劉 力

（蘭州國(guó)資利民集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

智慧工地管理系統(tǒng)的應(yīng)用能夠降低工程現(xiàn)場(chǎng)安全隱患，提高工程建設(shè)安全性，有效解決現(xiàn)階段建筑項(xiàng)目安全管理環(huán)節(jié)存在的各類問(wèn)題。黃建城認(rèn)為[1]智慧工地的融入，能夠改善傳統(tǒng)的管理弊端，有效解決粗放化，低效化等不良問(wèn)題。李久林等[2]根據(jù)建筑工程安全管理的內(nèi)容，提出了智慧工地相關(guān)應(yīng)用，能夠獲得智能、高效的現(xiàn)場(chǎng)管理成效的觀點(diǎn)。莊清江[3]設(shè)計(jì)了智慧工地安全管理系統(tǒng)，并探討了該系統(tǒng)的具體應(yīng)用。本文在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了智慧工地管理系統(tǒng)的構(gòu)建方案，提出了具體的應(yīng)用方法，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 智慧工地管理系統(tǒng)構(gòu)建

1.1 系統(tǒng)框架

本次研究應(yīng)用的智慧工地管理系統(tǒng)框架如圖1 所示，共分四部分：①數(shù)據(jù)層。主要用于數(shù)據(jù)的過(guò)濾以及存儲(chǔ)，通過(guò)自動(dòng)分析、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分享；②應(yīng)用層。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求進(jìn)行應(yīng)用程序的設(shè)置，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)施工數(shù)據(jù)的收集與記錄；③感知及網(wǎng)絡(luò)層。主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)監(jiān)控各對(duì)象，形成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_(tái)服務(wù)器；④監(jiān)管平臺(tái)。相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦，承擔(dān)著施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的主要責(zé)任。通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，能夠顯示施工過(guò)程中的安全動(dòng)態(tài)信息，以此為現(xiàn)場(chǎng)管理提供參考。智慧工地管理系統(tǒng)框架如圖1 所示。

圖1 智慧工地管理系統(tǒng)

1.2 功能模塊分析

1.2.1 施工人員管理模塊

施工人員管理模塊能夠識(shí)別、認(rèn)證工人身份信息，避免出現(xiàn)身份偽造、超齡、童工或曾有不良記錄的工人入場(chǎng)，降低了用工風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，該模塊還具有線上安全教育功能，施工人員通過(guò)手機(jī)APP 便能線上學(xué)習(xí)、考核，考核結(jié)果會(huì)上傳到系統(tǒng)服務(wù)器并保存。由于建筑工程規(guī)模龐大，經(jīng)常出現(xiàn)交叉施工，工人數(shù)量較多，導(dǎo)致工人作業(yè)考勤十分困難。該模塊的智能安全帽功能有效解決了這一問(wèn)題，通過(guò)人帽互綁，管理人員通過(guò)手機(jī)終端便能看到施工現(xiàn)場(chǎng)智能安全帽的數(shù)量，以此掌握施工人員情況，對(duì)施工人員進(jìn)行實(shí)時(shí)考勤。另外，通過(guò)與BIM 技術(shù)的融合應(yīng)用，能夠幫助施工人員隨時(shí)查看項(xiàng)目技術(shù)交底資料，主動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)交底，并通過(guò)BIM 模型加深印象，提高技術(shù)交底的水平。

1.2.2 機(jī)械設(shè)備管理模塊

機(jī)械設(shè)備管理模塊能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)出場(chǎng)的時(shí)間以及設(shè)備基本信息進(jìn)行記錄，并自動(dòng)生成設(shè)備臺(tái)賬，以此降低機(jī)械設(shè)備管理風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)還配備了機(jī)械設(shè)備安全檢查標(biāo)準(zhǔn)表，該表可以由管理人員進(jìn)行補(bǔ)充或更改，是機(jī)械設(shè)備定期檢查的依據(jù)。檢查人員通過(guò)檢查表內(nèi)容對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，并將檢查結(jié)果通過(guò)拍照的形式上傳到系統(tǒng)，管理人員通過(guò)手機(jī)APP 查看機(jī)械設(shè)備是否存在安全隱患[4]。同時(shí)，系統(tǒng)還能分析機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的異常情況、違章情況，為機(jī)械設(shè)備管理提供方向，切實(shí)保障機(jī)械設(shè)備良好運(yùn)轉(zhuǎn)。

機(jī)械設(shè)備管理應(yīng)用了多種先進(jìn)技術(shù)，例如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的各項(xiàng)安全指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)傳感器，能夠采集機(jī)械設(shè)備的作業(yè)情況，若存在安全隱患系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，以此消除隱患。

1.2.3 安全制度管理模塊

安全制度管理模塊錄入了安全生產(chǎn)規(guī)范，并且所有內(nèi)容均與隱患庫(kù)相聯(lián)系，在服務(wù)器下發(fā)整改通知單后，根據(jù)隱患明細(xì)能夠在安全生產(chǎn)規(guī)范中查詢與該隱患相關(guān)的整改標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，系統(tǒng)還具有報(bào)表管理功能，個(gè)性化定制及管理項(xiàng)目表樣，例如安全分析報(bào)告、安全監(jiān)察記錄表等，統(tǒng)一了企業(yè)報(bào)表格式，使施工資料保存更加標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，系統(tǒng)還錄入了危險(xiǎn)源清單庫(kù)，以此作為場(chǎng)地巡檢的依據(jù)。危險(xiǎn)源清單庫(kù)需定期更新，審核通過(guò)的新危險(xiǎn)源能夠加入清單庫(kù)。

傳統(tǒng)場(chǎng)地巡檢主要通過(guò)紙質(zhì)檢查表進(jìn)行記錄，保存難度較大且容易丟失，效率較低。借助本系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)場(chǎng)地動(dòng)態(tài)安全檢查，通過(guò)手機(jī)APP 便能隨時(shí)獲取安全隱患整改單，填寫完畢后發(fā)送給責(zé)任人，由責(zé)任人下達(dá)整改通知。

1.2.4 施工環(huán)境管理模塊

系統(tǒng)通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)器搜集、存儲(chǔ)施工場(chǎng)地的環(huán)境信息，并上傳到系統(tǒng)服務(wù)器，管理人員通過(guò)手機(jī)APP 便能掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況，例如空氣質(zhì)量、揚(yáng)塵情況、噪聲情況等。同時(shí)，系統(tǒng)還能將近期搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成曲線圖，幫助管理人員更加直觀地了解場(chǎng)地環(huán)境變化情況。在施工場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出設(shè)定閾值后，系統(tǒng)會(huì)向相關(guān)責(zé)任人推送報(bào)警信息，并給出惡劣天氣應(yīng)急措施，降低安全事故發(fā)生率。

同時(shí)，通過(guò)在洞口、臨邊等危險(xiǎn)施工位置設(shè)置監(jiān)控及傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)安全防護(hù)設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦安全防護(hù)設(shè)施出現(xiàn)損毀，系統(tǒng)會(huì)將具體情況發(fā)送給相關(guān)責(zé)任人，并發(fā)出報(bào)警。同時(shí)，施工人員靠近防護(hù)設(shè)施一定距離內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，進(jìn)而避免發(fā)生高空墜落事故。

2 智慧工地安全管理應(yīng)用

2.1 工程概況

本工程為綜合辦公樓建筑，位于甘肅省蘭州市，占地面積8 677.53m2，建筑面積314 727.46m2，共32 層，其中2 層為地下建筑，30 層為地上建筑。

本工程建筑面積較大，涉及多種交叉工程，施工人員數(shù)量較多，再加上工期安排緊張，各種專項(xiàng)施工作業(yè)存在大量交叉，造成施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理困難重重，整體管控困難大。

2.2 智慧工地安全管理系統(tǒng)應(yīng)用

2.2.1 施工人員管理

施工人員管理系統(tǒng)包括人臉識(shí)別、安全帽定位以及門禁等多項(xiàng)硬件設(shè)備，能夠動(dòng)態(tài)檢測(cè)施工人員的勞務(wù)情況。所有施工人員均同意配備門禁卡，進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)都需刷門禁卡，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)所有刷卡記錄，并以此生成考勤數(shù)據(jù)。

同時(shí)，管理者還能通過(guò)系統(tǒng)快速登記施工人員信息，并生成工人花名冊(cè)，在很大程度上降低了人工登記時(shí)間。同時(shí)，施工人員可以通過(guò)手機(jī)APP 進(jìn)行安全學(xué)習(xí)、培訓(xùn)簽到、答題考核等操作，進(jìn)一步降低了安全教育組織時(shí)間，提高了勞務(wù)管理效率。通過(guò)手機(jī)APP，管理者能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)情況，例如施工進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)工種、用工數(shù)量等。

2.2.2 安全教育培訓(xùn)及交底

系統(tǒng)包含了大量的施工安全教育視頻，為施工人員提供學(xué)習(xí)參考。同時(shí)，系統(tǒng)還設(shè)置了安全考核功能，通過(guò)考題考察施工人員安全教育情況。系統(tǒng)中還收錄了大量的建筑安全事故案例，包括事故后果、事故起因、采取措施等一系列內(nèi)容，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)情況為體驗(yàn)教育者系統(tǒng)講述各崗位安全知識(shí)、事故原因及預(yù)防措施。能夠讓施工人員清楚認(rèn)識(shí)到安全事故的嚴(yán)重性，加強(qiáng)自身安全管理意識(shí)。

施工人員生活區(qū)域構(gòu)建了全覆蓋WIFI 網(wǎng)絡(luò)，以此保證施工人員業(yè)余生活的豐富性。但WIFI 并非隨意連接，在通過(guò)電腦、手機(jī)或其他電子設(shè)備連接WIFI 時(shí)需進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證內(nèi)容為安全知識(shí)測(cè)試，只有在測(cè)試通過(guò)的情況下才能成功連接。如此一來(lái)，施工人員不僅能牢記安全知識(shí)，并且將安全培訓(xùn)與施工人員生活結(jié)合在一起，能夠逐漸幫助他們形成較高的安全意識(shí)，盡可能地避免出現(xiàn)違章操。

2.2.3 雙重預(yù)防體系

本系統(tǒng)根據(jù)甘肅雙重預(yù)防體系實(shí)施細(xì)則，提供雙重預(yù)防體系建設(shè)的信息化解決方案。通過(guò)簡(jiǎn)單操作，管理人員便能夠通過(guò)系統(tǒng)查詢與工程相關(guān)的各種資料文件，更加高效、便捷。同時(shí)，系統(tǒng)中還錄入了由多名專家制定的安全風(fēng)險(xiǎn)清單數(shù)據(jù)庫(kù)，共梳理近2 000 條作業(yè)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)以及設(shè)備使用風(fēng)險(xiǎn)，能夠充分滿足項(xiàng)目使用需求。

風(fēng)險(xiǎn)管控方面，系統(tǒng)根據(jù)低風(fēng)險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)以及重度風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)維度設(shè)置了相對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施，同時(shí)還能對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管控措施進(jìn)行補(bǔ)充與修改。同時(shí)，系統(tǒng)還結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況構(gòu)建了施工現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)四色圖，使管理者能夠更加清晰地了解不同風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的等級(jí)。

隱患排查方面，系統(tǒng)設(shè)置多種治理場(chǎng)景，例如定期巡檢、日常巡檢、危險(xiǎn)工程專項(xiàng)檢查、綜合項(xiàng)目檢查、突擊檢查等。通過(guò)手機(jī)APP，管理人員能夠了解所有檢查情況，并能夠一鍵生成安全隱患整改通知單，管理人員將時(shí)間地點(diǎn)以及負(fù)責(zé)人填寫完畢后，便能將安全隱患整改通知單發(fā)送給負(fù)責(zé)人，由負(fù)責(zé)人安排整改工作的落實(shí)。整改完成后，負(fù)責(zé)人通過(guò)拍照、文件等形式將整改結(jié)果發(fā)送給管理人員，經(jīng)管理人員確定整改合格后方能形成閉合。

2.2.4 機(jī)械設(shè)備管理

機(jī)械設(shè)備管理主要通過(guò)人防+技防的管理模式，具體內(nèi)容分為三方面內(nèi)容：①機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)管理；②機(jī)械操作人員檔案管理；③機(jī)械設(shè)備檢查管理。

以塔吊設(shè)備管理為例，通過(guò)在系統(tǒng)中錄入塔吊操作人員的身份信息，系統(tǒng)便能夠?qū)λ踉O(shè)備以及操作人員的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸?shù)较到y(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)塔吊作業(yè)的有效監(jiān)控。通過(guò)系統(tǒng)，管理人員能夠?qū)崟r(shí)了解塔吊運(yùn)行情況，一旦存在安全隱患，系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出警報(bào)，并將隱患信息發(fā)送給管理人員。消除隱患后，操作人員通過(guò)APP 進(jìn)行信息反饋，以此形成閉合的隱患管控。

除此之外，系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)監(jiān)控大型機(jī)械設(shè)備的異常情況、操作違規(guī)情況，再借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)對(duì)機(jī)械操作違章情況進(jìn)行分析，以此強(qiáng)化施工設(shè)備管理，提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

2.2.5 環(huán)境監(jiān)測(cè)管理

為加強(qiáng)施工環(huán)境管理，本工程在施工場(chǎng)地建設(shè)了噪聲監(jiān)測(cè)、揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)等環(huán)境監(jiān)測(cè)站。通過(guò)手機(jī)APP，管理人員能夠隨時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況，如有預(yù)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)形成報(bào)警記錄，在管理界面相關(guān)信息一目了然。支持使用移動(dòng)終端實(shí)時(shí)查看測(cè)量數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)還具有天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警功能，通過(guò)手機(jī)APP，管理人員能夠根據(jù)天氣情況調(diào)整施工計(jì)劃，分析影響工程質(zhì)量、進(jìn)度的天氣因素，及時(shí)作出調(diào)整及預(yù)防。

3 智慧工地安全管理效果評(píng)價(jià)

3.1 比較對(duì)象及內(nèi)容

為進(jìn)一步分析智慧工地管理系統(tǒng)的有效性，本次研究在甘肅范圍內(nèi)選取五項(xiàng)傳統(tǒng)工地管理工程，包括住宅工程、寫字樓工程，避免比較結(jié)果過(guò)于片面。本次比較過(guò)程中，通過(guò)走訪調(diào)查以及交談，主要針對(duì)施工場(chǎng)地中的人員管理、機(jī)械設(shè)備管理、物資管理以及信息管理四方面進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表1 所示。

表1 比較結(jié)果

3.2 效果評(píng)價(jià)

本次研究結(jié)合傳統(tǒng)工地管理現(xiàn)狀，通過(guò)層次分析法深入分析、評(píng)價(jià)了智慧工地安全管理效果。首先，確定了影響因素集U=（U1、U2、U3、U4、U5），其中，U1、U2、U3、U4、U5分別對(duì)應(yīng)工人管理、安全教育管理、制度管理、機(jī)械設(shè)備管理以及環(huán)境管理。根據(jù)上述五方面因素集確定多個(gè)影響指標(biāo)，形成多層次安全管理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

通過(guò)專家評(píng)分的方式對(duì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)內(nèi)容以及評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響因素權(quán)重進(jìn)行卻抵擋。評(píng)價(jià)基為V=（V1、V2、V3、V4），其中，V1、V2、V3、V4分別代表差、一般、良好與優(yōu)秀。智慧工地安全管理效果評(píng)價(jià)體系矩陣如表2 所示。

表2 智慧工地安全管理效果評(píng)價(jià)體系矩陣

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，能夠計(jì)算出影響因素U 對(duì)評(píng)價(jià)集V 的隸屬度向量，具體結(jié)果為：

由評(píng)價(jià)模型中已經(jīng)確定的評(píng)價(jià)內(nèi)容的權(quán)重集A能夠計(jì)算出智慧工地安全管理效果綜合評(píng)價(jià)向量：

通過(guò)式（1）～（7）的計(jì)算可以得出，智慧工地安全管理效果差、一般、良好、優(yōu)秀的比重分別為0.13、0.16、0.28、0.43，由最大隸屬度原則，智慧工地安全管理效果評(píng)價(jià)為較好。

4 結(jié)論

（1）基于工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)管理需求，設(shè)計(jì)了智慧工地管理系統(tǒng)框架，并引入施工人員管理、機(jī)械設(shè)備管理、施工環(huán)境管理、安全制度管理四大功能模塊。

（2）本研究設(shè)計(jì)的智慧工地管理系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)控工地實(shí)際狀況，包括人員、機(jī)械、環(huán)境等情況，確保項(xiàng)目安全可控。

（3）本研究利用層次分析法對(duì)智慧工地管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)所屬項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，掌控具體問(wèn)題，制定解決措施，保證現(xiàn)場(chǎng)施工安全，提高施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。