dǎo)意義的信息。

(4)決策控制

在決策層方面，針對工程上多變量多目標(biāo)的決策問題，指揮調(diào)度室搭載模擬人工智能的智能控制系統(tǒng)，通過微型化的控制設(shè)施實現(xiàn)場上智能、自治協(xié)同控制的模式，從而達(dá)到自主決策或輔助決策的目的。

3.2 指揮調(diào)度室系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計

指揮調(diào)度室系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計分為以下四個層面：

(1)在感知層面，主要目的是獲取現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)，如圖像數(shù)據(jù)、物理空間數(shù)據(jù)、工作環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)等。對于圖像數(shù)據(jù)，選擇使用高清攝像機(jī)進(jìn)行捕獲，將攝像機(jī)搭載在無人機(jī)上，可以支持實現(xiàn)場地測繪和俯瞰監(jiān)控； 將攝像頭裝載在四足移動平臺(機(jī)器狗)上可以采集場地數(shù)據(jù)、采集人的動作數(shù)據(jù)，用于支持圖像數(shù)據(jù)的處理； 溫度、風(fēng)速、噪聲等現(xiàn)場物理參數(shù)數(shù)據(jù)主要由固定在各處的傳感器進(jìn)行采集； 場上移動的設(shè)備和人員也可以攜帶一些微型傳感器； 其他諸如雷達(dá)檢測和射頻識別等采集技術(shù)也會用在各自的終端上。

(2)在傳輸層面，按照前面所設(shè)計的系統(tǒng)的要求，需要搭載有線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線與配套接口； 搭建用于無線傳輸和網(wǎng)絡(luò)共享的服務(wù)器和標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)。若要搭載傳輸能力更強(qiáng)、接入速率更快的5G網(wǎng)絡(luò)，也需要相應(yīng)的信號發(fā)生和接收器。

(3)在分析層面，進(jìn)行大數(shù)據(jù)相關(guān)的計算除了需要穩(wěn)定快速的傳輸存儲，也需要強(qiáng)大算力的計算機(jī)硬件。

(4)在控制層面，除了算法和數(shù)據(jù)的支持，設(shè)備也同樣重要。使用例如MEMS等微型設(shè)施，使控制系統(tǒng)便于嵌入智能化的工程設(shè)備； 使用數(shù)字大屏等輸出終端，將信息和系統(tǒng)分析結(jié)果集成并可視化呈現(xiàn)，輔助決策人員進(jìn)行決策。

綜上所述，移動折展指揮調(diào)度室搭載的設(shè)備如表2所示。

表2 指揮調(diào)度室內(nèi)搭載設(shè)備一覽

4 指揮調(diào)度室系統(tǒng)功能設(shè)計

指揮調(diào)度工作需要對整個工地的全壽命期全方位進(jìn)行管理，因此，指揮調(diào)度室的功能設(shè)計也必須涵蓋工地管理的全要素。而想要在有限的指揮調(diào)度室空間和資源內(nèi)將管理工作做到全面嚴(yán)謹(jǐn)，就必須實現(xiàn)集成化、自主化和可視化。

4.1 系統(tǒng)功能體系設(shè)計

搭載在指揮調(diào)度室中的集成化管理平臺，應(yīng)該集成領(lǐng)導(dǎo)決策、實時監(jiān)控、隱患識別、安全預(yù)警、應(yīng)急救援、質(zhì)量監(jiān)管、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、物料全過程跟蹤、人員考勤和出入管理等多種功能，其功能體系如圖8所示。

圖8 指揮調(diào)度室功能體系

在上述功能體系中，各系統(tǒng)相互協(xié)作、相互配合如下所述：

領(lǐng)導(dǎo)決策系統(tǒng)含有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、生成對抗網(wǎng)絡(luò)等智能控制算法，輔助進(jìn)行智能化的決策，決策結(jié)果輸出至人員、設(shè)備和物料管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度指揮。領(lǐng)導(dǎo)決策系統(tǒng)的工作離不開其它系統(tǒng)的支持。

監(jiān)控系統(tǒng)作為感知現(xiàn)場的一種重要手段，主要獲取圖片和錄像數(shù)據(jù)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)一方面被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存儲； 另一方面通過人臉識別、姿勢識別、機(jī)器視覺等技術(shù)提取信息，支持人員管理、安全預(yù)警等系統(tǒng)的工作[14]。

隱患識別系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)來源是現(xiàn)場回傳的傳感器數(shù)據(jù)以及圖像監(jiān)測信息,利用這些信息可以進(jìn)行現(xiàn)場工作環(huán)境的監(jiān)測[15]。若識別出工程隱患，隱患識別系統(tǒng)則及時向領(lǐng)導(dǎo)決策系統(tǒng)提出警告，同時將報警記錄和原因記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中。

風(fēng)險分析系統(tǒng)主要是基于現(xiàn)場回傳的各項實時參數(shù)，對可能發(fā)生的安全事故進(jìn)行預(yù)測。與隱患識別相比，風(fēng)險分析更注重那些有可能發(fā)生或也有可能不發(fā)生的損害。當(dāng)其發(fā)生的概率設(shè)定閾值時，將向領(lǐng)導(dǎo)決策系統(tǒng)發(fā)送警告。

質(zhì)量管理系統(tǒng)主要是對現(xiàn)場已經(jīng)或即將完成的建筑產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。質(zhì)量監(jiān)控并非僅進(jìn)行局部驗收，而是對現(xiàn)場產(chǎn)品進(jìn)行長期的追蹤監(jiān)測。其數(shù)據(jù)主要用于隱患識別和風(fēng)險分析，也同時存儲在大數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。

人員管理系統(tǒng)主要面向人員行使管理職能。工程物聯(lián)網(wǎng)使得場上人員的信息和狀態(tài)都能夠被實時獲取。通過人臉識別、身份認(rèn)證等手段，人員管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時定位、準(zhǔn)入(出)管理、出勤考核等功能。人員管理相關(guān)記錄，如出勤情況、出入記錄等也將被記錄在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。

設(shè)備狀態(tài)系統(tǒng)主要面向機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控指揮。管理系統(tǒng)通過設(shè)備自帶的無線傳輸手段和現(xiàn)場的傳感設(shè)備與之相連，并由此可以獲取到設(shè)備的運行環(huán)境、狀態(tài)、位置[16]等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以為機(jī)械設(shè)備的調(diào)度、檢修等提供依據(jù)，也可以用于支持風(fēng)險分析等其他工作系統(tǒng)。設(shè)備管理的數(shù)據(jù)也記錄在大數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。

物料跟蹤設(shè)備主要面向場內(nèi)的各類材料進(jìn)行管理。在工程物聯(lián)網(wǎng)的背景下，材料的生產(chǎn)信息、存儲狀況、安全質(zhì)檢狀況全都實現(xiàn)數(shù)字化。系統(tǒng)經(jīng)由RFID射頻識別、機(jī)器視覺等技術(shù)實現(xiàn)對庫存的管理，進(jìn)而實現(xiàn)對材料從入場開始的全過程跟蹤[17]，相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。

進(jìn)度監(jiān)測系統(tǒng)也通過現(xiàn)場獲取的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的原定計劃進(jìn)行對比，為領(lǐng)導(dǎo)決策系統(tǒng)的指揮調(diào)度工作提供宏觀的依據(jù)。

大數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則用于存儲上述各系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)、操作記錄以及分析的結(jié)果。存儲的數(shù)據(jù)可用于計算分析，深度挖掘其中可用的信息。

包含大數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在內(nèi)的所有系統(tǒng)互相協(xié)助，共同行使指揮調(diào)度室的智能。這是一個龐大復(fù)雜的協(xié)作體系，相應(yīng)的管理維護(hù)是不可或缺的。綜合管理系統(tǒng)起著對各個子系統(tǒng)進(jìn)行訪問權(quán)限管理、數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控、日志記錄、定期自檢以及維護(hù)管理的功能。

指揮調(diào)度室內(nèi)搭載支持系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)硬件，安裝對應(yīng)的操作系統(tǒng)。搭建便于訪問的網(wǎng)絡(luò)平臺，使得上述體系能夠在指揮調(diào)度室內(nèi)方便快捷地投入使用。

4.2 系統(tǒng)功能角色設(shè)計

指揮調(diào)度工作不僅需要有多功能集成的系統(tǒng)來支持，更需要不同職位的工作人員各司其職，才能將所設(shè)計系統(tǒng)的功效最大化。集成系統(tǒng)可以按照不同參與主體的任務(wù)需求顯示不同的數(shù)據(jù)和頁面，以輔助場上工作人員各司其職。圖9展示了指揮調(diào)度不同參與主體的任務(wù)和職能。

圖9 指揮調(diào)度不同主體的任務(wù)與職能

指揮調(diào)度管理系統(tǒng)主界面內(nèi)容包括信息一覽、項目地圖、安全評級、留言板以及工作環(huán)境評價等信息， 如圖10所示，項目溝通平臺主要用于公布會議和日程安排、發(fā)布決策指令和反饋現(xiàn)場問題； 現(xiàn)場信息平臺主要進(jìn)行各類現(xiàn)場數(shù)據(jù)的上傳和收集，例如測量數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、施工日志等。

圖10 指揮調(diào)度管理系統(tǒng)主界面的一種示例

決策者在管理平臺的主界面可以進(jìn)行相關(guān)信息的查詢、可以通過溝通窗口向其他人員發(fā)送指令、對上傳至現(xiàn)場信息平臺的數(shù)據(jù)等文件進(jìn)行檢查，對需要審核的資料進(jìn)行審批； 現(xiàn)場的工作人員則應(yīng)做到及時更新溝通平臺和信息平臺上的信息； 項目管理人員可以在溝通平臺上反饋問題，從信息平臺上記錄的數(shù)據(jù)獲取信息； 系統(tǒng)還需要系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)人員對整個系統(tǒng)進(jìn)行定期的檢查維護(hù)與使用追蹤，并在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)運行提出合理的建議。

5 工程應(yīng)用

在現(xiàn)有的施工現(xiàn)場分別進(jìn)行了集裝箱指揮調(diào)度室的搭設(shè)和軟件系統(tǒng)的應(yīng)用實踐。

如圖11所示，即為工地上的集裝箱式智能施工指揮調(diào)度室，內(nèi)部設(shè)有4個配備計算機(jī)的工位、2臺全站儀、高清微型攝像頭、6塊數(shù)字大屏以及其他相關(guān)設(shè)備。

圖11 集裝箱式智能施工指揮調(diào)度室

在實踐過程中，指揮人員坐在屏下的工位上； 現(xiàn)場信息由監(jiān)控和傳感器等設(shè)備收集，回傳后錄入數(shù)據(jù)庫，并對其運用云計算等算法進(jìn)行信息發(fā)掘； 獲取的信息和數(shù)據(jù)形成可視化的結(jié)果集成顯示在墻側(cè)的LED屏上，如圖12所示。

圖12 指揮調(diào)度室內(nèi)顯示大屏

集裝箱指揮調(diào)度室室內(nèi)環(huán)境舒適，運行穩(wěn)定，各控制器和傳感器等硬件設(shè)備運行正常，平臺系統(tǒng)等軟件設(shè)施由技術(shù)人員定時維護(hù)，安全評級良好。 場上信息能夠清晰匯總在“工程建設(shè)一張圖”上，管理者可以根據(jù)分析得出的信息迅速準(zhǔn)確地掌控現(xiàn)場情況，并在計算機(jī)輔助下做出科學(xué)決策，形成了清晰的指揮調(diào)度作業(yè)形式，性能可靠。

6 總結(jié)

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是未來智慧工地的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)這種趨勢，提高工程項目的管理水平，本文設(shè)計了一種面向智能工地的移動折展指揮調(diào)度室。指揮調(diào)度室的設(shè)計工作主要圍繞活動機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備、功能分析三部分來進(jìn)行：

(1)基于指揮調(diào)度室靈活移動部署的需求，本文采用拖車或廂型車底盤完成移動動作，集裝箱房間設(shè)有3組折展機(jī)構(gòu)。 這樣的設(shè)計使得指揮調(diào)度室在伸展?fàn)顟B(tài)下面積約為收縮時的2倍，以兼顧靈活移動和舒適使用的需求。

(2)基于智能工地所應(yīng)用的工程物聯(lián)網(wǎng)的4個層次，本文分別對指揮調(diào)度室內(nèi)需要搭載的設(shè)備進(jìn)行了探討和分析。感知層設(shè)備獲取數(shù)據(jù)力求全面精準(zhǔn)，傳輸層通道建設(shè)要求快速高效，分析層設(shè)備要能夠支持算法運行，控制層設(shè)備要進(jìn)行集成與交互。按照需求配置設(shè)備及其參數(shù)，最終形成完整的設(shè)備系統(tǒng)，達(dá)到了感知控制、靈活部署的目的。

(3)基于功能體系的完整性，本文從結(jié)構(gòu)和主體兩方面對指揮調(diào)度室功能進(jìn)行設(shè)計。在功能體系中，集進(jìn)度、安全、質(zhì)量、人員以及物料等管理于一體，并建立數(shù)據(jù)存儲和維護(hù)系統(tǒng)。為工程中涉及的不同主體搭設(shè)信息接口與溝通渠道，形成涵蓋全要素、涉及全主體、管控全過程的功能體系。 不同功能也對應(yīng)著許多智能工地的應(yīng)用場景，對相關(guān)的實踐有一定的借鑒意義。