“互联网+”下的智慧工地

刘唆根，宋水根，刘永刚，皮黎飞

(新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338001)

1 “智慧工地”的概述

智慧工地是“互联网+”理念与传统建设工程领域的深度融合[1-2]，在传统的建设领域终端上增设数据采集、管理监控等设备，数据信息通过物联网、BIM等信息化技术被传输至云端，由云端科学的分析数据、智慧预测生产过程，再将综合计算的结果推送至终端设备、项目管理平台，实现远程实时监管施工现场，从而搭建智慧建造的体系。

通过对物联网、BIM、云存储、云计算等技术的综合集成，智慧工地在近几年蓬勃发展[3]，这些技术是从点到线，从线到面，从端到云以及大数据的多方联动，这表明了在工程现场的每个部门可以与系统实现信息的共享与协作，从而提高了工作进程推进的效率，使得资源利用上更加的合理并且改善了施工对环境的影响，最终帮助工程各方的负责人及时、有效和准确地做出最佳决策。智慧工地是各种前沿信息技术的整合集成，依托计算机来扩展、延伸和部分替代人类脑力很难完成或者效率极低的工作，因此赋予了智慧的含义。

传统工程建设领域终端往往产生庞杂的信息，以目前的工程管理技术难以及时处理，同时缺乏完备的信息化的网络安全保护机制，工程的信息网络容易被非法者连接上盗取诸如核心技术和建设费用等信息，网络的边界变得难以控制[4]。近年来，随着互联网技术的发展和普及，前沿科学技术在应用互联网技术中提升自己技术竞争力的探索中不断深入，“智慧工地”依托于“互联网+”理念成为了“智慧城市”在工程建设领域的具体体现，是“互联网+”和传统工程建设领域完美结合的全新工程建设现场一体化管理模式[5]，传统工地和智慧工地对比如图1所示。智慧工地管理平台如图2所示，在智慧工地的模式下工程终端的庞杂信息将会被智能化终端设备收集起来，再通过信息化手段传至云端，云端对信息处理并作出判断，在此过程中强化网络信息安全的保护措施。智慧工地实现了监管单位、施工企业、业主三方信息互联互通的局面，大大提升了信息的透明化，使智慧工地的建设将便捷化和智能化紧密地结合在一起[6]。综上所述，智慧工地在未来有很大发展空间。

图1 传统工地和智慧工地的对比

图2 智慧工地管理平台

2 “智慧工地”发展现状及存在问题

2.1 国内外发展现状

智慧城市是全球先进的发达国家发展的大趋势，建筑工程行业又是作为城市建设中重要的支柱性产业，因此发展智慧工地成为推进智慧城市建设的重要环节[7]。国内外在构建信息化的智慧工地新生态投入大量的人力和资源，美国、日本、欧美发达国家在智慧工地建设方面的布局较早，工程领域的数据标准、工程管理规范等方面较为成熟。2009年美国提出将云计算应用到建筑行业，允许单位按需访问共享的信息资源池[8]。欧洲国家设计出适应计算范式的集群平台以实现建筑行业BIM技术。物联网的快速发展实现了工程领域终端数据的即时获取，再通过云计算对储存在云端的大数据进行处理。作为世界上第一个在建筑行业领域上全面推进工程信息化管理的国家，日本[9]在20世纪就已经十分重视建筑业的信息化建设，提出并且大力地推行建筑工程全生命周期的信息化管理理念，在工程信息化管理上做出了许多前瞻性的工作。整个工程项目在全生命周期内，全部采用信息化管理方式，来降低工程成本、提升工程质量及效率。

中国智慧工地的建设布局比较晚[10]，2000年左右国内工程建设领域的管理系统混乱，较为先进的建筑行业信息化管理手段是发展BIM技术，但随着行业的蓬勃发展，庞杂的大量行业信息仅仅利用BIM技术无法处理，监管部门和企业之间的信息无法及时共享，这成为了行业向智慧化管理发展的一大阻碍。于是住建部在2014年下发文件要求在建筑行业大力发展智慧工地。经过多年的发展，国内的工程建设领域在互联网+的技术支持下展开智慧工地建设，综合性看经历智慧研究阶段、概念定义阶段与实施探索阶段[11]。

2.2 智慧工地现存问题

智慧工地本身拥有很好的理念和产品示范，但在实际应用中，大多数企业将其主要应用到对现场的管理中，由于使用者认知水平不一，经常会出现一个项目传统工作方式和智慧化管理方式共存的现象，增添管理层的工作强度，智慧工地应用的功能分散，难以形成完整的有机整体[12]。目前工程建设领域对优化管理需求旺盛，但考虑到全面布局智慧工地的建设费高昂，众多企业仍然对智慧工地持观望态度。另外，项目管理自上而下的执行模式，使项目经理和公司层级的制度保障和管理支持成为决定智慧工地应用成败的关键因素。面对施工现场复杂多维的数据，新技术的应用解决了以往难以解决的问题。但是目前由于国外缺乏一个统一的标准，智慧化的工地建设还没有形成大规模。我国建筑业的产值每年都在增长，建筑业的规模依然处在不断迅速发展的阶段，目前也面临对于施工安全和质量的监督管理难度不断增加、环保问题日益严峻等问题。因此，对智慧工地的研究和应用应当更加的深入，应当充分利用其“智慧”功能，从而改变建筑工程工地管理的现状[13]。

3 “智慧工地”建设的意义

智慧工地是“互联网+”理念与传统建筑工程领域的深度融合。通过使用物联网、云计算、BIM等信息化手段，实现互联协作、智能生产、科学管理智能化的目标，进而对企业的发展起到促进作用。建设智慧工地的意义主要集中在以下几个方面。

3.1 智能互联

智慧工地的核心本质是智能互联。随着智能终端技术的不断创新，其应用越来越广泛，企业现场人力脑力无法完成的海量信息收集、汇总、分析、计算的局面将不复存在，企业总部可轻松应对与其下属部门交流面广人少的困境，同时对终端的远程监督将坚实落地。智慧工地在工程项目实施的过程中，以物联智能、移动互联网等信息化技术以及手段为基础，每一个子系统终端如同多双触手，赋予了终端现场人、机、料、法、环等多项要素以智能，对整个施工过程进行精准的模拟和设计，增加过程的可视化程度，建立起一套科学管理智能生产的信息化生态圈，能够在出现质量问题时及时追责并处理，进一步保证整个建筑工程的质量。以上是智能互联的真实体现，也是构建智慧工地的核心所在。在项目实施过程中，智慧工地以物联网智能、移动互联网等信息技术和手段为基础。每个子系统终端就像多双触手，为终端现场的人、机、物、法、环境等诸多要素提供智能，使得准确模拟设计整个施工过程，增加过程的可视化，建立科学管理智能生产的信息化生态系统，及时跟踪追责和处理质量问题，进一步保证整个建筑工程的质量。以上即为智能互联的真实体现，也是智慧工地建设的核心所在。

3.2 提高现场工作的执行效率

综合应用BIM、云计算、大数据、互联网、移动设备、智能应用等现代先进技术[14]，让施工现场更加透彻，更加全面地了解整个项目的重点、难点，对于管理人员分配工作人员和物料有很大的作用，避免资源的浪费，而且能够通过视频监控内容，提前发现问题，及时处理问题，极大的程度上阻止了工作滞后的情况发生。比如现场人力物力的调动，根据大数据的体现和智能化的深入，制定更好的施工方式，让更多人群去适应智慧工地带来的便利，从而使得工作效率会越来越高。

3.3 优化企业管理工作

将传统建设领域与人工智能、大数据及互联网等技术结合到一起，在智能数据采集和科学分析的基础上，利用三维设计和信息化管理平台对施工过程进行精确设计和模拟，建立集成的信息管理模型，实现对整个施工过程的可视化控制。借助云平台、大数据、人工智能等手段，对项目收集、记录的信息和数据进行深入挖掘和分析，为项目管理和决策提供数据支持，进一步优化投入资源，创造更高的经济效益。有利于搞好企业内部管理和改革。同时，在这些施工现场的建设中不断采取创新措施，进一步提高企业内部管理的准确性、深度和广度，并且进一步帮助企业内部的决策分析以及风险管控，能使建筑企业内部的管理模式进一步升级。

4 “智慧工地”的建设方法

智慧工地是利用施工资源对信息系统中的大数据的计算分析，是一种工厂对于现场的管理方法，此方法具有现代化、信息化及集成一体化的优势。形成了以工程建设项目为主要任务，配合工地员工实名制考核信息、视频监控信息、现场环境粉尘检测信息和运输车辆监测信息和起重机械考察信息。共同构建出一套企业、二级单位、项目三项智慧控制服务平台。

4.1 整合资源，重点建设智慧工地监管云平台

智慧工地项目的一个关键条件，是对监管云平台的搭建，监管云平台是数据信息综合分析的灵魂。以创建一个共享共建、互通互联、综合应用的工地监管生态系统为终极目标。根据此建设思路，再对相关人员、机械设备、环境等进行更加细微的监管子系统，改变之前原有模式的人与人之间，物体之间以及人与物之间各种信息的协调整合、共享共用和相互融合，这是新的云平台搭建的核心关键。也是智慧工地项目成功的保障[15]。

4.2 制度护航

项目的正常稳定地推进需要做到几点，一是对于体制系统的完善，只有体制系统完善了才能提高工作效率，需要相关部门将智慧工地的建设成果归算到相关个人的考核之中，制定一套奖惩措施。二是舆论宣传，需要进行大力宣传和普及。宣传的形式可以通过组织实地观看效果和举办交谈会等多种形式，需要加强各单位之间和单位内部之间对于智慧工地建设思路的认同，并积极引导大家参与进来，将大家的智慧集中起来，共同创建更加科学合理的智慧工地。

5 “智慧工地”的应用示例

5.1 用工实名制与工资支付

实名监督系统如图3所示。企业对工地人员进行考核的方法采用移动互联网、物联网技术，并且建立相关管理应用平台来更加完善解决各方面群体的管理问题，做到既可以对工地工作人员的信息进行统计、共享和利用，又可以减少劳务纠纷事件的发生，这完全符合公司对于员工管理的要求，可以大大提高劳务管理的效率，进而使企业的合作协调和劳动力资源共享的优势更充分地发挥出来，从而实现增强企业核心竞争力的远大目标。

图3 农民工实名制监管系统

劳务管理是在研究智慧工地项目中不可或缺的一部分。在施工期间，对于施工地应进行封闭围栏，在施工出入口配备人脸识别系统门禁并配备全套监控设备，保证外来人员不能进入到施工场地。

企业进行劳务人员的实名制及个人身份信息的统计确认，再根据工人的身份信息，对其进行工种、性别、年龄等各方面划分，从而进行团队结构优化[16]。建立的劳务系统进行数据采集和分析，可以准确地绘制劳动力分布曲线，根据曲线就可以更加合理地在不同时间段内分配劳动力，优化了劳动力使用，可以有效地避免出工不出力的情况。采用虹膜系统门禁不仅可以防止外来无关人员进入施工现场，也可以有效地对施工人员进行考勤打卡，督促了施工人员的工作，也在一定程度上避免了工资结算可能出现的劳资纠纷[17-18]。

5.2 环境控制系统

近些年，全国各地管理单位，正在逐渐将扬尘、噪声监测系统归入到传统建设领域施工要求之中，管控内容包括大气颗粒物浓度、环境温湿度、风速、风向、大气压及噪声等多项环境参数，监测系统是由数据采集器、传感器、数据显示器、无线传输、数据处理系统和信息监控管理系统构成的，依靠自动化监测的相关设备，对现场范围内的环境指标问题进行实时的检测，及时将结果传入终端的网络平台，相关负责人将通过智能电子设备在第一时间收到参数，并立即进行相应的处理(见图4)。从而减少了相关管理人员需要按时到现场查看相关环境数据，通过记录、计算再进行相关解决方案的制定，同时，系统应设定各项环境指标的上限报警值，达到上限后第一时间报警，实现全方位综合处理。使各相关部门可以在最短的时间内发现问题，解决问题，实时地掌握现场的工作开展情况。

图4 环境控制系统

例如浙江台州移动智慧工地项目，2019年4月中国移动与台州市住房和城乡建设局签订合同，服务期限三年。该项目是台州移动投资建设的基于5G、物联网等相关技术，实现建筑业管理业务所需各种应用的云平台。住建管理部门及各施工和建设单位均以本项目平台作为唯一出入口进行接入和监管。其中的扬尘监测联动系统具备以下优点：

(1)技术先进性。采用当今最前沿的工业级NB-IoT智能终端设备，打破以专线、蓝牙、RFID射频技术为主的传统做法，既提升了施工灵活性和便利性，又降低了企业成本(见图5)。

图5 智慧工地高效运转原理图

(2)改善民生。联合环保部门，响应政府“蓝天保卫战”计划，全省首个有效解决工地环境污染防控和治理的信息化项目；实时有效监管，24小时在线的远程监测，数据异动自动报警，使政府不再依靠抽检等落后手段，改善监管成本和效率。

(3)物联网收入。首批建设162家重点工地，带来物联网收入200万。

6 结 语

“智慧城市”概念和应用逐渐普及之后，诸多国家将依照本国的发展状况制定智慧城市实施方案，如新加坡的“智慧国计划”、韩国的“U-CITY计划”。随着智慧城市的构建逐渐走向精细化，出现了很多细分的智慧行业，其中工程建设领域的信息化、智慧化发展最为突出。由智慧城市衍生出智慧工地项目水到渠成。

在这种趋势下，智慧工地的内涵正在被人们更为精准的认知理解，从而构造符合实际情况的智慧工地的设计和实施的原则，在原则的指导下合理化地推进智慧工地项目建设。

基于互联网+下的智慧工地项目，采用先进的互联网技术，为传统的工程建设领域带来信息技术的全面革新。互联网+下的智慧工地利于行业的良性发展，同时也是一项规模宏大，任务艰巨的系统工程。作为智慧城市中最重要的一环，智慧工地的发展应当大胆创新，万众联合，从而为传统建筑行业这一伟大变革添砖加瓦，为中国梦、安全梦保驾护航。