从绿色施工到智能操控 智慧工地如何发力建筑工业
云平台、二维码、大数据……如今，这些“互联网+”应用技术正在基础设施建设领域逐渐推广，“智慧工地”越来越多，为工程节点管控、安全生产搭建起共享平台和可追溯体系。
据住建部统计，2016年上半年，全国房屋市政工程安全生产形势总体平稳，重大事故与去年同期相比下降幅度明显，但全国房屋市政工程生产安全事故起数和死亡人数与去年同期相比均呈现上升趋势。随着城市化进程不断加快，建设工程规模不断扩大，采用现代化的信息和控制管理技术，将大大助力大型工地现场的有效监管。6月22日，我国第一本公开出版发行的、针对建筑施工行业信息化发展的系列报告《中国建筑施工行业信息化发展报告(2017)智慧工地应用与发展》，在2017中国建设行业年度峰会上正式发布。
随着信息技术的快速发展，特别是建筑行业与互联网的加速融合，我国建筑施工行业信息化建设不断深入，并趋向具体工程项目的应用。施工现场作为工程项目成功交付的重要环节，也是信息化落地的“最后一公里”，迫切需要以先进技术变革传统粗放的建造方式，实现数字化、精细化、智慧化管理。正是在这样的背景下，智慧工地顺应行业发展趋势破土萌芽，花开在望。
智慧工地是什么？
智慧工地是建立在高度信息化基础上的一种支持对人和物全面感知、施工技术全面智能、工作互通互联、信息协同共享、决策科学分析、风险智慧预控的新型信息化手段。具体来说，就是围绕施工现场人员、机械、物料、工法、环境等关键要素，综合运用BIM、物联网、云计算、大数据、移动互联网等技术以及智能化设备，对生产、商务、技术等管理过程进行改造，提高生产效率、管理效率和决策能力等，实现施工现场的数字化、精细化、智慧化管理。在清华大学土木工程系教授马智亮眼中，智慧工地是信息技术与建造技术在施工现场深度融合的产物，使信息系统不再简单局限于计算、分析，而是具备了感知、学习、推理、思维、决策能力。
智慧工地的目标是提升工程质量、进度和效益，其实并不神秘，可以从建造技术智慧化、管理智慧化两个层面去理解。建造技术智慧化，一方面是完成人工操作难以完成的工作，如用机器人去完成危险作业；另一方面是超越人的感知提升施工建造水平，使施工过程在技术上实现一个质的飞跃，如利用智能传感器技术自动获取梁等构件的受力、应变情况等监测数据，以便更精准地去把控施工质量。管理智慧化，则是在信息化管理的基础上再上一个层次，利用大数据、云计算等新兴技术收集分析历史数据，总结历史经验，为管理者决策提供参考依据，提升决策水平。
智慧工地的关键技术、应用架构和建设思路，并归纳了智慧工地所具有的特征。可以看出，智慧工地聚焦施工现场一线生产活动，将信息技术与生产过程深度融合，有效解决施工策划、施工控制、决策分析方面的管理问题。同时，保证数据的实时获取和共享，提高施工现场基于数据的协同工作能力；强化数据分析与预测支持，辅助决策者进行科学决策和智慧预测；满足施工现场变化的需求和环境，保证信息系统的有效性和可行性。
智慧工地建设不可能一蹴而就，而是一个渐进的过程。智慧工地应具备数字化、在线化、智能化三大特征。数字化是基础，要求施工现场全过程、全要素数字化，建立起一个虚拟空间，并与实体之间形成映射关系，使大数据积累成为可能；在线化是核心，实现虚拟与实体的互联互通，实时采集现场数据，为人工智能奠定基础；智能化是目标，有了数字化的基础，实现了在线化，即可做到全面感知、全面分析、科学决策，进而精准执行。
建设智慧工地需要什么样的技术？
“智慧工地”是数字经济浪潮下，建筑施工行业转型升级的关键支撑，可以让现场人员工作更智能化，让项目管理更精益化，让项目参建各方更协作化，让建筑产业链更扁平化，让行业监管与服务更高效化，让建筑业发展更现代化，而这“六化”需要大量的技术支撑。
1.数据交换标准技术，要实现智慧工地，就必须要做到不同项目成员之间、不同软件产品之间的信息数据交换，由于这种信息交换涉及的项目成员种类繁多、项目阶段复杂且项目生命周期时间跨度大、以及应用软件产品数量众多，只有建立一个公开的信息交换标准，才能使所有软件产品通过这个公开标准实现互相之间的信息交换，才能实现不同项目成员和不同应用软件之间的信息流动，这个基于对象的公开信息交换标准格式，包括定义信息交换的格式、定义交换信息、确定交换的信息和需要的信息是同一个东西的三种标准。
2.BIM技术，BIM技术在建筑物使用寿命期间可以有效地进行运营维护管理，BIM技术具有空间定位和记录数据的能力，将其应用于运营维护管理系统，可以快速准确定位建筑设备组件。对材料进行可接入性分析，选择可持续性材料，进行预防性维护，制定行之有效的维护计划。BIM与RFID技术结合，将建筑信息导入资产管理系统，可以有效地进行建筑物的资产管理。BIM还可进行空间管理，合理高效使用建筑物空间。
3.可视化技术，可视化技术能够把科学数据，包括测量获得的数值、现场采集的图像或是计算中涉及、产生的数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在管理者面前，使他们能够观察、模拟和计算。该技术是智慧工地能够实现三维展现的前提。
4.3S技术，是遥感技术(Remote Sensing，RS)、地理信息系统(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系统(Global Positioning Systems，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术,是智慧工地成果的集中展示平台。
5.虚拟现实技术，虚拟现实(Virtual Reality，VR)是利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。它能够让应用BIM的设计师以身临其境的感觉，以自然的方式与计算机生成的环境进行交互操作，从而体验比现实世界更加丰富的感受。
6.数字化施工系统，数字化施工系统是指依托建立数字化地理基础平台、地理信息系统、遥感技术、工地现场数据采集系统、工地现场机械引导与控制系统、全球定位系统等基础平台，整合工地信息资源，突破时间、空间的局限，而建立一个开放的信息环境，以使工程建设项目的各参与方更有效地进行实时信息交流，利用BIM模型成果进行数字化施工管理。
7.物联网(Internet of Things，IOT)是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
8.云计算技术，云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化和负载均衡等计算机技术与网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体，整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并把这些强大的计算能力分布到终端用户手中。是解决BIM大数据传输及处理的最佳技术手段。
9.信息管理平台技术，信息管理平台技术的主要目的是整合现有管理信息系统，充分利用BIM模型中的数据来进行管理交互，以便让工程建设各参与方都可以在一个统一的平台上协同工作。
智慧工地中物联网的重要性
在物联网信息技术的应用之下，社会各领域、各行业的发展更加倾向于智能化、智慧化方向。“智慧工地”的构建，将更多地人工智慧、传感技术、虚拟现实等高科技技术植入到建筑、机械、施工人员穿戴设施以及工程施工场地进出关口等，也就是我们所说的“物联网”。
当前智慧城市建设逐渐兴起，包括工程建筑物、公路工程、地铁、机场等，尤其是在工程建筑建设领域。由于物联网高新科技的应用，使得一些工地工程项目逐步形成一套完备化、数字化的智慧工地网络系统平台。“物联网”实现了最终的信息交换、资源共享、以及数字化通信，包括智能化识别系统、跟踪定位系统、操作管理与视频监控系统，在工作管理人员的视野中，工地现场实现了“实况直播”。
智慧工地是智慧城市理念在工程建设领域行业内的应用，主要实施手段就是通过运用一种崭新的工程生命周期管理理念，包括互联网云计算、信息化、数字化技术的应用。
以全国智慧工地大数据云服务平台(以下简称“智慧工地”)为例，该平台立足于互联网+，利用云计算、大数据、移动技术和物联网等技术手段，针对当前建筑行业的特点，结合各级建筑管理部门及建筑企业信息化工作的需求，利用建筑行业企业信息库、项目信息库、人员信息库、设备信息库等现有数据平台为基础构建的一套信息化行业解决方案，对加强现场的安全文明施工管理具有十分重要的意义。
“智慧工地”在我国国内一些城市都有成功的案例，目前像在北京、上海、武汉、南京、安徽等地，不少智慧工地试点工程项目正在建设之中。
“智慧工地”实现了施工图纸立体化和施工人员APP智能化，起到关键作用的就是BIM技术的应用。在BIM技术的应用之下，工程建筑物的修建将会极大地降低成本，并且质量有着强大的保障，使用寿命也会获得增长；同时，“智慧工地”采用了“一体化平台，模块化架构，定制化开发”先进架构思路，结合多种开发模式，满足用户在不同设备、不同系统平台都能有效访问该平台的需求。
物联网技术应用下的智慧工地，所实现的是对工程进度的全掌握。“智慧工地”通过九大管理模块，包括视频监控管理、安全管理、人员管理、设备管理、材料管理、环境监测管理、质量管理、工程管理、企业文档管理，构建了覆盖政府、企业、工程现场三级联动的建筑工程质量安全监督管理平台。
通过现场设备(视频监控、设备监控、环境监测、北斗、RFID)监测到的数据与企业、政府、市民各方形成信息互通，使政府方面可以实行在线执法、发布政府公告、进行政企互动、了解市民之声；企业方面可以通过云平台进行系统的人员与安全管理、进度管理、材料管控、质量管理、实行在线办公、与政府互动、了解市民之声；在这个“智慧工地”平台系统框架下，所有的管理人员都能够实时了解、掌握工地现场的施工场景、施工进度，同时还可以及时地发现工地现场施工过程中所出现的各类问题以及突发性情况。
智慧工地目前的短板
2016年10月31日，武汉市治庸办第一督查组在市建委查看智慧工地综合监管平台时发现，多个监控视频联网失败，无法进行实时监控。“智慧城市建设滞后、推进不力问题”是武汉市今年承诺整改的10个突出问题之一。“推行智慧工地、智慧城管，提高城市建设管理水平”是市网信办年初承诺整改的9项内容之一。
当日，市网信办相关负责人向督查组介绍，智慧工地市级综合监管平台相关软硬件已经到位，并上线试运行。随后，督察员赴市建委实地查看。当操作人员在该平台演示时，督察员发现，洗车池、大门等多处出现“播放实时监控视频失败，请检查网络”的字样。
市建委相关负责人说，网络信号不好，因此无法对洗车池、大门等处进行实时监控。据介绍，武汉目前有1704个在建工地，已有565个工地联通了市、区监管平台。其中，市级监控平台可实时监控330多个工地，建设完成的区级监控平台可监控150多个工地。今后，凡是办了施工许可证的工地都将纳入监管平台。
在江汉区常青路武汉恒融商务中心工地，督察员实地查看发现，该工地共有15个监控视频，全部堆在一个杂乱的房间内。按要求，应将3个监控视频上传区级平台。但工地人员解释，不能全部上传，“因为网络费用太高”。
督察员表示，这表明已经建立的平台没有将“智慧”真正体现出来，今后会继续对智慧城市建设推进情况进行督查。
智慧工地的成熟应用
天津：中建六局打造全国顶尖“智慧工地”
人机定位调配系统、进度管理系统、3D打印、VR安全体验馆、风险自动监控系统……这些黑科技，你在工地上见过吗？在中建六局轨道交通公司天津地铁10号线10标项目施工现场，这些包含着行业内最尖端的信息技术一一亮相，在项目施工中发挥着明显的作用，实现了工地智慧化管理。
在天津地铁10号线10标项目智慧化指挥中心，记者注意到，该信息平台包含BIM+人机定位调配系统、BIM+进度管理系统、门禁考勤系统、环境监测与降尘喷淋系统、摄像头监控系统、火警监控系统、施工监测系统，管理者可通过平台实现全方位的安全管理、工作区域动态监控以及工人考勤统计等功能，将项目管理逐步由粗放式向精细化转变。
天津地铁10号线10标项目相关负责人以全国最尖端的BIM+人机定位调配系统举例介绍，该项目在安全帽上设置定位芯片，然后通过信息平台在3维BIM模型上实时监测施工现场的全部参建人员的工作状态和所在位置，最后对信息平台大数据进行分析，能够得出项目施工人员的平均工作效率、平均工作时间以及项目的综合管控水平，有助于项目实时进行管控，科学有效地提高施工效率。
近年来，随着互联网的发展，像天津地铁10号线10标项目这类智慧化、精细化、数字化管理的“智慧型”工地将逐步在天津市建筑施工中进行推广应用，助推该市工程建设管理升级，从而逐步实现绿色建造和生态建造。
贵州高新区打造“三层治安防控圈”
贵阳高新区沙文生态科技产业园区，对大数据的运用不仅体现在“智慧工地”项目上，高科集团中环公司通过大数据打造的“三层治安防控圈”，通过高清摄像精准监控园区内人员分布、流量，辅助公安机关成功破获园区内多起盗窃案件。
“三层治安防控圈”的第一层涉及园区主要进出通道，共计96台高清摄像机，50根监控立杆，包含高新区派出所9块监控拼接大屏系统；第二层涉及整个园区内部的道路；第三层涉及整个园区重点单位的主要出入口。
该防控圈选用红外高清摄像机进行前端数据图像采集，实现100米可视距离，借助电信“平安在线”VPN公安视频专网传输到白云分局监控管理平台，进行数据管理与结构化后，回传到金苏路派出所的9块监控大屏上，进行图像显示及软件操作应用，实现园区多维度、可视化管理。
目前，金苏路派出所通过“三层治安防控圈”，突破过去技侦手段单一、技防水平低、取证难等瓶颈，成功破获多起盗窃案件，有效提高了园区治安综合管理水平。
