智慧工地施工信息化管理平台的研发和应用

基于物联网和云计算技术的智慧工地施工信息化管理平台的研发和应用陈韬1，徐天洋21、引言随着我国国民经济生产总值的持续增长和宏观经济的持续健康发展，国内建筑行业也呈现出蓬勃发展的势头。建筑行业生产总值快速增长的同时，建筑项目的数量和规模也在不断的增加，项目施工过程中人身安全问题逐渐凸显，项目管理的重要性日益显现。在传统的项目生产过程中，由于信息技术和远程监控技术的匮乏，相关部门无法对施工中潜在的危险进行预警和监控，特别是对遇险人员的搜索过程，只能靠图纸进行定位，导致施工人员的安全得不到有效的保障，因施工事故导致的人员伤亡现象屡见不鲜。另外，在项目的日常管理过程中大多采用专人管理项目电子文档和纸质文档的方式，劳动量大，工作繁琐，工作效率低，出错率高。而项目管理过程中的任何一个小的疏漏都有可能造成大的事故发生，为项目各方带来重大损失。随着物联网、云计算、大数据、移动互联网等信息技术的发展应用，国内外关于建设项目的“数字化建设”、“信息化管理”和“信息技术应用”研究由来已久，也取得了一定的成果。如建筑信息模型（BIM）、建筑全生命周期管理（BLM）、智慧城市等。这些研究促进了建筑业信息化发展和信息技术进步，提升了技术创新、管理创新水平。然而，我国在建设项目管理理论研究和信息技术应用上与国外的差距仍然很大，迫切需要依托新兴信息技术，对传统建设项目管理理论与方法进行创新，研发全新的、综合的建设项目管理信息化平台，提高各参与方之间信息交流的效率。2、智慧工地施工信息化管理平台的建设内容“智慧工地”是一种崭新的工程全生命周期的管理理念，即指工地信息化建设。基于当前日异月新的信息技术手段，在“云+大数据”支撑下，充分利用物联网、互联网以及云计算机等先进的信息化技术，将施工的现场一线业务与项目的综合管理深度融合，围绕施工现场管理、项目综合管理，建立互联协同、安全监控、智能化生产等项目信息化生态圈，开发一个完整的、综合的施工项目信息化管理平台，并将后台的数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，提供过程趋势预测及专家预案，实现工程可视化智能管理，以提高工程管理的信息化水平，在保障安全生产的前提下，能够提高生产效率、项目管理效率，智慧工地施工信息化管理平台的建设内容如图1所示。图1智慧工地施工信息化管理平台的建设内容基于智慧工地的施工信息化管理平台主要从施工现场管理和项目综合管理两大角度对项目实现全方位的远程监管。项目综合管理主要倾向于是对施工现场之外的项目的一些综合管理，根据项目部的实际需要，开发特定功能模块的软件系统，如安全质量管理系统、物资闭合管理系统、大型设备管理系统、项目经营管理系统等软件系统，是项目管理人员对项目生产过程中的一种“软”管理，是对项目的内页资料整理、后台数据进行集中管理和归档，并形成相应的统计报表和报告，便于管理人员做出相应的决策，提高项目管理效率，降低消耗，节约成本，实现无纸化办公。施工现场管理主要包括三个子系统的建设：一是施工信息化管理系统，二是远程自动化监测系统，三是预制构件生产智能管理系统（如：地铁盾构管片生产）。施工现场管理系统侧重于对施工现场的人员设备、生产工艺、施工风险因素、安全隐患等内容进行全方位的远程监管，使管理人员能够随时随地掌控施工现场情况，保障安全生产。对施工现场的信息化建设更能凸显“智慧工地”的本质，因此，接下来对施工现场管理涵盖的子系统建设的内容进行简单介绍。2.1施工信息化管理系统施工信息化管理系统集施工现场人员及物资设备进出管理、人员区域定位、施工视频监控、现场环境监测、安全预警、质量监控管理等功能于一体，达到及时的安全预警和高效的指挥调度的目的，满足安全生产管理需求。系统主要功能的拓扑图如图2所示。图2施工信息化管理系统主要功能拓扑图2.2远程自动化监测系统远程自动化监测系统根据常见施工监测内容采用的传感器及其自动监测方法，建立一套基于物联网技术、云计算技术和移动互联网技术的施工监测管理云平台，并对云平台的架构进行系统构建，研发可提供监测配置、数据采集、计算分析、智能报警等服务接口的开放式系统平台的技术实现。系统建设内容如图3所示。图3远程自动化监测系统的建设内容2.3盾构管片生产智能管理系统盾构管片生产智能管理系统集管片ERP子系统、生产现场管理子系统、管片流水线、物流管理环节功能于一体，主要的建设内容如图4所示。费图舰4蝇盾构管片生产相智能将管理再系统躬主要功能连通过在管片生谷产现场安装一歉定数量的传感汁器馒，组建生产现金场的通讯网络胞，借助于物联康网和云计算技庙术，柜通过后台数据栽的挖掘和系统遵开发，实现对匹生产现场的远赤程监管和物流野产品的远程追球溯。缺3撇、工程应用与欺实践号3.1倚青岛轨交俘R3脂线地铁隧道概族况谢青岛市红岛胜—还胶南城际（井染冈山路拳—死大珠山段）轨费道交通工程（量R3气线）赴PPP辈项目位于青岛欲市西海岸经济弟新区，总体呈纠东北辱—仙西南走向。惧传统的地铁隧竖道施工主要面谱临四大问题：尼一是筒项目管理层通圣常不能及时掌浑握交施工现场的纷人员和设备的受具体情况、运顿动轨迹和就位示信息等，鲁加之隧道内施仔工网络信号惨的屏蔽，粮一旦遇到紧急唯情况，无法及摆时采取措施，尝存在较大的安升全风险侵。国二是唯地铁隧道施工傅场所是一个相丙对密闭的空间严，地下岩层往醋往富含各种对孟施工人员设备筝的安全构成危那险的党有毒或易燃易丰爆辛气体，轻者妨闯碍施工的正常而进行，严重时禾会引发爆炸，齐直接危险施工蜻人员的生命。像三是环地铁隧道施工诱监测的周期长断、数据量大、腾数据来源众多味，涉及大量的霉数据汇总、分臭析、存储、管元理和查询。翼将这些数据资碰料以传统的圆纸质形式提交愿至项目管理部稠门，死在睛一定程度上造条成数据共享不愁及时、数据查绑询借阅繁琐、动沟通不通畅比。四是虚现场施工质量参、施工现场情史况，如需钢筋绑扎质量妈等望无法远程实时诵监控，生产管接理效率低絮。泄基于物联网和位云计算技术翅建设的彼青岛欢R3姥线迁轨交遍施工智能化管节理系统，萄根据例工程进度逐步减推进跃，厌首先悟可完成滤工程人员的信辜息管理、对隧角道内各类人员历数量和身份等谱相关信息的实散时精确管理望；接下来随着柏隧道施工的推饺进，逐步完善友隧道内人员方及设备的区域纳定位，汉隧道内环境监霜测等功能，捕并旺根据工程需要荐及时推进施工泼视频监控系统钱的建设连。跨系统可箱实现宗将工程现场的溉管理信息，通微过网络通信在席W愁e抄b陕和移动终端抓APP忠上实时呈现，币辅助管理决策构，实现隧道工判程施工的智能坏化少管理。次3.2花施工信息化管牵理缸系统丑平台痛的开发部署膊和成果展示虾青岛弱R3武线施工信息化棍系统平台薪根据皮工程嫂特点和范业务迅流程，稳采用浙B/S魂结构进行设计屠开发蔬，当定制开发符合促施工管理业务案需求的线上施占工管理平台，描并滥开发了下位机礼数据采集系统抓和手机端书APP席应用耗以及蓄OA梅办公系统，必实现办公文件虹分类管理和归懂档、无纸化办晨公的目的，节苦约成本，降低燥消耗历。偿汇门户网站苏门户网站是对由外宣传的窗口潜，互联网是强就有力的工具，懒能以低代价却吊很方便的把产友品或服务的信君息发向全世界父的每个角落。首通过门户网站渐，离将在建工程项梦目展示全世界威的面前，可以痒大大提高工程烈的知名度，进斜而增强工程项谊目的社会影响单力。揉图敬5捧门户网站轨页面角展示晋伶施工信息化管虫理平台达施工信息化管届理平台包括两蒙个方面内容的链管理，一方面锡是对安装在施眨工现场的视频挥监控子系统、横人员进出管理腿子系统、人员船定位子系统莫、环境监测子焰系统男进行翅远程监控和相顷关参数的蝴远程设置，从燥而保障施工现遵场安全、有序傍地进行少，使管理人员帆能够在任何时净间、任何地点嫁实时全盘掌控技施工现场情况书，达到高效的卸指挥调度和安波全预警。障另一方面是对寨青岛轨交泊R3床线工程总经理决部下辖的各个下部门的一些内粗页资料进行归兔档和管理，便拍于数据资料的辜查询、浏览和遥共享。都图雹6编施工信息化管评理平台页面展妨示低进出哪管理虎系统兵通过在作业井铅口分别安装闸慢机和道闸柱控制系统，臂利用无线射频亭技术，贺实现对出入作蚊业的人员和车旬辆进出远程监秒管和电子考勤喉，具有高速器、腊稳定溪、秘不漏检的特点括，出并且舰能够所将搅工种、姓名、貌入井时间等信抚息实时显示在添施工现场的弱LED劝大屏上面像。剑图遭7汪进出管理节系统效果展示宗图外8慰LED粗大屏人员信息谦实时展示啊通过在施工现满场一些重要的心或者风险因素奉较多的区域安男装监控摄像头托，组建通讯网筒络，将施工现杯场的视频信号革传输至总经理午部服务器并解群析投放在余拼接大屏尤、信息化管理析平台拦上面，便于管狡理人员能够槽多渠道的消对施工现场进倦行远程监管。奖图映9使拼接大屏浏览棒现场施工状况式图怀1热0霉信息化管理平存台浏览施工现痕场情僚借助于传感器中和数据采集卡武以及组建的施尚工现场的通讯枣网络嘉，将施工现场老的有害或易燃扇易爆气体上的原始数据远钱程采集，然后蔬传输至总经理除部的服务器中螺，再经过工程筹标定即可著远程掌控窑隧道内罚的环境质量典图棕1得1倒隧道内气体监车测查询痛通过在茧隧道内安装一骑定数量的定位灶基站，组建该zigbee惯无线网络，借怒助于无线射频膝技术和袄物联网技术，饰并通过后台程宴序的开发，实卡现将隧道内作调业人员供分布关情况进行远程掉的区域定位危。极图乌1跃2君区域定位效果起展示赏3.2.3腔APP骂客户端盟手机愁APP笔应用的开发提辅供了一个现场小施工人员与项晋目部管理人员共关于现场施工馆信息共享的媒窑介，有效提高祸现场管理的即惊时性农，能够随时随我地对施工现场低情况进行远程鸭监管。业图屈1公3买APP畏首页岛图匹1辣4础人员出入数据味查询伏图动1称5趟监测报告浏览戏3.2.4寨OA劲办公系统挂为满足组织日绵常办公需求，孤提高办公效率控，保障关键信拒息在决策层、惨管理层、基层祸信息迅速、准眯确的传递证，并对乡资源高效地收帽集、传输、存扶储和共享量，因而好建设内部办公河自动化网络应筋用平台，加强去协作，提高整莫体工作效率呢。啄图说1敏6澡移动客户端杜图祥1戏7战PC拥端办公流程审皮批涂4取、结论与展望起“十三五”时伴期，全球信息似技术革命持续纤迅猛发展，“目互联网垫+旧”和大数据上馒升为国家战略边，胃物联网、怜互联网成为悟智慧工地拼的重要基础设管施，傅信息化是实现樱智慧杰工地苹的重要载体和奋手段，勇对行业治理体蹦系和服务模式歪必将障产生广泛而深不刻的影响狸。模虽然侧以青岛轨交裂R3扎线为背景展开护的施工信息化钓管理系统平台鉴的研发和应用冰只是泼建设横智慧工地、建幻设综合的项目映信息化管理平知台显其中一个方面待的建设，男存在一定的不哪足和孤缺陷。但是，档在保障安全生卷产建设的前提征下，能够大大廉减少管理人员罪的压力，提高装生产建设效率输，带来了较为现深远的经济、灌社会效益。岸在建设鞭R3欲线施工信息化疤管理系统平台幸过程中所积累唐的经验、积淀捎的技术娃必将蕉在拉未来的怕大型建筑工程举项目中孔推广应用傅，贝对于打造“智丧