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【摘要】在信息化時代背景下,隨著云計算、移動互聯網、大數據、物聯網等技術廣泛應用,建筑企業應用信息技術水平不斷提升,實現了工程建設、項目管理、財務管理等業務數據集成共享共用。在建筑工程工地管理中,通過引入和應用智慧工地系統,發揮智慧系統動態收集、數據集成化、數據共享、智能分析等優勢,能夠推動建筑工程項目管理由傳統管理模式向自動化管理、數字化管理、智能化管理轉型發展。本文在研究智慧工地系統概念、特點和關鍵技術等基礎上,深入探討了智慧工地系統在建筑工程管理中的具體應用,包括環境檢測與智能噴霧降塵、塔吊安全監控系統、電氣配電無功補償、周界防范紅外對射、工地現場智能限電控制等應用場景,通過智慧工地建設能夠顯著提高建筑工程現場管理信息化、智能化水平,保障建筑工程現場管理目標實現。
【關鍵詞】智慧工地系統;建筑工程;工程管理
0引言
近年來,隨著我國建筑行業高速發展,在建建筑工程數量不斷增長、規模不斷擴大,建筑工地施工產生的揚塵、噪音等問題引起廣泛關注。針對建筑工程工地管理問題,2019年,住建部出臺實施了《關于進一步加強施工工地和道路揚塵管控工作的通知》,強調各建筑工程應落實安全文明施工主體責任,強化建筑工地六個百分百管理,嚴禁“野蠻作業”、揚塵污染等問題。2020年,住建部、發改委等13部位聯合發文《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》,指出“當前建筑行業生產方式仍存在粗放管理問題,與建筑行業高質量發展要求相比存在較大差距”,并提出推進建筑工業化、數字化、智能化升級,加快建筑建造方式轉變,推動建筑行業高質量發展的要求。建筑工程工地是建筑行業安全文明生產的主要場所,通過推進智慧工地系統建設,在建筑工程管理中引入和應用智慧系統,能夠實現建筑工程工程管理信息化、數字化、智能化,顯著提高建筑工程管理水平。
1智慧工地系統概念及其特點
1.1智慧工地系統內涵
智慧工地系統是圍繞建筑工程管理目標,大幅收集人員、安全、環境、質量等關鍵業務數據,結合物聯網、大數據、互聯網、云計算等技術構建大數據管理平臺,形成云端大數據體系的信息管理系統。智慧工地系統架構可分為3層,即環境感知層、服務器層和聯動控制層,其中,環境感知層基于傳感器、視頻監控等物聯網設備實現環境感知;服務器層對環境感知層數據進行分析處理,根據預設閾值、條件聯動自動化設備動作;聯動控制層接收服務器層動作指令完成動作并反饋動作信息。根據智慧工地系統典型應用場景,可實現工地現場環境監測和揚塵聯網治理、塔吊安全監控系統、電氣配電無功補償、周界防范紅外對射和工地現場智能限電控制等功能,通過收集施工現場環境數據、設備狀態數據、視頻監控信息等,實現工地現場環境智能檢測、AI視頻監控[1],上傳至建筑工程管理云平臺,并根據管理要求自動或手動聯動現場環境自動化設備動作,實現工地現場管理自動化,有利于減少人工管理的時間成本,提高監管準確率。
1.2智慧工地系統的特點
(1)集成化管理。基于施工現場的實際生產狀況,智慧工地系統將施工環節與信息化技術進行了有效融合,并對工程項目管理中人、機、料、法、環全要素信息整合,打破了傳統工程管理中數據關聯性低、各專業數據分散問題,實現了建筑工程管理集成化管理、專業化管理;(2)數字化平臺。基于紅外線、攝像機、設備傳感器、RFID等物聯網設備,智慧工地系統可實現建筑工程現場關鍵生產要素信息收集,并集中展示在監控大屏,可實現全局監控和重點監控相結合,可針對工程管理中出現的問題進行預警、提醒、聯動控制,形成建筑工程管理全要素展示、管理,打造數字化工程管理平臺[2];(3)集成的應用。智慧工地系統實現了各種信息技術的綜合應用,以達到資源的最優配置和使用,為項目施工提供了依據,保證了信息化管理體系的可行性和有效性。
2智慧工地系統的關鍵技術
2.1大數據技術
大數據技術即針對海量數據進行處理并在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為有用信息的技術。在互聯網領域中,大數據技術應用較為普遍,如大數據分析、挖掘用戶偏好并合理確定營銷策略等。在建筑工程管理中,大數據包括人員信息、機具、設備、物料、環境、施工工藝等數據,且各類信息相互交互、融合,通過借助大數據技術挖掘各類數據之間聯系,可實現建筑工程現場安全管理風險預警、預測功能。如建筑工程腳手架搭設施工中,智慧工地系統可通過分析腳手架、人員、環境等信息[3],分析其內在關聯并動態分析施工安全風險,實現建筑工程管理的智能化。
2.2物聯網技術
物聯網技術即通過將計算機、機械、傳感器、軟件等技術,實現不同類型設備信息交互。在智慧工地系統中,物聯網技術是環境信息、設備狀態信息、人員信息等多源數據感知的基礎。如人員信息感知可借助人臉識別、身份卡識別等信息感知,設備工作壓力、溫度、流量等數據可通過自動化儀表獲得。揚塵信息可通過PM2.5監測儀測量獲得。基于物聯網設備獲得和感知工程管理數據,并將環境數據傳輸至服務器,能夠為智慧工地系統環境感知提供數據基礎。
2.3移動互聯網技術
移動互聯網技術即通過手機、平板等終端設備接入互聯網并實現信息交互的技術。在智慧工地系統中,基于移動互聯網技術,建筑工程現場物聯網設備可基于無線網絡向上集中傳輸信息,服務器發出指令可與現場各類自動化設備進行交互動作。同時,建筑工程管理人員和監管部門可基于移動互聯網技術遠程觀看現場監控畫面,可現場管理與遠程管理的有機結合。
3智慧工地系統在建筑工程管理中的應用
3.1環境監測和智能噴霧降塵
在以往的施工現場,大部分降塵操作都是人工進行,只能起到減少灰塵的作用,無法有效實現對建筑及其周邊的降塵,造成環境揚塵污染問題。通過應用環境監測和智能噴霧降塵子系統,一方面動態收集施工現場溫濕度、風力、風向、噪聲、有害氣體、PM2.5等信息[4],并將環境信息上傳至服務器,可實現施工現場環境信息動態監測和協同監管;另一方面,當現場揚塵數據超過建筑工程安全文明施工管理要求時,服務器端下達智能噴霧指令,聯動施工現場噴霧炮噴霧降塵,可以有效降低粉塵濃度,優化工作環境,確保施工現場施工環境符合城市安全文明施工要求。
3.2塔吊安全監控系統
在實際施工中,智慧工地系統也包含了塔吊安全監控系統,具有很好的實用價值,為整個施工項目的順利進行提供了保障。塔吊安全監控系統可通過視覺神經網絡技術、物聯網技術等技術手段,對塔吊內操作人員數量進行清點、操作人員身份信息進行比對,實現塔吊操作監控和違章操作告警。同時,基于物聯網技術,塔吊安全監控系統可實現塔吊設備維修狀態、升降速狀態、起吊重量等信息監控,及時發現塔吊設備沖頂、異常開門、超速等運行問題,減少工程建設中的安全隱患,提高工程安全管理的質量。
3.3電氣配電無功補償
當前,隨著我國推行實施綠色工地標準的實施,節能降耗日益成為建筑工程管理的重要內容之一。在建筑工程中,部分設備功耗較高,功率因數較低,電能浪費問題較為突出。針對該問題,可在智慧工地系統建設中對配電系統中功耗數據進行監測和自動化管理,提高電力的使用效率。該子系統有隔離開關與智能控制器兩個模塊。隔離開關設置了多組電容器,在每組電容器上都裝配了電容器、斷路器、交流接觸器及熱繼器。通過智能控制器對功率因數進行設置,并獲取系統的功率因數,在功率因數不滿足設置值時,控制器會按照設置次序依次投入電容器群,直到系統實際功率因數與設置目標一致為止[5]。如果系統負荷與設備不同,相應的功率因數也會出現變化,系統負荷與類型的變化將會直接對系統功率因數產生影響,可以通過使用智能控制器實時收集與反饋功率因數信息,有效優化系統實際運行狀況。實踐證明,該子系統的節能效果明顯,在應用后,其功率因數超過0.92,比未使用前提高0.17,取得了非常明顯的效果。根據臨電計劃和現場條件發現,對110kW左右的機械和現場施工用電進行補償,若使用系數為0.5,單熱工作時長根據5h計算,則在主體施工工期90d的情況下,總用電量為24750kWh,而通過使用上述系統,實際用電量為14280kW/h,節約了10470kWh的電量,使用電效率提高42.3%。所以通過應用該系統可以提高電能利用率[6],減少電能消耗量,從而使電力環境得到全面的改善,不僅如此,選擇科學合理的無功補償裝置還可以有效提升電能質量。Schneider—Electric企業提供的調諧型無功補償裝置的特征參數如表1所示。
3.4周界防范紅外對射
施工場地和辦公區域一直是安全管理的重中之重,經常發生生產事故、盜竊事件等。如何保證其安全管理的正確性和實效性成為目前施工管理的重要工作。通過利用智慧工地周界防范紅外對射子系統的應用可以有效提高安全管理工作的效率。在周界防范紅外對射子系統中,其原理是借助紅外傳感器設備對入侵物體、人員信息進行監測并發出相應的警報,由于智能工地系統中紅外傳感器與工地位置信息綁定,一旦紅外傳感器檢測到入侵行為,系統可自動提示告警,監控人員可手動或由系統自動調整附近區域攝像設備對準入侵告警區域進行監測[7],能夠有效防范建筑工程現場被盜問題,提高建筑工程現場管理敏捷性。
3.5工地現場智能限電控制
施工現場生活區用電一直是安全管理的重點,工人們使用電力是一種很隨意的行為,會引起一些無法控制的問題,也會帶來很大的安全隱患,不僅會造成一定的經濟損失,甚至會有生命危險,而導致事故的原因大部分是工作人員違規用電。該子系統以時間、負荷、電壓三個方面為切入點進行控制。關于用電時間,通過使用時間控制器,控制員工宿舍的所有供電線路,確保在工作時間內停電,以免發生意外。關于用電負荷,宿舍內安裝220V插座,以備冬天供暖時使用的碳品板供電,所有的電源插座都是一個回路,并且每個回路都裝有一個自動控制系統,如果員工擅自改裝,5A以上的電流就會自動切斷電源:關于用電電壓,宿舍內的照明回路使用36V,以確保電力使用的安全性,此外,宿舍內還有專用的電源插座,以滿足手機的充電需求。通過對上述各子系統的應用,運用多種方法對電力的實際使用進行了控制,既能確保用電安全,又能使設備系統實現自動化,大大節約了人工成本,減小了實際工程管理工作的難度系數。
4結論
基于智慧工地系統的建筑工程管理,能夠實現建筑工地動態數據實時采集、動態分析、全過程監控和智能分析數據等功能,有利于提高建筑工程現場管理管理及時性、全面性、系統性,有效防范和控制現場施工安全風險,針對性分析建筑工程中安全文明施工問題、高耗能問題和邊界入侵問題,實現建筑工程管理數字化、自動化和智能化。
作者:高佩勇 單位:上海踏建建設管理咨詢有限公司