智慧工地系统在建筑施工过程中的应用

智慧工地系统在建筑施工过程中的应用
摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，特别
是信息技术发展实现了新的突破。

通过对建筑施工管理现状的分析不难发现，运
用传统方式采集、处理和分析数据信息难以保证信息的真实性和时效性，安全隐
患未能得到及时整改，安全事故屡见不鲜，严重影响到了建筑工程项目的总体效益。

加强智慧工地系统在建筑施工过程中的应用，构建信息化、集成化的管理平台，有利于实现项目的精益化、智能化管理，达成项目管理目标，为建筑工程项
目的稳定高效开展奠定了坚实的基础。

文章将主要探讨和研究智慧工地系统结构、应用价值及应用策略，仅供参考。

关键词：智慧工地系统；建筑工程；应用探索
中图分类号：TU9 文献标识码：A
引言
近几年，随着我国城市化进程的逐步深入，社会经济的稳定发展，建筑行业
发展迅猛，但在建筑施工领域也暴露出很多管理方面的问题，给建筑施工的安全
性埋下了很多隐患，在建筑工程施工过程中造成一些材料和人力资源的浪费，增
加了额外成本的投入，对建筑工程的质量最终造成了一定程度的影响。

在这种情
况下，随着高新科技成果的发展，智慧工地系统越来越多地被应用到建筑施工领域，有效提升了建筑施工管理效率和管理水平。

因此，研究和探讨智慧工地系统
在建筑施工领域的应用策略具有非常重要的现实意义。

1 智慧工地的概念
智慧工地是一种新兴的工程全生命周期智能化管理理念，是指采用信息化技术，借助三维设计平台对建筑工程进行准确设计及施工模拟，是由智能施工、互
联协同以及科学管理所组成的信息化生态圈，对在虚拟环境下的数据和物联网搜
集的工程信息进行挖掘与分析工作，为人们提供趋势预测与专业预案，对工程施
工进行可视化管理，提升工程管理信息化水平，逐渐实现生态建造和智能化建造
的管理理念。

2 智慧工地系统应用的必要性
传统项目管理工作中受到管理人员专业素质能力的影响极大，倘若管理人员
的管理知识储备不丰富，缺少项目管理经验，就有可能在工程实践中难以落实岗
位责任，加大建筑工程项目的质量安全风险，威胁施工人员的生命安全。

再加上
施工现场环境较为复杂多变，施工人员的文化层次普遍较低，通常缺乏安全施工、文明施工的意识，不注重操作的规范性，未能合理使用安全防护设施，在突发性
意外事件来临时手足无措，失去了逃生的最佳时机，不但建筑施工遭到延误，而
且一旦人员伤亡其所在家庭将陷入灭顶之灾。

城市中高层建筑林立，建筑施工的
工程量更大，复杂程度更高，传统项目管理模式不再适用，要想规避安全事故，
强化建筑施工过程及施工现场管理，运用智慧化技术手段势在必行。

信息时代的
到来使得信息技术在建筑行业中的应用愈发常见，借助物联网、BIM、云计算、
大数据、人工智能等技术建设智慧工地系统，针对建筑工程施工特点及施工现场
的具体情况制定安全管理策略，根据获得的相关信息适时进行调整，将信息存储
在云端，打破了陈旧落后管理的局限性，与建筑全生命周期管理相契合。

智慧工
地系统包含有感知层、传输层、处理层等多个层次，可以将采集到的项目信息在
相应层次上处理分析，提供给项目管理人员，为决策制定提供了有力的数据支持。

以智慧工地系统为依托实施智慧监督、智慧协调、智慧培训等工作，保证进度、
质量、安全、环境管理得到有机协同，践行安全文明施工理念，项目管理体系得
以全面革新。

3 智慧工地的应用优势
工程建设中智慧工地的应用价值在于：一是有利于建设标准化的安全管理体系，安全检查以及安全隐患的整改情况会在系统中完整记录，只有彻底排除安全
隐患才能在系统上销项闭合，体现了闭环管理思想，管理层会借助智慧工地系统
了解相关工作执行效果，督促各部门、各岗位人员落实主体责任，协同控制安全
风险。

二是有利于提高施工管理人员的专业素质，利用智慧工地系统组织实施培
训教育活动，提高了培训的灵活性，视频、音频、图像等元素的结合便于施工管
理人员快速掌握施工技术要领，深入渗透安全施工、文明施工理念，降低了培训
成本，强化了施工管理人员的综合素养。

三是有利于简化项目管理流程，将沟通、指导、策划等工作转移到线上进行，管理人员通过对云端数据的提取和分析进行
价值创造，项目资料保存在智慧工地系统上具有更高的安全性，系统还具有电子
签字功能，相关责任人要在文件资料上签字，将电子档案及时归档，辅助管理决
策的制定。

4 智慧工地现状及存在问题
4.1 智慧工地现状
目前，我国智能工地还处于初步探索阶段。

截至2018年底，全国智能工地
市场规模达到近百亿。

与以往传统的施工管理相比，有了很大的提升，智能工地
进行了理论延伸到实践的探索。

智能工地建设，信息收集离不开硬件传感装置，
而数据处理也离不开系统软件。

尽管传感设备已有所应用，但由于在施工领域的
智能工地终端一般仍使用人工，故主要为半自动化，很少进行全自动采集。

此外，当前虽然有部分的智能施工应用软件生产商，但由于其经验的不足，多数仍然以BIM等技术信息软件为主，因此对于智能施工的预期也存在着相当的差异。

相比
于发达国家而言,我国智慧工地建设起步较晚,创新意识尚缺，核心技术的应用也
有短板。

总结起来，当前的现状就是施工感知不及时、业务管理不精细、决策掌
控不全面、质量控制不准确等。

据调查，在智慧施工管理中，虽获得了一些进展，4D模拟虽有了一些效果，但由于停留在外部示范层次，对内建设的指导作用还不
够突出。

信息融合平台虽然也大多是采用BIM技术，但落地时使用的仍较少。

4.2 在智慧工地使用中出现的困难问题
智能建筑物是软硬体融合的工程，但当前，由于受到各种技术成本和行业条
件的限制，软硬件平台对信号的整合度并不高，且多数厂家对自主提供大数据接
口的积极性还不够。

大部分智能施工供应商所推广的都是标准化管理软件，但许
多施工单位所采用的都是由企业内部制定的个性化机制，尤其是在现场管理，但
由于轻服务，导致了智能施工管理系统无法得以落地。

BIM方面的信息化投资量
巨大，且新科技自然产生价值也不大，但基于BIM的智能项目已经是一个产品效
应，可以带来更大的机会，但是由于当前，市场平台应用技术发展都不完善，内
部协同的功能比较欠缺。

5 智慧工地系统在建筑施工领域的应用
5.1 在保障工地财物安全方面的应用
建筑施工中存在的安全隐患主要是内部操作安全，还有外部人员造成的财物
安全，假如在施工过程中未对施工现场周边设置防护设施，会在很大程度上威胁
周边居民的人身安全。

所以，在建筑施工中运用智慧工地系统能加强建筑工地安
全管理，有效防范各种盗窃行为。

借助门禁系统、一卡通能强化对人员的管理，
防止外来人员进入。

另外，将红外对射传感器设置在建筑工地周围，不但能有效
确保周边居民的生命财产安全，还能降低建筑施工现场盗窃事件发生的概率。

一
旦在建筑工地周围发生异常侵入现象，周界防范红外对射系统就会自动发出报警
提示，准确锁定报警位置，给建筑工地管理人员准确提供可靠线索，便于其迅速
进行处理。

报警系统在原来常用的红外报警器基础上进行改进，具有反应灵敏、
准确性高等特点，可有效提升安全保障效率，大大降低人力资源的压力。

同时，
该种安全管理模式也体现了人性化管理的特点。

5.2 门禁应用智慧工地系统
我国的门禁“智慧应用”中使用先进、科学的生物识别技术，把过去的指纹
考勤和刷卡考勤替换为人脸识别考勤和RFID芯片考勤等更为智能化的考勤系统，采集建筑工地施工人员的进出场信息，打造实名制的管理系统，这样能有效防止
外来人员进入施工场地，降低因为“蝴蝶效应”所带来的安全施工问题。

在应用
门禁智慧系统时，需要做好以下几个方面的工作。

（1）建立人脸识别考勤制度。

为了有效解决传统打卡考勤不方便携带以及指纹考勤缺乏稳定性的问题，可以开
展实时点名考勤，将每位施工人员在刷卡、打卡时的照片进行实时摄影并进行备份。

（2）门禁控制系统。

在施工现场工作人员的进出口处安装2台以上的桥式
斜角翼闸通道。

（3）安装LED显示屏。

在施工人员打卡的那一刻，门禁将会自
动打开，这时LED会同步显示出来，有助于工程项目中的施工人员、管理人员以
及监理等其他人员进行监督。

在安装LED显示屏时应将其放置于施工现场的大门
区域，具体位置根据实际的情况再进行设置。

（4）安装彩色信息显示屏。

在施
工现场的大门位置安装显示屏能够把现场人数的具体数据进行实时的显示，与进
出施工场地的工作人员的考勤记录相对比，其属于一种基础数据。

5.3 对施工环境进行实时监控
施工现场的温湿度、噪音、扬尘等超过阈值会引起较为严重的环境污染问题，威胁到生态健康，不良施工条件还会增加施工安全风险，环境管理是建筑工程项
目管理的重要内容。

运用智慧工地系统中的传感器及智能控制装置每隔一定时间
进行一次环境监测，包括PM2.5、噪音分贝、风速风向、温湿度等信息，将环境
数据用LED显示屏投放出来，让所有施工现场人员知道当前的环境状况，合理安
排施工流程和施工工序，降低建筑施工对生态环境的不利影响。

预先在自动控制
装置中设置阈值，当系统检测到环境污染物质浓度超标时启动装置，例如使用喷
淋设备降低扬尘，噪音分贝超过国家规定的建筑施工最大数值时采取隔音措施，
有效避免了对附近居民生活造成过多干扰，防止矛盾生成，安全文明施工也会真
正深入到施工人员心中。

5.4 过程控制管理
该模块主要包括以下方面的内容：①远程可视化监控。

利用远程可视化监控
设备对现场作业过程、操作规范、安全防护、危险源状态、问题整改等进行可视
化监控，及时发现施工作业过程存在的安全隐患，并进行及时辨识、控制和消除。

②危险源辨识与管控。

利用BIM技术的动态模拟方式，还原施工作业现场的真实
状况，辨识施工现场危险因素及危险区域，进行针对性的管理和控制。

③施工方
案及工艺管理。

在智慧工地安全管理系统的应用下，进行施工方案、施工工艺、
施工技术的模拟、校验和优化，识别其中存在的安全隐患，并进行工程评定、在
线审批和专家论证。

④应急管理。

基于智慧工地理念的建筑安全管理，要做好突
发情况的应急响应和处置，实时监测施工现场作业的各类危险源，第一时间启动
应急响应并作出指挥决策。

5.5 建立完善的现代数字信息技术与工程管理融合的标准
在现代数字信息技术与工程管理不断融合的过程中，还需要注重构建相应的标准和规范，形成更加理想的工程管理信息化发展环境，引导现代数字信息技术的应用朝着更加合规的方向进展。

为此，需要做好以下几方面工作。

第一，建筑企业可邀请行业专家共同构建数字化工程管理制度的内容，并明确管理标准。

管理人员可根据建筑工程管理中的优秀案例进行制定，并根据建筑项目的实际情况进行修改，使管理制度更符合建筑工程的实际情况。

需要注意的是，制度内容必须是具体的、可量化的，能真正应用于具有数字化特征的工程管理工作中。

建筑企业只有做好数字化管理工作，才能助推建筑工程管理向数字化、信息化方向发展。

第二，数字化技术融入建筑工程后，应建立新的管理标准，确保标准内容符合国家标准、行业标准以及企业标准的要求。

实际项目中，管理者应合理应用信息技术将标准落实到工作中，为施工工作人员创建良好的工作环境。

第三，国际上已有部分建筑工程管理工作融入了数字化信息技术，可搜索相关案例并对其进行分析，汲取管理经验。

在已有的建筑工程中，合理引入相关案例中的优秀管理经验，结合建筑工程的管理现状，不断优化管理标准，提高标准的科学性与有效性，确保建筑工程管理持续、稳定地发挥作用。

5.6 在水电管理当中的具体应用
结合工程项目的用电管理现状能够得知，在工程作业现场内部的各个区域当中，通过科学安装智能化电表，并有效监控其实际用电量，并将各项数据信息及时反馈给智慧工地管理平台，系统进行有效的汇总与分析，能够形成图表，该图表具备可视化特点。

在工程内部，监控区域主要包含施工作业区域、办公区域与施工作业人员生活区域等，通过对各类数据实施综合性分析，如果发现存在异常数据，系统能够及时发出报警信号，帮助管理人员快速排查，合理确定出异常部位，找到具体原因，确保用电异常问题得到有效解决，从根本上减少浪费现象的发生。

在工程项目施工现场的内部，如果用电功率过大，超出实际运行负荷，系统能够自动将电源切断，对电气线路起到良好的保护作用，防止电气线路在具体运行期间出现破损，也可节约电能。

与用电管理类似，在用水管理期间，通过在施工现场内部合理安装智能化水表，对具体的用水量进行实时监控。

与此同时，也能够帮助管理人员针对整个区域的实际用水量进行详细分析，并对具体施工状况进行评估，确保绿色施工效果。

如果工程施工用水量超出规定标准要求，系统
能够实现数据快速采集，并分析耗水量高的具体原因，使工程实际用水量得到良
好控制。

管理系统在运行期间若发生异常现象，系统能够发出报警信号，提醒有
关人员快速排查故障，确保水电异常现象得到良好解决，减少不必要浪费。

5.7 施工设备智慧管理
在建筑工程项目施工作业现场的内部，通过利用大数据技术加强智能化控制，能够保证各项施工设备实现智慧管理目标，避免各项施工机械设备在后续运行期
间出现严重故障。

在BIM技术的全面支持之下，若某项施工机械设备在具体运行
期间某个零部件发生运行故障，通过合理安装智能化控制设备，对设备内部的各
项零部件实施动态化监控，可以保证施工机械设备可靠运行，若施工机械设备内
部零部件出现运行故障，有关人员可运用BIM技术构建三维模型，若设备零部件
发生运行故障，工作人员可结合故障具体情况，采取合理的维修措施。

此外，在
一些作业规模比较大的建筑项目当中，通过利用大数据技术建立稳定的智能化控
制系统，并利用此系统的预警功能，能够更好地满足建筑工程施工机械设备的智
慧管理需求，防止机械设备在实际运行过程当中出现严重的安全问题。

对系统所
显示出来的各项异常信息，管理人员可以合理设置微单元，并加强处理力度，将
系统所反馈的各类信息有效结合。

对于系统反馈的各项异常信息进行自动分析，
可运用BIM技术加强机械设备运行隐患排查力度，在满足建筑工程正常施工要求
的基础上，防止各类机械设备在实际运行过程当中出现严重的安全问题。

若建筑
工程施工现场内部的机械设备在运行过程中出现异常现象，系统会发出异常信息
预警，同时，管理人员可以运用BIM技术，对机械设备的实际运行信息实施自动
分析。

在BIM技术的大力支持下，各类施工机械设备运行故障问题能够得到快速
诊断，确保建筑工程施工作业可以顺利进行，进一步减少机械设备运行故障发生
次数。

在高模量应变监测系统的全面支持下，建筑工程施工管理人员可以更好地
了解各项施工机械设备的具体运行情况，通过利用系统自身的自动控制功能，对
模板的脱落与轴向立杆状态进行监控，并科学设置各项参数，若参数超出标准范围，系统可以立即启动报警功能，进行实时的监控，防止大型机械设备在实际运
行期间出现严重故障。

与此同时，在大数据技术的支持下，通过加强对各项施工
机械设备的智慧化管理力度，可以确保施工交叉作业顺利进行，对建筑工程内部
的碰撞检查实时报警，确保建筑工程机械设备智慧管理水平得到良好提升。

结合
冲击塔机的实际运行情况能够得知，如果外界风速过大，会影响冲击塔机的正常运行，在大数据背景下，通过构建风挡超速保护系统，能够实现外界风速信息的快速采集，如果外界风速超出规定标准要求，系统可以及时发出警报信号，此时冲击塔机暂停运行。

在防撞系统的支持下，有关人员可以更好的了解塔机具体运行状态，若塔机悬吊在交叉范围之内，悬吊距离小于实际设定值，系统也会发出碰撞报警，以更好地保障施工作业人员的生命安全。

5.8 智能排布砌体
为推进工程进度，应确保砌体的合理性，在施工开始前，需要事先编制砌体的排列分布，明确砌块数量、布局方案，同时要根据实际情况标识好楼板、门窗等位置。

传统CAD技术的应用，虽然能简单画出墙体轮廓、简易操作，但该技术仅适用于小型工程项目。

对于大型建筑物，往往费时费力，会花费大量的经济成本，造成建材及资源的浪费。

BIM5D技术，在创建三维可视化视角下，可根据具体需求对于砌体排任意设定排布规则，还可以采取一键框选方法，自动化、智能化呈现排布情况。

该技术充分实现根据尺寸进行科学切割，防止材料浪费。

这种三维砌体智能技术，有效铲除传统CAD技术弊端，尤其是在平面排布上，极大地提高工作效率，节省绘制砌体排布图纸的时间。

5.9 智能碰撞检查、优化调整
在实际图纸设计过程中，需要各专业人员的密切沟通，如果对接不到位，在采暖、土建等环节上，会出现各种碰撞问题。

以往对于这些碰撞问题，主要采取人工检查方式，不仅效率低下，而且极易存在错误或漏洞，加大安全隐患，造成资源及能源浪费，甚至拖延施工进度，降低施工安全。

后期专业人员即使发现问题，由于受到施工现场已完成作业的制约，只能采取被动的整改措施。

采用BIM5D技术、计算技术、MagiCAD软件等能够强化碰撞检查功能，精准地定位碰撞点，根据相对应的碰撞文件，智能化、自动化地生成碰撞报告。

同时，应与设计人员加强沟通，防止工期拖延，保障生态化、智能化施工。

最后，在结束碰撞检查后还需要运用BIM技术，根据三维可视化优势逐一地排查碰撞点。

当然应在坚持施工进度、施工管理合理开展的基础和前提，创建多套方案，确保与施工现场相符。

5.10 在环境管理当中的具体应用
在智慧工地管理系统的全面支持下，管理人员可以对工程施工现场噪声与扬尘进行监测，更好地满足绿色施工要求。

在工程项目实际施工期间，会给周围环境带来一定影响，通过采取绿色施工方式，可以有效减小影响，通过积极运用智慧工地系统，可以对工程施工期间的各类不规范行为进行严格监测，特别是噪声过大或者施工扬尘超过规定标准要求的项目，需要采取妥善处理措施，真正实现绿色施工目标。

在工程项目施工过程中，若产生的施工噪声过大，智慧工地管理系统能够自动报警，管理人员需立即加强噪声控制力度，防止施工噪声影响周围居民正常生活与生产。

同时，若工程施工作业现场扬尘超过规定标准要求，在智慧工地管理系统控制区域，系统可以自动启动喷淋设施，通过喷洒适量的清水，对施工扬尘起到良好控制作用。

通常来讲，灭火用水可以选择中水，进而取得比较好的节水效果。

通过进行有效的喷洒，系统监测到各项数据恢复正常后，平台能够自动关闭喷淋系统，施工场地内部恢复正常作业。

通过有效利用智慧工地管理系统，能够帮助管理人员进一步了解工程施工现场的具体情况，并加强施工环境保护力度，通过加强智能化操作，可明显减少人工投入，对系统平台实施科学控制，可以减少生态环境污染，推动绿色建筑的可持续发展。

5.11 施工现场安全的智慧管理结合
在以往的建筑工程安全管理工作当中，重点采取检查表法与经验法等，有效识别出工程内部存在的安全隐患，采取此种方式容易出现信息过多、跟踪不及时的现象，同时会消耗较多时间，影响工程施工安全隐患处理效果。

为解决上述问题，通过运用大数据技术能够明显提升建筑工程施工现场安全智慧管理水平，施工安全管理人员需构建稳定的安全防护系统，对建筑工程施工作业现场实施全方面监控，为施工人员提供一个稳定的安全施工作业环境。

因为建筑工程施工现场内部的安全隐患比较多，若没有得到良好控制，会给工程的总体建设效果带来严重影响，因此管理人员需积极运用现代化技术。

例如，在大数据的支持下，针对工程内部各项安全隐患进行综合性分析，并对既有的施工安全管理方案进行优化与改进。

在大数据的全面支持之下，通过构建安全防控系统，对建筑工程施工现场实施集中监控，同时将建筑工程项目内部不同区域视频监控系统整合处理，采。