▌項目背景

建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一,但與此同時也是一個安全事故多發(fā)的高危行業(yè)。如何加強施工現(xiàn)場安全管理、降低事故發(fā)生頻率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工、提高建筑工程質(zhì)量，是擺在各級政府部門、業(yè)界人士和廣大學者面前的一項重要研究課題。另外，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，施工企業(yè)以往粗放式、高能耗、高污染的發(fā)展模式已難以適應建筑領域節(jié)約型、低排放、綠色化、智能化的發(fā)展要求，在此背景下，信息技術的不斷發(fā)展，正改變著各行各業(yè)的組織結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)方式，信息化在施工領域的應用需求愈發(fā)迫切，智慧工地建設應運而生。

智慧工地是指借助于信息化手段，基于BIM技術對建筑工程進行精確設計和施工模擬，建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產(chǎn)、科學管理的施工項目信息化生態(tài)圈，并將在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下數(shù)據(jù)與采集到的工程信息進行對比分析，提供趨勢預測及專家處理預案，實現(xiàn)工程施工可視化智能管理，以提高信息化水平，逐步實現(xiàn)建筑業(yè)的綠色建造和生態(tài)建造。它將3S、VR/AR、AI等技術植入到建筑、施工機械、人員穿戴設備、場地關口等各類物體中，實現(xiàn)普遍互聯(lián)，并與互聯(lián)網(wǎng)集成，從而實現(xiàn)建筑工程人的因素與施工現(xiàn)場物的因素完美結(jié)合，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應速度。

以某重點工程為例，在工程項目建設立項時，用戶部門明確提出要加大智能化、信息化技術在項目建設過程中的應用，以新發(fā)展理念為指導，充分借助先進的技術手段，推進智慧工地建設，提升工程建設管理水平，努力踐行生態(tài)、綠色、環(huán)保的理念，提升工地建設的安全質(zhì)量和管理水平，并以此作為示范工程，推動同行業(yè)在工程建設過程中的智能化、信息化實踐。

▌總體設計

某重點工程的智慧工地將施工方、監(jiān)理方、供應商、用戶、項目管理方等諸多環(huán)節(jié)有機集成在一起，體系架構(gòu)包括基礎設施層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)服務層、數(shù)據(jù)應用層、信息安全體系和標準規(guī)范體系等部分。

1   ▏設備設施層

包括本地硬件設備設施、基礎軟件及輔助施工設備，本地硬件設備設施包括存儲和計算資源、服務器、互聯(lián)網(wǎng)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控設備、傳感設備、條碼掃描設備等，基礎軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、網(wǎng)絡協(xié)議等，輔助施工設備包括閘機設備、塔吊設備、除塵除霾設備等。

2   ▏數(shù)據(jù)采集層

包括視頻監(jiān)控接口、環(huán)境監(jiān)測接口（傳感器）、掃描設備接口、GIS、GPS、閘機接口、API接口、BIM引擎、數(shù)據(jù)適配器、錄入界面等，為智慧工地提供數(shù)據(jù)來源支持。

3   ▏數(shù)據(jù)存儲層

包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過Spark、Storm、流處理等計算處理后存儲在mongodb、HBase、Hive等數(shù)據(jù)庫中，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)抽取到ODS庫中，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、清洗、加工等處理后，加載到數(shù)據(jù)倉庫中。

4   ▏數(shù)據(jù)服務層

包括數(shù)據(jù)應用服務、集成服務和安全認證服務，通過數(shù)據(jù)交換平臺/企業(yè)服務總線為工程建設各方參與者提供數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、三維展示、數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)一搜索、統(tǒng)一標準、身份認證、安全預警、消息集成等服務。

5   ▏數(shù)據(jù)應用層

面向項目施工方、監(jiān)理方、項目管理公司提供移動辦公平臺，面向項目監(jiān)理方、項目管理公司、用戶提供工程監(jiān)管平臺、面向各類用戶提供大數(shù)據(jù)分析應用平臺和智能展示平臺等應用。

6   ▏標準規(guī)范體系

標準規(guī)范體系是保證工程項目有效運轉(zhuǎn)的管理保障，包括數(shù)據(jù)標準、管理標準、技術標準等。信息安全體系是項目安全運行的基礎保障，包括配置管理、權限管理、運維管理、安全管理、接口管理、監(jiān)控管理、任務管理、消息管理等。

工程項目建設過程中，一般分地塊進行施工作業(yè)，各地塊的施工單位可能不盡相同，施工單位采用獨自管理的方式，信息管理平臺、視頻會議、視頻監(jiān)控、勞務系統(tǒng)都不同，需要開放接口，將統(tǒng)計數(shù)據(jù)匯集到項目部，進行全面的掌控、分析和預警，通過信息的整合可以查看各地塊的現(xiàn)場情況，以便對人員、設備、物料等進行合理調(diào)配。

▌建設內(nèi)容

1   ▏移動應用平臺

充分借助移動終端設備，實現(xiàn)進度計劃、周報、質(zhì)量檢查、安全檢查、危險源管理、安全教育、物料、造價、往來件、勞務、施工機具、施工日報、監(jiān)理日報、任務管理、會議管理、規(guī)章制度等信息的填報、拍照、掃描、審核、查詢和瀏覽等功能，為各級用戶提供及時、實時的項目數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、提示、預警手段。

移動應用平臺建設過程中，手持終端應具備拍照、掃描等基本功能，應安裝面向IOS和Android的移動管理平臺App，其次重視操作界面的美觀和便捷，盡量減少終端用戶的手工錄入量，再次消息提示、任務代辦、圖形展示等與PC端在處理邏輯、展示風格等方面力求保持統(tǒng)一。

2   ▏工程管理平臺

基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源提供施工圖、BIM模型、計劃進度、質(zhì)量管理、安全管理、物料管理、會議管理等功能，并集成勞務考勤、施工機具、環(huán)境信息（溫度、濕度、PM2.5等）、施工情況（塔吊作業(yè)、吊鉤信息、現(xiàn)場視頻等）等信息，提供信息維護、查詢等功能，支持與移動應用平臺的無縫信息交互。

平臺建設過程中，應盡量采用B/S架構(gòu)，提供數(shù)據(jù)服務接口，支持基于中間件、Web Service等方式的數(shù)據(jù)交換與集成，系統(tǒng)功能應覆蓋到工程建設各個環(huán)節(jié)和業(yè)務流程，實現(xiàn)人員、資金、物資、設備、工藝、環(huán)境等相關要素的收集、整合、共享與管理，支持與辦公系統(tǒng)、施工單位ERP系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、財務系統(tǒng)等集成與協(xié)同。

3   ▏集成展示平臺

BIM模型與計劃進度、質(zhì)量管理、安全管理、物料、勞務、施工機具、環(huán)境信息（溫度、濕度、PM2.5等）、施工情況（塔吊作業(yè)、吊鉤信息、現(xiàn)場視頻等）進行集成，將基于BIM的進度、質(zhì)量、安全等信息與實際采集到的數(shù)據(jù)進行分析對比，綜合決策合理調(diào)配人員、設備、物料等資源。

平臺建設過程中，應盡量采用輕型的B/S架構(gòu)，具備豐富的數(shù)據(jù)加載插件和統(tǒng)計分析組件，與工程管理平臺、移動辦公平臺共享一套數(shù)據(jù)庫，具有較高的數(shù)據(jù)實時性和計算能力，應建立面向展示內(nèi)容的資源目錄體系。

4   ▏大數(shù)據(jù)應用平臺

基于Hadoop/HDFS架構(gòu)，通過Spark、Storm、MapReduce等技術實現(xiàn)對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理，并將數(shù)據(jù)存儲到Mongodb、HBase、Hive等數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的計算處理，同時對數(shù)據(jù)倉庫中的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行深度加工，提供大數(shù)據(jù)檢索、大數(shù)據(jù)分析（實時分析、離線分析）、大數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)共享與交換等功能。

大數(shù)據(jù)平臺建設過程中，應重點考慮數(shù)據(jù)采集和計算處理能力，特別是針對環(huán)境、流媒體等實時計算能力，著力解決BIM模型、施工圖紙、傳感器數(shù)據(jù)、GIS/GPS數(shù)據(jù)、工程文檔等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的解析、處理及存儲能力，以及為滿足用戶、項目公司的監(jiān)管、分析及挖掘需求的匯總計算性能。

5   ▏信息系統(tǒng)集成

基于施工信息展示和綜合集成需要，開展集成展示平臺與勞務閘機、環(huán)境監(jiān)測、塔吊系統(tǒng)、現(xiàn)場視頻監(jiān)控、施工機具等系統(tǒng)集成；開展工程管理平臺與移動辦公平臺的無縫集成，實現(xiàn)消息提示、統(tǒng)一代辦、統(tǒng)一流程、統(tǒng)一服務等功能；開展項目部管理平臺與各地塊管理平臺的集成，實現(xiàn)模型、進度、計劃、質(zhì)量、安全、管控、物料、人員等信息的統(tǒng)一整合。

信息系統(tǒng)集成過程中，應統(tǒng)一規(guī)劃和設計，在網(wǎng)絡硬件集成的同時，著重考慮集成內(nèi)容、邏輯流程、相關信息系統(tǒng)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建議采用第三方中間件的方式進行集成，減少兩兩集成的復雜度和數(shù)據(jù)冗余度，提升集成的穩(wěn)定性和可靠性。

▌推進智慧工地實施的建議

智慧工地在我國工程建筑領域的實施與推進仍處于起步階段，項目過程復雜、涉及政府部門、項目方、用戶、施工方、監(jiān)理方、設計方、供應商等諸多對象及人員、施工機具設備、建材物料、施工工藝、施工環(huán)境等要素，是建筑業(yè)上下游物流、信息流、資金流的集成過程，因此，在實施智慧工地項目時需要注意以下幾個方面：

1   ▏重視需求分析和頂層設計

智慧工地建設涉及工程建設項目執(zhí)行過程中的諸多利益環(huán)節(jié)和鏈條要素，各級用戶的需求不盡相同，各地塊的施工方不相同，施工方內(nèi)部平臺選型不一致，因此應著力加強需求分析，了解各類用戶的需求，統(tǒng)籌規(guī)劃與設計，確保各施工方、項目單位、用戶在流程、數(shù)據(jù)、模型等方面的順利銜接。

2   ▏培養(yǎng)和鍛煉項目團隊

項目團隊建設在保證智慧工地項目實施過程中發(fā)揮著非常重要的作用，項目團隊直接與用戶、項目方、監(jiān)理方、施工方進行需求溝通與技術交流，設計開發(fā)各種應用程序，幫助解決平臺使用過程中的各種問題，及時響應用戶需求，指導各類用戶進行操作和處理，是保證項目成功實施的重要基礎。

3   ▏加強項目實施和培訓

建筑行業(yè)員工信息化水平低，人員構(gòu)成復雜，信息技術能力有限，需要加強技術知識培訓和教育，建立和完善平臺運維制度，明確數(shù)據(jù)管理要求，引導和鼓勵各級管理者和工人加強信息技術應用和平臺操作，加強對項目施工方的信息化考核，不斷提升各級用戶的積極性。

4   ▏著力強化質(zhì)量和安全管理

加強對供應商、開發(fā)商、集成商、第三方測試商、實施單位等質(zhì)量管理，規(guī)范供方選擇、軟硬件選型、過程評審、歸檔管理、軟硬件測試、故障歸零等管理要求，同時應重視數(shù)據(jù)丟失、網(wǎng)絡攻擊、安全漏洞、等級保護、身份認證、權限管理、訪問控制、安全審計、監(jiān)測預警、應急處理等安全要求。

▌結(jié)語

智慧工地將物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、BIM、GIS等技術完美結(jié)合在一起，有利于對施工場景的全方位監(jiān)控，變被動為主動，提高建筑施工質(zhì)量，降低建筑能耗和建筑成本，提高對人員、設備、物料的利用率，提升建筑施工的質(zhì)量，將會引領建筑業(yè)新一輪的技術革新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

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