赫志东

（中铁十一局集团第六工程有限公司，上海 200000）

根据最新调研统计，在施工过程中，一个工地平均将产生至少10TB的管理数据。同时由于建筑行业自身信息数据量大、网络布线难、施工复杂、不确定因素多等特点，由此信息化工作推广相较于其他行业进展缓慢。随着我国新基建投资力度的加大,建筑施工行业需要不断改革创新。

1 技术发展现状

1.1 5G技术发展趋势

在国际舞台，5G已经成为下一波通信产业的标杆技术。俄罗斯政府预计在2020年底之前推出或发布5G商用网络；美国四大移动运营商在有序开展5G平台的商用工作；日本大力发展BEYOND 5G战略，对超高速通信时代提供支撑；在韩国平昌冬奥会上也应用了最新的5G技术；欧盟和巴西政府都将5G技术定义为经济数字化变革关键使能器。中国的5G发展技术在全球领先，拥有多项专利。从2020年5G正式商用起，预计2020年中国5G连接数将很快达到0.04亿的规模，此数字随着时间推移将迅速增加，到2025年预计将超过4亿个设备连接数。

1.2 物联网行业发展趋势

在中国，弱电工程、社区物联网、医疗物联网、工业物联网等已经形成了一定的规模化应用，在智慧城市中有多种体现。在万物互联时代，物联网将对工地的管理形成有效助力。在施工现场管理的过程中，物联网技术覆盖施工安全管理、劳务管理、环境管理等多个方面，其中视频监控、塔吊监控、升降机监控、环境监控、视频会议、人员闸机监控、车辆闸机监控都已经逐步形成统一的行业标准。

调查数据显示，2012—2020年中国物联网行业持续稳定增长，年均增长超过了20%。《2017—2018年中国物联网发展年度报告》显示，中国物联网市场规模已突破万亿，年复合增长率超过25%。2020年，随着中国新基建工作的提速，5G基站部署将助力物联网产业达到新的规模。

2 5G物联网技术的主要作用

2.1 有效降低通信网络部署成本，打破通信壁垒

采用5G基站和物联网网关，能够实现工地现场的快速组网工作，并将物理网和互联网无缝整合。在此硬件基础上打造智慧工地中心管理平台，就能实现项目中所应用到的BIM建模、智慧工地平台整合统一，结构化处理多来源、多类型数据，进行数据的集中展示和管理。互联互通，打破设备壁垒、信息壁垒，使资源分配合理化、项目工作效率可视化、质量结果数字化。加强质量管理的主动性，能有针对性地提高工程交付品质，实现数据的一方采集多方应用，保证数据的唯一性、鲜活性。

2.2 物联网系统为施工项目保驾护航

在工地，可充分利用智慧工地平台中物联传感设备的准确性、实时性特点，对危险源、项目质量、工人生产合规性情况进行实时监控，对运行数据进行严格监管，一旦异常及时报警及时介入，从而保障项目的安全进行，保障项目的质量合格。通过现场的视频，可帮助项目提供远程可视化监管渠道；人员实名制能打通人员定位、VR安全教育、智慧AI等系统，形成数据互通共享环境，实现人员信息的不断丰富。对人员的技术能力、穿戴、行为等多维度综合描述，能实现项目人员安全的闭合管理；施工安全管理聚焦设备安全、环境安全和操作安全，能最大限度降低机械安全事故发生率。从大型机械设备的操作人员许可管理到驾驶过程中机械设备运行状态的自动监测，以终端智能感知技术和云端分析技术为主要手段，可为管理人员提供数据分析、故障报警、行为记录、设备异常终止等功能。基于移动物联网感知设备，能实现对深基坑、高支模、临边等危大工程的自动化精准监测，对项目钢结构的安全性、稳定性进行智能感知。

2.3 信息化手段提高管理效率

利用智慧工地平台中的物联网特性，为项目建设管理人员提供一套轻量化、基于服务的应用系统，它可以为多个管理岗位提供管理支持，并实现多业务部门的工作协调和数据共享。

利用智慧工地平台的移动化、信息化属性，能在提高管理人员工作效率的同时，将管理人员从诸如财务报表、施工日志填写、集团数据上报等重复性的工作中解放出来，使管理人员能将更多的视角投入安全管控、进度等全局性事物工作中。

2.4 助力绿色施工

工地中采用智能水表、智能电表、扬尘监测等系统，可实时监控项目现场的日常能耗和环境情况，为绿色施工管理工作提供有力的数据决策支撑。

物联网设备管理平台能将整个工地的环境设备协同起来，进行统一的资源调配，比如环境设备检查到工地扬尘过大，自动启动雾炮机设备进行工地降尘处理。

3 智慧工地5G物联网实现方案

随着中国新基建工作的大力发展，建筑施工人员的安全管理、进度管理等都刻不容缓。管理结构的变革如果没有物联网传感器技术支撑，将会极大地增加现场管理人员的工作量，因此灵活运用好技术手段成为需要探讨的问题，

智慧工地系统核心是以现场实际施工及管理经验为依托，将工地现场应用中部署的传感器设备、应用子系统数据，通过现场数据服务控制子系统返回给指挥中心。核心数据保存在项目部进行分析、预警、应答、处理，解决项目上的诸多工作以及管理事项，同时汇总数据提供到项目级决策系统，可以让项目管理人员对目标、资金成本、进度、质量安全以及风险有直观全面的了解，方便做出决策分析。非敏感数据和脱敏后的数据通过互联网上传至云平台，利用云平台数据中心对数据进行整理挖掘、大数据分析，以发现深层次的管理问题，实现对工地施工现场以及人员、设备、车辆、环境信息预警，预判风险出现的可能性。将整理后的数据呈现给各级监管以及集成平台进行展示。

根据工地管理工作的不同侧重点，大致可以将工地物联网设备和相关子系统拆分如下。

3.1 安全管理类

工地安全管理模块包含人员安全、设施安全和环境安全三方面，通常建设内容包含如下。

智能安全帽系统：整合GPS、GIS、蓝牙通信、温度控制、红外、摄像头等物联网芯片技术，以劳务实名制平台为基础，通过采集工人佩戴的装载智能芯片的安全帽的实时数据，自动通过后台程序将数据传输到管理端，便于项目负责人了解现场作业情况、个人考勤等信息，并将处理结果通过语音、短信、微信等形式反馈给工地现场作业人员。

深基坑监测系统：基坑在线监测系统是利用传感器技术、信号传输技术对基坑支护结构进行应力监测、深层土体位移监测、水位监测、土体压力监测等，监测数据可以完成实时分析报警，并且可以通过手机和第三方进行对接。

高支模安全监测系统：支持架体水平位移、模板沉降、立杆轴力、立杆倾角四类大项的精确至微米级的监测，同时具备快速秒级响应、同步设备预警、安全监测数据高速传输功能，出现问题及时声光预警，便于管理人员排查紧急隐患、及时安全疏散人员，以及满足移动端查看数据以及第三方对接。

钢结构健康监测系统：提供对施工过程中关键部位的变形监测，通过对结构形态的偏移状况、结构跨中的挠度情况分析结构的安装质量与工作状态；及时发现结构响应的异常、结构损伤或退化，确保结构的正常受力，延长结构使用寿命。通过监测数据，对结构问题进行动态评估，从而避免隐患发生，也为决策人员提供了工程整改依据。

施工安全现场管理工作根据需要，还可以扩展实现视频监控系统、临水、临电监测系统，大体积混凝土测温系统，安全巡检系统，临边防护提醒及报警系统。

3.2 环境管理类

工地环境监测功能主要包含PM2.5、PM10、温度、湿度、风力、风向等数据监测上报。具体指标如下。（1）扬尘检测，对PM2.5、PM10双通道同步监测，每1min检测1次；（2）噪声检测，对30dB～130dB，20Hz～12.5kHz范围内的噪声测量，最大误差为0.5dB；（3）气象参数扩展接入；（4）降尘控制设备扩展接入，支持降尘控制设备接入(喷淋、雾炮)，在数据超标情况下，可手动、自动控制降尘设备启停；（5）支持高亮LED屏显示，现场实时查看温湿度、噪声、PM2.5、PM10情况。

3.3 人员管理类

现场施工过程中，随着项目精细化管理的推进，对项目现场的工种类别、各工种的人员数量都有统计需求，需要对现场劳务人员数量、考勤、工时等数据进行及时统计。在分包或者劳务班组结算时，需要将现场劳动力投入数据，现场管理人员可以通过移动端设备进行施工队识别、工种识别、人数识别，可通过数据看板自动汇聚成多种可查询的人员统计数据。当施工队伍完成施工分包任务后，可以从此系统中获得统计数据，避免劳务纠纷。

3.4 设备和车辆管理类

通过物联网传感器，实时掌控设备在线、离线、故障状态，对于现场车辆进出场管理、工程车辆装卸货状态也进行统一的管理，实现对整个工地高价值和危险设备的自动监控、数据预警。

3.5 项目信息类

在项目现场部署放线机器人、无人机、网络广播音箱设备及各种传感器设备，可通过平台自动汇聚成质量巡检、隐患排查，以及作业面劳动力投入、材料进出场、设备台班等生产要素信息。通过选择施工日期，还可以一键生成电子施工日志。

3.6 教育培训类

通过利用前沿成熟的VR&AR技术，可以让现场管理人员与作业人员走进真实的虚拟现实场景中，更加真实地感受工作工艺，通过沉浸式体验方式，有效提升人员的学习效率。

4 结束语

智慧工地系统在中国蓬勃发展，5G技术为基础通信网络扫清了障碍；物联网技术的飞速普及又为工地生产效率、管理能力的提升提供了极大的便利，对建筑施工企业、政府管理部分提供了行之有效的管理工具。可以预见，以5G和物联网技术为代表的平台必将飞速发展。