邵駿鵬

上海核工程研究設(shè)計(jì)院股份有限公司 上海 200030

引言

智慧工地系統(tǒng)依靠三維實(shí)景模型、人工智能（AI）、“物聯(lián)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)綜合現(xiàn)場(chǎng)人員管理、施工機(jī)械管理、施工監(jiān)控、培訓(xùn)教育、作業(yè)許可、隱患排查治理等多方面，通過數(shù)據(jù)收集和分類形成可視化報(bào)表及視頻，使得管理者在管理駕駛艙實(shí)時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除隱患，彌補(bǔ)過去傳統(tǒng)施工管理模式存在的缺陷。

圖1 管理駕駛艙

1 智慧工地系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

智慧工地系統(tǒng)通過三維實(shí)景模型對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行精確設(shè)計(jì)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(chǎn)、科學(xué)管理的工程現(xiàn)場(chǎng)信息化生態(tài)圈。結(jié)合人工智能（AI）、視頻識(shí)別、傳感技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將芯片植入到建筑、機(jī)械、穿戴設(shè)施、門禁等各類設(shè)施中，實(shí)現(xiàn) “物聯(lián)網(wǎng)”，并將數(shù)據(jù)挖掘分析，提供過程趨勢(shì)預(yù)測(cè)及專家預(yù)案，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)可視化智慧管理，以提高工程管理信息化水平，從而逐步實(shí)現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造[1]。

2 智慧工地系統(tǒng)在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

2.1 “天眼”視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為保證工程現(xiàn)場(chǎng)人員和物項(xiàng)的安全，做到“事前預(yù)警、事中控制、事后追蹤”，首先要建立一套覆蓋項(xiàng)目邊界、施工區(qū)域、廠內(nèi)主要道路的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全過程監(jiān)督記錄。

在工程現(xiàn)場(chǎng)部署攝像頭及吊鉤可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主要施工區(qū)域、道路、大型機(jī)械操作室、塔吊吊鉤等作業(yè)面全覆蓋，各參建方管理人員可通過系統(tǒng)對(duì)施工活動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、檢查及記錄，視頻數(shù)據(jù)保存?zhèn)洳椤５蹉^可視化系統(tǒng)主要由安裝在駕駛室內(nèi)部的主控一體機(jī)及塔吊小車上的自動(dòng)跟蹤視頻攝像機(jī)、高度傳感器等裝置組成，通過自動(dòng)跟蹤完成引導(dǎo)工作，提升塔吊作業(yè)安全性。應(yīng)用該系統(tǒng)一是解決全廠巡查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，監(jiān)督死角問題。二是在工程現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)成“天眼”系統(tǒng)，其可追溯性，展示出強(qiáng)大威懾力，不斷規(guī)范安全行為，作業(yè)人員違章率明顯降低。三是提升關(guān)鍵設(shè)備操作人員（如塔吊司機(jī)）規(guī)范性和可控性，保障關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)安全有序。

2.2 門禁、定位系統(tǒng)

工程現(xiàn)場(chǎng)單位眾多，各類人員及工程車輛的日常管理是現(xiàn)場(chǎng)安全管理的重要環(huán)節(jié)。通過電子門禁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人員和車輛分級(jí)授權(quán)、記錄追溯功能，對(duì)安全管理、工程結(jié)算起到關(guān)鍵作用。

2.2.1 人員、車輛實(shí)名制。采用射頻識(shí)別（RFID）門禁技術(shù)制作員工卡，對(duì)人員、車輛的實(shí)名制登記。采集人員姓名、年齡、性別、血型、照片、單位、崗位/工種、工號(hào)、身份證號(hào)碼、手機(jī)號(hào)、工時(shí)、勞動(dòng)關(guān)系、體檢/職業(yè)健康體檢情況、意外傷害保險(xiǎn)等信息。登記車輛類型、所屬單位、車輛編號(hào)、車牌號(hào)、車輛保險(xiǎn)、車輛駕駛員、駕駛證信息。將人員、車輛數(shù)據(jù)信息匯總到大數(shù)據(jù)主控界面，形成統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖形在LED大屏幕上顯示[2]。

2.2.2 人員、車輛定位?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員配備內(nèi)置GPS芯片的定位卡，在工程現(xiàn)場(chǎng)塔吊、建筑物樓頂?shù)戎聘唿c(diǎn)部署Lora基站接收定位卡位置信息，實(shí)時(shí)上傳現(xiàn)場(chǎng)人員位置信息。應(yīng)用該系統(tǒng)一是可實(shí)時(shí)查看廠區(qū)人員分布、持卡人員情況、人員行動(dòng)軌跡等信息實(shí)現(xiàn)全廠全時(shí)段監(jiān)管統(tǒng)計(jì)，提升現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督人員到崗率。二是根據(jù)定位記錄取代人工實(shí)地檢測(cè)驗(yàn)證，掌握各級(jí)監(jiān)督人員入場(chǎng)、作業(yè)地點(diǎn)旁站監(jiān)督情況，實(shí)現(xiàn)降本增效。

2.3 AI圖像識(shí)別系統(tǒng)

AI算法是圖像識(shí)別處理的創(chuàng)新技術(shù)方法，智慧工地應(yīng)用視頻AI算法，結(jié)合視頻監(jiān)控，能夠隨時(shí)挖掘、分析前端視頻圖像數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場(chǎng)施工人員識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)，識(shí)別不安全因素，結(jié)合預(yù)警平臺(tái)及時(shí)為工地人員提供提醒和報(bào)警服務(wù)。

AI圖像識(shí)別系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)HSE管理具有顯著提升效果?；谝曨l監(jiān)控及圖像識(shí)別技術(shù)，系統(tǒng)另外開發(fā)上線安全帽識(shí)別、安全帶識(shí)別、防護(hù)眼鏡識(shí)別、反光背心識(shí)別、工作服識(shí)別、人車分流識(shí)別、起火點(diǎn)識(shí)別、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域入侵識(shí)別等功能。應(yīng)用該系統(tǒng)，一是精簡監(jiān)督管理隊(duì)伍，有效從現(xiàn)場(chǎng)眾多施工人員中識(shí)別出PPE穿戴不規(guī)范、未按人車分流通行等違章行為。二是通過關(guān)聯(lián)廣播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了違章識(shí)別與語音糾正一體化管理，實(shí)現(xiàn)了智能化違規(guī)識(shí)別。三是具備識(shí)別關(guān)鍵區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)預(yù)警、追溯問題等功能。

2.4 VR安全教育系統(tǒng)

VR安全教育系統(tǒng)通過VR模擬現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，虛擬呈現(xiàn)施工過程中經(jīng)常碰到的各種危險(xiǎn)操作，受訓(xùn)者以虛擬互動(dòng)操作形式完成安全教育培訓(xùn)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷和糾正受訓(xùn)者的錯(cuò)誤，并給予相應(yīng)反饋。項(xiàng)目VR安全教育體驗(yàn)區(qū)，包含現(xiàn)場(chǎng)急救體驗(yàn)區(qū)、3D模擬消防滅火體驗(yàn)區(qū)、生產(chǎn)事故VR體驗(yàn)區(qū)等。應(yīng)用該系統(tǒng)，一是創(chuàng)新HSE培訓(xùn)方式和方法，提高培訓(xùn)參與度、真實(shí)性、警示性，通過作業(yè)人員在VR系統(tǒng)虛擬環(huán)境中的交互式、沉浸式體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)警示教育、提升技能的目的。二是信息化系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)收集人員培訓(xùn)教育信息數(shù)據(jù)，規(guī)范人員授權(quán)和作業(yè)分級(jí)管理。三是VR培訓(xùn)系統(tǒng)能夠給予受訓(xùn)人事故發(fā)生時(shí)的真實(shí)感觀及視覺體驗(yàn)，有效解決了傳統(tǒng)理論教育過度依賴培訓(xùn)講師的痛點(diǎn)，通過震撼教育，進(jìn)一步提升員工安全意識(shí)[3]。

2.5 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

利用無線傳感器技術(shù)建立環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)包括PM2.5、PM10、噪聲、溫度、濕度、風(fēng)速等現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在重點(diǎn)管控位置設(shè)置風(fēng)速點(diǎn)位、PM2.5/PM10/噪聲/溫度/濕度點(diǎn)位，現(xiàn)場(chǎng)人員可通過電腦端、手機(jī)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史記錄。應(yīng)用該系統(tǒng)一是結(jié)合預(yù)警平臺(tái)給揚(yáng)塵、噪音等所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)設(shè)定警戒值，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過所設(shè)定的數(shù)值且持續(xù)超過設(shè)定時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)將報(bào)警信息轉(zhuǎn)發(fā)責(zé)任監(jiān)管人員，監(jiān)管人員立即處理工地現(xiàn)場(chǎng)，保證施工環(huán)境在合理范圍。二是當(dāng)檢測(cè)到風(fēng)速過高，可推送信息給安全管理、吊裝作業(yè)及動(dòng)火作業(yè)人員，避免安全隱患的發(fā)生。三是全面提高環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取的便利性。

2.6 作業(yè)許可系統(tǒng)

在工程建設(shè)過程中，現(xiàn)場(chǎng)安全管理存在兩大難點(diǎn)。一是傳統(tǒng)的管理方式高度依靠執(zhí)行人，作業(yè)許可、整改單等過程文件多次審批、轉(zhuǎn)遞費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在易造假、反饋滯后、缺乏透明度等諸多弊病。作業(yè)許可系統(tǒng)是將流程和管理要求通過信息化系統(tǒng)的規(guī)范、邏輯鎖定，實(shí)施過程中將作業(yè)許可證信息在三維實(shí)景模型中顯示，根據(jù)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別實(shí)施針對(duì)性的管控措施，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督人員根據(jù)許可證顯示地點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)進(jìn)行巡查。使用此系統(tǒng)，一是從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)程序要求的數(shù)字化和規(guī)范化，推動(dòng)了程序執(zhí)行落地，解決了程序與執(zhí)行“兩張皮”的痛點(diǎn)。二是有效避免漏檢，有利于巡查人快速辨識(shí)出無證作業(yè)點(diǎn)，根據(jù)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)實(shí)施有針對(duì)性的管控措施。三是信息化許可系統(tǒng)中每份許可審批流程平均可節(jié)約2小時(shí)，在確保許可質(zhì)量、控制安全風(fēng)險(xiǎn)的前提下，有效減少紙質(zhì)票據(jù)的收集、整理、統(tǒng)計(jì)等煩瑣的事務(wù)性工作，解放一線HSE管理生產(chǎn)力，使專職HSE人員能夠以更多的精力投入技術(shù)、體系管理。

2.7 隱患排查治理系統(tǒng)

工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)點(diǎn)眾多且呈分散狀態(tài)，給監(jiān)督人員現(xiàn)場(chǎng)巡查、見證造成困難，容易發(fā)生監(jiān)督缺失、漏檢的情況。隱患排查治理系統(tǒng)是將整改任務(wù)使用移動(dòng)App實(shí)時(shí)在線發(fā)起，責(zé)任單位在線實(shí)時(shí)接收辦理提醒并實(shí)施整改和反饋，流程可視化、可追溯。使用此系統(tǒng)，一是具有審批、查詢功能，極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)HSE監(jiān)督人員檢查驗(yàn)證的便利性、即時(shí)性，確保隱患得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和跟蹤關(guān)閉。二是使用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)形成實(shí)時(shí)報(bào)表，免除了重復(fù)統(tǒng)計(jì)工作，大大提高工作效率。三是對(duì)隱患數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，對(duì)某一時(shí)期重點(diǎn)作業(yè)和突出隱患進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，通過隱患類型和趨勢(shì)分析制定針對(duì)性的管控措施，促進(jìn)安全事前管控、精細(xì)化管理[4]。

3 結(jié)束語

引入智慧工地系統(tǒng)推動(dòng)工程現(xiàn)場(chǎng)管理升級(jí)，幫助施工監(jiān)管人員提高工作效率。以三維實(shí)景模型為基礎(chǔ)，將視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、視頻聯(lián)動(dòng)、智能識(shí)別、報(bào)警管理等功能，配合LED大屏實(shí)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)人車物的區(qū)域管理、行為管理、速度管理，提升現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻利用效率。三維實(shí)景模型與信息化許可、隱患排查治理系統(tǒng)相互兼容，將施工、安全監(jiān)管流程轉(zhuǎn)至線上處理，各種施工信息在三維實(shí)景模型中一目了然。

技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步必將推動(dòng)更多工程現(xiàn)場(chǎng)管理新方案的落地，三維實(shí)景模型與大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)構(gòu)成的智能化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)全周期人力資源、車輛數(shù)據(jù)、單位工時(shí)管理。通過網(wǎng)絡(luò)升級(jí)即可聯(lián)合項(xiàng)目前后臺(tái)，并與多個(gè)項(xiàng)目系統(tǒng)互通形成聯(lián)動(dòng)管理駕駛艙，可實(shí)時(shí)查看各工地現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步提高工程現(xiàn)場(chǎng)智能化管理水平。