圖1 神木市第一高級中學效果圖
摘要：隨著互聯網+時代的到來，智慧工地的概念應運而生，智慧工地的蓬勃發展是建築行業的大勢所趨，由於智慧工地的產生，帶動了建築工地的管理，使得建築工地得到了質的飛躍。“智慧工地”是“智慧建築”理念在工程領域的行業具體體現，是一種嶄新的工程全生命週期管理理念。
智慧工地立足於雲大物移智+BIM等技術，將傳統的工地管理，轉化為通過科學技術進行實時監控，以可控化、數據化和可視化的智能系統對工地進行設計和管理。用“智慧科技”手段提升項目建設管理水平，將施工過程涉及到的人、機、料、法、環等要素進行實時、動態監控，將終端應用工具，替代手工化管理，形成一個以進度為主線，以成本為核心的智能化施工作業，助力建設項目的有序實施，對加強現場的安全文明施工管理具有重要的意義。
關鍵詞：智慧工地；物聯網；智能系統；勞務實名制
項目概括
1.基本信息
神木市第一高級中學工程，由陝西建工第九建設集團有限公司承建，它位於神木市神木新村核心地段，總佔地20萬平方米，該項目類型為房屋建築工程，其項目結構為鋼筋混凝土結構，建設用地面積為19.67萬平方米，總建築面積11.22萬平方米，工程造價約6億元。
該項目規劃為教學區、實驗區、辦公區、運動區、生活區五個功能區，由12個單體建築組成，預計項目建成後可開設60個教學班，容納3000名寄宿學生，是一所設施現代化、功能齊全、智慧型、美麗的花園式學校。
2.項目難點
神木市第一高級中學工程，作為陝建集團及九建集團、陝北及神木地區重點工程之一，且該工程屬於神木市地標建築，工期緊、任務重、難度大、涉及鋼構、綠化、市政等多個模塊。
在工程特點上，神木市第一高級中學工程，整個建設項目開發節奏快，可利用場地小、地下水位較高、施工條件差、鋼結構複雜施工難度大，地下車庫、屋面、外牆、防裂及防滲漏難度大。
圖2 神木市第一高級中學項目建設前鳥瞰圖
3.應用目標
通過智慧平臺的建設與應用，實現工地精細化管理，最終達到減少施工成本、保障施工安全、環境保護等目的，實現保質保量完成施工任務。
具體表現在如下：
（1）有效提高施工現場作業工作效率
智慧工地通過BIM、雲計算、大數據、物聯網、移動應用和智能應用等先進技術的綜合應用，讓施工現場感知更透徹、互通互聯更全面、智能化更深入，大大提升現場作業人員的工作效率。
（2）有效增強工程項目的精益化管理水平
智慧工地有助於實現施工現場“人、機、料、法、環”各關鍵要素實時、全面、智能的監控和管理，有效支持了現場作業人員、項目管理者、企業管理者各層協同和管理工作，提高了施工質量、安全、成本和進度的控制水平，減少浪費，保證工程項目成功。
（3）有效提升項目各管理人員監管和服務能力
通過智慧工地的應用，及時發現安全隱患，規範質量檢查、檢測行為，保障工程質量，實現質量溯源和勞務實名制管理。促進誠信大數據的建立，有效支撐主管部門對工程現場的質量、安全、人員和誠信的監管和服務。
智慧工地應用
1.應用內容
神木市第一高級中學工程，基於“雲大物移智+BIM”等先進技術，是保證工程項目的順利開展的重要手段之一。項目建立了嚴格的管理制度及執行標準，通過“科技提升效率∙智慧成就未來”的決心，用“智慧科技”手段提升項目建設管理，將施工過程涉及到的人、機、料、法、環等要素進行實時、動態監控，將終端應用工具，替代手工化管理，形成一個以進度為主線，以成本為核心的智能化施工作業，助力建設項目的有序實施。
該項目建立的智慧工地管理平臺，主要由勞務實名制、安全質量巡檢、塔吊防碰撞、BIM建造、遠程監控、環境監控系統等六大主要系統組成。
（1）通過勞務實名制系統，可進行項目所有作業人員的信息統計和人員生產要素用工分析，為項目決策層提供數據參考。
（2）通過安全、質量巡檢系統，可根據施工現場存在安全或質量隱患類別及緊急程度，對相關責任單位、責任人進行預警。此外，該系統還可與勞務系統組合對人員進行管理，為項目決策層監控項目風險、規避風險提供有利保障支持。
（3）通過塔吊防碰撞系統，可實現對施工現場群塔運行狀況的實時遠程監控。
（4）通過BIM建造系統，可使建築模型達到設計、施工一體化和各專業相互協同工作，從而節約、降低施工成本。此外，BIM建造系統還可實現BIM模型在線預覽，聯合生產、技術、質量、安全等關鍵數據，為工程施工奠定良好基礎。
（5）通過遠程監控系統，可加強施工項目的日常管理，提高工作效率。
（6）通過環境監控系統，可對施工現場四周環境進行實時監控，當監控值超過報警值時，系統將自動觸發報警裝置和噴淋裝置，達到自動控制揚塵治理的目的。
2.應用策劃
2.1軟件選型
廣聯達、斑馬進度、AutoCAD、Office、Revit、3D Max、Lumior、Project、fuzor等。
2.2組織架構
圖3 智慧管理平臺應用項目組織結構圖
2.3應用順序
（1）制定《神木市第一高級中學項目“智慧工地”建設技術標準》研究，制訂《項目“智慧工地”建設技術標準》，對“智慧工地”體系框架、數據標準、信息應用接口、功能等進行統一規定，以“規定項+可選項”的思路，規範“智慧工地”建設基本要求，指導工程建設各方主體逐步提升信息化管理水平。
（2）開展《“智慧工地”大數據挖掘與技術集成應用示範》課題研究，分析建築行業管理現狀，明確“智慧工地”的內涵和特點，構建“智慧工地”體系框架，梳理相關政策，提出“智慧工地”的發展策略。
（3）建設神木市第一高級中學項目“智慧工地”信息管理平臺。圍繞人、機、法、環基礎數據，通過項目概況、生產管理、定位服務、環境監測、視頻監控、塔吊防碰撞、質量管理、安全管理、進度管理、經營管理、黨建管理平臺等十一個板塊，搭建集成智慧管理平臺。
圖4 智慧工地管理平臺首頁展示圖
（4）搭建工程項目數據庫。通過收集施工現場的基礎數據，在上述平臺的基礎上，建立和完善工程項目數據庫，涵蓋工程勘察設計、施工圖審查、招標投標、合同備案、施工許可、質量安全監督、竣工驗收備案等關鍵環節項目信息和誠信信息。
實施過程
1.應用準備
①神木市第一高級中學項目為加快推進“智慧工地”的應用建設，項目部組織召開“智慧工地”應用啟動會，對廣聯達的《智慧工地實施規劃方案》進行深化溝通，並著手籌備智慧工地平臺的搭建工作，主要是分階段完成碎片化工具產品的硬件搭建。
②對公司及項目主要負責人進行“智慧平臺”相關軟件培訓，提高項目全體管理人員應用水平；
③建立智慧工地組織機構，工作流程圖；落實智慧管理工作；
④對應業務管理人員通過平臺系統負責對應業務操作，主管領導通過平臺掌控現場問題，協助、督促落實現場管理工作；
⑤每月對平臺大數據進行分析，出具分析報告：按照業務線劃分，如進度線；按照分部分項工程劃分，對數據進行比對分析並做好相應調整措施。
圖5 項目實施進度規劃流程圖
2.應用過程
（1）勞務實名制管理系統
項目部嚴格推行勞務實名制管理，集成各類智能終端設備對建設項目現場勞務工人實現高效管理。各勞務人員建立個人檔案，通過勞務實名制的“雲+端”產品形式，使用閘機硬件與管理軟件結合的物聯網技術，實時、準確收集人員的信息進行勞務管理。
該系統可為現場生產人員提供當前用工狀態，每小時的在場人數實時瞭解，且可按照勞務隊伍和工種不同類型的實際用工數據統計，可為項目部提供人員生產要素用工分析。另外，還可分析項目所有作業人員的信息統計，自項目開工至今，進出場和持卡人數、個人信息、地域分佈和少數民族情況等，為項目決策層提供數據參考。
具體表現在以下三個階段：
第一階段：
①項目部落實現場安保制度，實現現場封閉，工人刷身份證進出施工現場，未辦卡人員進行登記，由場內人員引導進入；現場勞務工人實行實名管理；
②勞資員對三級教育合格班組、人員掃描身份證，辦理實名卡；對退場班組、人員在系統進行退場辦理；
第二階段：
勞資員在工人信息登記時，對特殊工種進行附件掛接，信息維護（如發證日期，有效期，證書編號等）現場安全員通過勞務實名制系統進行安全教育、技術交底培訓，未參加安全培訓、技術交底的人員禁止進入施工區，須得二次教育合格後方可進入現場；
第三階段：
①項目部通過勞務實名制手機APP、PC端查看現場勞務用工出勤情況、工種配比、地域、年齡分佈等；
②勞務用工花名冊、人員變更表等相關表單作為派出所流動人口上報名冊；每月各個項目通過實名制系統輸出班組考勤表、安全教育臺賬等表單上交項目部、公司；
③實現現場封閉、安全培訓替代、表單替代後增加勞務過程管理、黑名單維護等業務線，實現施工現場勞務實名制管理全業務替代；
圖6 智慧平臺 勞務實名制管理系統剪圖
（2）安全、質量巡檢管理系統
安全、質量巡檢系統，採用雲端+手機APP的方式，將施工現場實時監控、信息採集的數據，系統自動進行歸集整理和分類，根據隱患類別及緊急程度，對相關責任單位、責任人進行預警。
同時，為有效提高施工現場管理水平，隱患排查依照系統內置檢查標準，將信息及時傳遞，並嚴格遵循“三同時、三同步、五定、六堅持”等原則進行落實整改，此外，該系統還可與勞務系統組合對人員進行管理，形成施工安全的所有核心業務管理效果，為項目決策層監控項目風險、規避風險提供有利保障支持。
具體表現在以下兩個階段：
第一階段：
①項目部頒佈安全巡查制度，項目部所有安全整改表單均須由系統出具，主管領導簽字；
②項目部管理層鼓勵現場管理人員，發現問題，解決問題；不瞞報、謊報；對現場問題按期整改；項目周例會對項目現場安全隱患中超期未整改項進行逐一落實，解決；
第二階段：
①項目部每月對安全系統統計分析中的問題類別、責任區域、分包單位等進行數據分析，提出整改意見，解決方案等，規避二次風險；
②針對責任區域、分包單位通過平臺數據反饋，設定考評機制，提升項目安全管理辦法，確保項目安全施工；
圖7 智慧平臺 安全質量巡檢管理系統剪圖
（3）塔吊防碰撞管理系統
塔吊防碰撞系統，對施工現場群塔運行狀況實現現場安全監控、運行記錄、聲光報警、實時動態的遠程監控，使得塔機安全監控成為開放的實時動態監控。
圖8 智慧平臺 塔吊防碰撞管理系統剪圖
（4）BIM建造管理系統
BIM建造管理平臺是通過BIM技術，將項目在整個施工週期內不同階段的工程信息、過程管控和資源統籌集成，並通過三維技術，為工程施工提供可視化、協調性、優化性等信息模型，使該模型達到設計、施工一體化和各專業相互協同工作，從而達到節約施工成本的目的。
此外，BIM建造平臺可實現BIM模型在線預覽，聯合生產、技術、質量、安全等關鍵數據，通過BIM模型展示進度、工藝、工法，將BIM技術應用的關鍵成果集中呈現，為工程施工奠定良好基礎。
具體表現在以下幾個方面：
①工程量的統計：
在BIM模型創建完成後，通過對模型的解讀，能夠分析出各施工流水段各材料的工程量，如混凝土的工程量。從北京行政副中心B4項目實施情況來看，通過模型直接提取混凝土工程量與實際工程量之差可以控制在1%以內。在鋼結構中，通過對模型的分解，直接根據模型對鋼結構構件進行加工。
②施工模擬：在制定完成施工進度計劃後，通過軟件把施工進度計劃與BIM模型相關聯，對施工過程進行模擬。將實際工程進度與模擬進度進行對比、可以直觀的看出工程是否滯後，分析滯後的原因，以確保工程按計劃完工。
③可視化交底：通過BIM的可視化特點，對施工方案進行模擬，對施工人員進行3D動畫交底，提高了交底的可行性。
④節點分析：通過對設計圖紙的解讀，對複雜節點進行BIM建模，通過模型對複雜節點進行分析。比如複雜的鋼筋節點，在模型建立後，對模型進行觀察，找到鋼筋的碰撞點，對鋼筋的佈置進行優化；也可以模擬模板支撐體系的受力狀況，以確保模板支撐體系的施工安全。
⑤綜合管線碰撞檢測：在施工過程中，往往會出現預留孔洞未預留、機電、設備管線安裝時發生碰撞。面對這些情況，在傳統的施工過程中所採取的措施就是在牆體、樓板上再次開鑿，安裝管線時相互交叉而減少樓層實際使用空間。
而“智慧工地”建設中，在設計圖紙下發後，根據設計圖紙，對建築物進行綜合建模，把預留孔洞在三維模型中顯示，直觀的顯示出各個位置的預留孔洞，防止遺忘。在結構、建築、機電、設備模型都創建完成後進行合模，分析出各碰撞點，與設計進行溝通，對設計圖紙進行修改。在工程前期解決了管線打架問題，節約了工期確保施工的順利進行。
圖9 智慧平臺 BIM建造管理系統剪圖
（5）遠程視頻監控
為加強施工項目日常管理，項目部建立了建築工地遠程監控系統，安裝數量為15處視頻遠程監控探頭，值班人員通過計算機屏幕實時監管，對施工現場進行動態控制，對突發情況及時上報、應對、溝通、協調、解決，既減輕了監管人員的工作強度，又加強了建設項目在公司及項目內部的調控監管力度，有效地提高了工作效率。
此外，“智慧工地”中的遠程監控，不僅僅是對施工場地及周圍裝幾個攝像頭、然後在項目部成立一個監控室，對施工場地進行監控。而是通過互聯網，使建設單位、施工單位、監理單位、建設主管部門通過手機APP和PC端，實時的地瞭解施工現場的進展情況，做到透明施工。
圖10 智慧平臺 遠程視頻監控系統剪圖
（6）環境監控系統
施工現場東南西北共設置四處環境監控設備，24小時全天候實時在線監測，對風向、溫度、風速、溼度、噪聲、PM2.5、PM10、天氣等，設定報警值，超限後及時報警，與炮霧機、沿路噴淋、塔吊噴淋裝置實現聯動，以達到自動控制揚塵治理的目的。同時，環境監控系統還可與智慧平臺進行對接，實現數據共享，動態監控。
應用總結
1.效果總結
（1）神木市第一高級中學工程，基於智慧平臺管理系統的成功應用，以“雲平臺、移動互聯、物聯網”為基礎，將現場信息收集、處理、比對、分析，優化了項目資源配置，合理提高施工組織策劃。
（2）通過智慧工地管理平臺應用，實現不同時間段內一系列流程的迅速反應、實施、決策等，實現了管理升級，為項目提供智慧型的管理，為項目決策層的宏觀管理提供可行性參考，顯著縮短工期，節省成本，實現目標執行與風險管控，達到現場管理智能化、信息化、智慧化，從而提高項目及公司的效益。
2.方法總結
（1）BIM應用方面：
神木市第一高級中學項目BIM技術應用方面，通過對 《關於推進建築業發展和改革的若干意見》《關於推進建築信息模型應用的指導意見》 等文件及對《建築信息模型施工應用》《建築工程信息模型應用》《建築工程設計信息模型分類和編碼》《建築工程信息模型儲存》等標準的學習，為項目部培養具備BIM基礎建模、數據分析及運營管理等技能的各崗位管理人員。
開工至今，神木市第一高級中學項目部全員參與，通過脫產集中封閉培訓，培養週期為每週/次。
（2）經濟效益方面：
①降低管理成本，提高企業管理效率
採用智慧平臺管理系統可適當減少現場安全管理人員數量，或使管理人員制訂針對性管理措施，及時發現違規現象，使整改信息傳達落實，有的放矢，提高掌握現場情況的效率和準確性。同時通過宏觀監控，優化施工場地佈局，合理規劃，綜合調配人力物力。
②落實崗位職責，便於調查和明確責任
現場施工人員文化層次參差不齊，遠程監控的設置，在很大程度上激發了施工人員的責任心和工作積極性，促進規範操作意識，便於施工統一管理。施工過程被錄像存儲備份，可隨時查看監控信息，即使發生了一些不可預測的事件，也便於事故發生後第一時間內查明事故發生原因，明確事故責任。
③加強環境監測，提高環境質量
此項目平臺集成了目前最先進和具有前沿性的監測儀器、物聯網和雲計算技術，實現了實時、遠程、自動監控顆粒物濃度、噪音分貝及建築工地文明施工情況，城市施工造成的汙染得以大大降低，改善城市整體環境面貌，提高市民健康生活指數。
（3）社會效益：
該項目為神府地區第一個“三首”項目。即首個“智慧工地”，首個“揚塵治理暨安全生產標準化示範工地”、首個“神木市建築工地揚塵治理綠色達標示範工程”，與此同時，智慧管理平臺也是省、市級、集團重點觀摩亮點之一，為地區社會經濟教育等各項事業的發展貢獻智慧和力量，贏得廣大客戶一致認可！
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