信息化管理技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

張明明 田其寧 張睿航

摘 要：為了加強(qiáng)施工管理，雄安凈水廠工程綜合運(yùn)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)、塔機(jī)安全自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)、揚(yáng)塵噪聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、勞務(wù)實(shí)名制系統(tǒng)、高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、綜合布線及無(wú)線AP系統(tǒng)、智能無(wú)線廣播系統(tǒng)和全自動(dòng)控制噴淋系統(tǒng)，搭建信息化管理平臺(tái)。結(jié)合該案例，本文綜合闡述信息化管理技術(shù)在建筑施工中的優(yōu)勢(shì)及意義，為信息化管理技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：信息化管理技術(shù);雄安凈水廠;塔機(jī)安全自動(dòng)化監(jiān)控;高支模監(jiān)測(cè);無(wú)線AP

中圖分類號(hào)：TU5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）03-0107-03

Application of Information Management Technology

in Building Construction

ZHANG Mingming TIAN Qining ZHANG Ruihang

（China Construction Installation Group Co.， Ltd.，Nanjing Jiangsu 265300）

Abstract： In order to strengthen construction management， the Xiong'an Water Purification Plant project comprehensively used video monitoring system， tower crane safety automation monitoring and management system， dust and noise monitoring system， labor real-name system， high-support model monitoring system， integrated wiring and wireless AP system， intelligent wireless broadcasting system and automatic control spray system to build an information management platform. Combined with this case， this paper comprehensively expounded the advantages and significance of information management technology in building construction， and provided a reference for the application of information management technology in building construction.

Keywords： information management technology;Xiong'an Water Purification Plant;tower crane safety automation monitoring;high-support model monitoring;wireless AP

建筑施工具有露天作業(yè)多，高空作業(yè)多，交叉作業(yè)多，施工周期長(zhǎng)，勞動(dòng)力、材料和機(jī)械設(shè)備流動(dòng)頻繁的復(fù)雜特點(diǎn)[1-2]。隨著工程體量的不斷加大，采用傳統(tǒng)手段，已不能直觀、精準(zhǔn)、全面地對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的可視化狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，人們迫切需要以先進(jìn)的信息化手段為基礎(chǔ)，建立科學(xué)有效的監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)全方位、全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)管[3]。

雄安凈水廠項(xiàng)目紅線東西長(zhǎng)為500 m，南北寬為300 m，占地面積約為150 000 m2，主要包括凈水構(gòu)筑物、凈水回收及泥砂處理構(gòu)筑物以及水廠內(nèi)輔助工程建筑物。按施工組織設(shè)計(jì)總平面布置要求，其規(guī)劃有施工區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)三個(gè)區(qū)域。

本文結(jié)合雄安凈水廠項(xiàng)目如圖1所示，搭建信息化管理平臺(tái)，采用大數(shù)據(jù)云平臺(tái)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出基于施工過(guò)程全數(shù)據(jù)的智慧施工管理方案。平臺(tái)將施工過(guò)程管理和施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管相結(jié)合，解決了傳統(tǒng)的智慧工地系統(tǒng)重監(jiān)管輕流程、重硬件輕軟件的問(wèn)題，大大提升了施工管理的效率和信息化管控水平。雄安凈水廠項(xiàng)目按照物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)模型，搭建感知層、應(yīng)用層、傳輸層三個(gè)層面。感知層以視頻監(jiān)控系統(tǒng)及勞務(wù)實(shí)名制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，主要部署在施工現(xiàn)場(chǎng)，作為前端數(shù)據(jù)采集源;應(yīng)用層以塔機(jī)安全自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)及高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，向管理人員提供施工管理業(yè)務(wù)服務(wù);傳輸層以綜合布線及無(wú)線AP（Access Point，接入點(diǎn)）系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合展現(xiàn)信息化管理技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用。

1 以視頻監(jiān)控系統(tǒng)及勞務(wù)實(shí)名制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的感知層

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

雄安凈水廠為地上地下結(jié)構(gòu)，其場(chǎng)地面積大，作業(yè)范圍廣，涉及專業(yè)眾多，整個(gè)區(qū)域四周設(shè)置槍機(jī)、云球機(jī)，實(shí)現(xiàn)建筑紅線內(nèi)外覆蓋;施工區(qū)內(nèi)設(shè)置11臺(tái)云球機(jī)和3臺(tái)塔吊云球機(jī)，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)面全覆蓋和高空作業(yè)全景覆蓋;施工區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)及智慧展廳出入口和主要進(jìn)出通道設(shè)置21臺(tái)槍機(jī)、4臺(tái)云球機(jī)、3臺(tái)半球攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出車輛、人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控室采用一臺(tái)64路、一臺(tái)3路NVR錄像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，采用16塊8 T硬盤和4塊4 T硬盤進(jìn)行影像存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全年監(jiān)控錄像隨時(shí)調(diào)取、后續(xù)錄像自動(dòng)覆蓋前期錄像。

感知層的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式監(jiān)控、集中式管理的監(jiān)控模式，建立高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集出入口、各重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域、作業(yè)面、機(jī)械設(shè)備狀態(tài)和施工狀態(tài)等動(dòng)態(tài)圖像信息，供指揮中心調(diào)看，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及調(diào)度管理，通過(guò)視頻監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控管理和監(jiān)管部門、建筑企業(yè)等授權(quán)用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

1.2 勞務(wù)實(shí)名制系統(tǒng)

雄安新區(qū)施工工程量大，勞務(wù)隊(duì)伍多，人員更新頻繁，人員錄入信息工作量大，傳統(tǒng)由勞資人員統(tǒng)一錄入人員信息的方式無(wú)法滿足生產(chǎn)管理需要。為降低建筑施工中的人員監(jiān)管成本、提高監(jiān)管效率、確保降本增效，雄安凈水廠分別在施工區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)設(shè)置智能化門禁系統(tǒng)，通過(guò)信息化技術(shù)手段，強(qiáng)化作業(yè)人員、管理人員和相關(guān)方人員的管理。

采用刷卡驗(yàn)證或者人臉對(duì)比驗(yàn)證的方式進(jìn)出，既能避免工人忘帶卡時(shí)無(wú)法進(jìn)入，又能防止下班時(shí)臉上有異物而無(wú)法驗(yàn)證出門，方便、快捷、實(shí)用;可按員工、按部門分別計(jì)算考勤，可查詢?nèi)我鈺r(shí)間段的考勤記錄，生成各時(shí)間段、各部門的考勤報(bào)表，并可直接打印;實(shí)現(xiàn)對(duì)工人進(jìn)出工地信息采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和信息查詢過(guò)程的自動(dòng)化;管理中心統(tǒng)一對(duì)人員出入權(quán)限進(jìn)行設(shè)置、更改、取消和恢復(fù);后臺(tái)管理工作站可建立統(tǒng)一用戶資料庫(kù)，實(shí)時(shí)采集每個(gè)出入口的進(jìn)出資料，同時(shí)可按人員進(jìn)行匯總、查詢、分類和打印等，實(shí)現(xiàn)工地管理的信息化、自動(dòng)化和智能化，提高綜合管理水平。

2 以塔機(jī)安全自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)及高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的應(yīng)用層

2.1 塔機(jī)安全自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)

根據(jù)施工作業(yè)面劃分，雄安凈水廠分別在組合池南側(cè)、組合池北側(cè)、膜車間北側(cè)及送水泵房南側(cè)布設(shè)塔吊4臺(tái)。塔吊上設(shè)置采集高度、幅度、重量、風(fēng)速、角度等信息的傳感器，具體搭載裝置情況如圖2所示，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)塔吊的運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端平臺(tái)，云端平臺(tái)界面如圖3所示，其間利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)手段，避免因操作者的疏忽或判斷失誤而造成盲吊、斜拉、超重等安全事故，實(shí)現(xiàn)全方位、全過(guò)程、全天候的安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)。

技術(shù)人員通過(guò)大數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，防止群塔作業(yè)可能發(fā)生的碰撞;通過(guò)有限元分析及實(shí)時(shí)力矩計(jì)算，避免塔吊在運(yùn)轉(zhuǎn)中向外變幅發(fā)生的超重危險(xiǎn);通過(guò)吊鉤可視及激光引導(dǎo)，為夜間作業(yè)及盲區(qū)作業(yè)提供支撐;通過(guò)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控、一體化平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖形化的運(yùn)行參數(shù)顯示和數(shù)據(jù)分析，向各方主體即時(shí)展示特種設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行形態(tài)。

2.2 高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

雄安凈水廠項(xiàng)目結(jié)構(gòu)單體多，其中，送水泵房屋面支模高度為17 m，過(guò)路箱涵跨度為19 m，綜合樓天井屋面支模高度為9.2 m，膜車間屋面板梁支模高度為8.76 m/8.74 m，組合池A高效沉淀池板梁支模高度為8.65 m/8.35 m，組合池B提升泵房頂板支模高度為8.45 m，組合池B活性炭翻板濾池板梁支模高度為13.06 m/12.65 m，它屬于高大模板支撐體系。

支撐體系實(shí)施時(shí)，采用高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將支撐體系荷載數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集傳輸并上傳至云平臺(tái)，方便隨時(shí)查看高支模當(dāng)前狀態(tài)和歷史記錄，平臺(tái)界面如圖4所示。系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算和工況分析對(duì)高支模的安全性進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)估，數(shù)據(jù)異常時(shí)，即時(shí)發(fā)出聲光預(yù)警報(bào)警，將高支模的預(yù)警信息傳輸?shù)绞謾C(jī)移動(dòng)端，便于及時(shí)采取處理措施，有效地防范和減少坍塌事故發(fā)生。

3 以綜合布線及無(wú)線AP系統(tǒng)為基礎(chǔ)的傳輸層

由于雄安凈水廠施工的特點(diǎn)，大部分施工活動(dòng)都是在地下密閉空間內(nèi)進(jìn)行的，無(wú)論是4G/5G通信信號(hào)還是用于定位的GPS/北斗信號(hào)都無(wú)法到達(dá)，施工現(xiàn)場(chǎng)成為一個(gè)信息孤島，這給施工現(xiàn)場(chǎng)管理造成很大的麻煩。為此，人們?cè)O(shè)計(jì)了基于光纖骨干網(wǎng)+WiFi熱點(diǎn)全覆蓋的虛擬無(wú)線局域網(wǎng)作為施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)載體?；贚ORA+藍(lán)牙技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)用于對(duì)施工人員及設(shè)備的定位，采用光纖骨干網(wǎng)+WiFi熱點(diǎn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)全覆蓋，采用光纖千兆網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)，用VPN技術(shù)進(jìn)行了虛擬局域網(wǎng)設(shè)計(jì)，保證網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的安全可靠運(yùn)行，定位精度為2～5 m，完全能滿足生產(chǎn)過(guò)程控制的需要。

雄安凈水廠采取多寬帶接入的方式，每個(gè)主體作為一組進(jìn)行寬帶接入，并設(shè)置VPN出口路由器，同時(shí)在指揮中心設(shè)置VPN路由器，通過(guò)VPN組成內(nèi)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)調(diào)度與管理。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶群，引入兩條100 Mbps光纖，一條用于信息化管理，一條用于日常辦公，走廊設(shè)置無(wú)線AP設(shè)備，將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)均勻分布、全覆蓋。

4 結(jié)語(yǔ)

管理平臺(tái)以施工全過(guò)程大數(shù)據(jù)為核心數(shù)據(jù)，以輕量化BIM為可視化數(shù)據(jù)，通過(guò)信息化管理技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用，有效地降低了監(jiān)管成本、提高了監(jiān)管效率，解決了監(jiān)管人數(shù)不足、監(jiān)管手段落后、監(jiān)管精度不高等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工安全、質(zhì)量、環(huán)境、作業(yè)人員、材料、機(jī)械設(shè)備的全過(guò)程、全方位實(shí)時(shí)監(jiān)管。本文所述的信息化管理平臺(tái)可以兼容和接入智慧工地管理平臺(tái)，預(yù)留新建項(xiàng)目接口，直接添加項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)即可，無(wú)須單獨(dú)開發(fā)管理軟件，便于項(xiàng)目部對(duì)多標(biāo)段的擴(kuò)展管控。通過(guò)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)連接各個(gè)子系統(tǒng)，人們可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)“人（組織）、機(jī)械、物料、施工方法、環(huán)境”的管控融合，最終全面實(shí)現(xiàn)雄安新區(qū)水廠建設(shè)的管理精準(zhǔn)化、施工可視化、流程線上化、決策智能化和文檔自動(dòng)化。

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