▌項(xiàng)目背景

建筑業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一,但與此同時(shí)也是一個(gè)安全事故多發(fā)的高危行業(yè)。如何加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)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(jí)政府部門、業(yè)界人士和廣大學(xué)者面前的一項(xiàng)重要研究課題。另外，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)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(yīng)建筑領(lǐng)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(shù)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(lǐng)域的應(yīng)用需求愈發(fā)迫切，智慧工地建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。

智慧工地是指借助于信息化手段，基于BIM技術(shù)對(duì)建筑工程進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和施工模擬，建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產(chǎn)、科學(xué)管理的施工項(xiàng)目信息化生態(tài)圈，并將在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下數(shù)據(jù)與采集到的工程信息進(jìn)行對(duì)比分析，提供趨勢(shì)預(yù)測(cè)及專家處理預(yù)案，實(shí)現(xiàn)工程施工可視化智能管理，以提高信息化水平，逐步實(shí)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(shù)植入到建筑、施工機(jī)械、人員穿戴設(shè)備、場(chǎng)地關(guān)口等各類物體中，實(shí)現(xiàn)普遍互聯(lián)，并與互聯(lián)網(wǎng)集成，從而實(shí)現(xiàn)建筑工程人的因素與施工現(xiàn)場(chǎng)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(yīng)速度。

以某重點(diǎn)工程為例，在工程項(xiàng)目建設(shè)立項(xiàng)時(shí)，用戶部門明確提出要加大智能化、信息化技術(shù)在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用，以新發(fā)展理念為指導(dǎo)，充分借助先進(jìn)的技術(shù)手段，推進(jìn)智慧工地建設(shè)，提升工程建設(shè)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(shè)的安全質(zhì)量和管理水平，并以此作為示范工程，推動(dòng)同行業(yè)在工程建設(shè)過(guò)程中的智能化、信息化實(shí)踐。

▌總體設(shè)計(jì)

某重點(diǎn)工程的智慧工地將施工方、監(jiān)理方、供應(yīng)商、用戶、項(xiàng)目管理方等諸多環(huán)節(jié)有機(jī)集成在一起，體系架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層、信息安全體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系等部分。

1   ▏設(shè)備設(shè)施層

包括本地硬件設(shè)備設(shè)施、基礎(chǔ)軟件及輔助施工設(shè)備，本地硬件設(shè)備設(shè)施包括存儲(chǔ)和計(jì)算資源、服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控設(shè)備、傳感設(shè)備、條碼掃描設(shè)備等，基礎(chǔ)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，輔助施工設(shè)備包括閘機(jī)設(shè)備、塔吊設(shè)備、除塵除霾設(shè)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(cè)接口（傳感器）、掃描設(shè)備接口、GIS、GPS、閘機(jī)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(lái)源支持。

3   ▏數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過(guò)Spark、Storm、流處理等計(jì)算處理后存儲(chǔ)在mongodb、HBase、Hive等數(shù)據(jù)庫(kù)中，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)抽取到ODS庫(kù)中，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、清洗、加工等處理后，加載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中。

4   ▏數(shù)據(jù)服務(wù)層

包括數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)、集成服務(wù)和安全認(rèn)證服務(wù)，通過(guò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)/企業(yè)服務(wù)總線為工程建設(shè)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(biāo)準(zhǔn)、身份認(rèn)證、安全預(yù)警、消息集成等服務(wù)。

5   ▏數(shù)據(jù)應(yīng)用層

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

6   ▏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系是保證工程項(xiàng)目有效運(yùn)轉(zhuǎn)的管理保障，包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。信息安全體系是項(xiàng)目安全運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，包括配置管理、權(quán)限管理、運(yùn)維管理、安全管理、接口管理、監(jiān)控管理、任務(wù)管理、消息管理等。

工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，一般分地塊進(jìn)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(dú)自管理的方式，信息管理平臺(tái)、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、勞務(wù)系統(tǒng)都不同，需要開(kāi)放接口，將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯集到項(xiàng)目部，進(jìn)行全面的掌控、分析和預(yù)警，通過(guò)信息的整合可以查看各地塊的現(xiàn)場(chǎng)情況，以便對(duì)人員、設(shè)備、物料等進(jìn)行合理調(diào)配。

▌建設(shè)內(nèi)容

1   ▏移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)

充分借助移動(dòng)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃、周報(bào)、質(zhì)量檢查、安全檢查、危險(xiǎn)源管理、安全教育、物料、造價(jià)、往來(lái)件、勞務(wù)、施工機(jī)具、施工日?qǐng)?bào)、監(jiān)理日?qǐng)?bào)、任務(wù)管理、會(huì)議管理、規(guī)章制度等信息的填報(bào)、拍照、掃描、審核、查詢和瀏覽等功能，為各級(jí)用戶提供及時(shí)、實(shí)時(shí)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、提示、預(yù)警手段。

移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，手持終端應(yīng)具備拍照、掃描等基本功能，應(yīng)安裝面向IOS和Android的移動(dòng)管理平臺(tái)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(wù)代辦、圖形展示等與PC端在處理邏輯、展示風(fēng)格等方面力求保持統(tǒng)一。

2   ▏工程管理平臺(tái)

基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源提供施工圖、BIM模型、計(jì)劃進(jìn)度、質(zhì)量管理、安全管理、物料管理、會(huì)議管理等功能，并集成勞務(wù)考勤、施工機(jī)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(chǎng)視頻等）等信息，提供信息維護(hù)、查詢等功能，支持與移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的無(wú)縫信息交互。

平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)盡量采用B/S架構(gòu)，提供數(shù)據(jù)服務(wù)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(yīng)覆蓋到工程建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)和業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)人員、資金、物資、設(shè)備、工藝、環(huán)境等相關(guān)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(cái)務(wù)系統(tǒng)等集成與協(xié)同。

3   ▏集成展示平臺(tái)

BIM模型與計(jì)劃進(jìn)度、質(zhì)量管理、安全管理、物料、勞務(wù)、施工機(jī)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(chǎng)視頻等）進(jìn)行集成，將基于BIM的進(jìn)度、質(zhì)量、安全等信息與實(shí)際采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，綜合決策合理調(diào)配人員、設(shè)備、物料等資源。

平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)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(jì)分析組件，與工程管理平臺(tái)、移動(dòng)辦公平臺(tái)共享一套數(shù)據(jù)庫(kù)，具有較高的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和計(jì)算能力，應(yīng)建立面向展示內(nèi)容的資源目錄體系。

4   ▏大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)

基于Hadoop/HDFS架構(gòu)，通過(guò)Spark、Storm、MapReduce等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到Mongodb、HBase、Hive等數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行深度加工，提供大數(shù)據(jù)檢索、大數(shù)據(jù)分析（實(shí)時(shí)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(tái)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)考慮數(shù)據(jù)采集和計(jì)算處理能力，特別是針對(duì)環(huán)境、流媒體等實(shí)時(shí)計(jì)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(chǔ)能力，以及為滿足用戶、項(xiàng)目公司的監(jiān)管、分析及挖掘需求的匯總計(jì)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(kāi)展集成展示平臺(tái)與勞務(wù)閘機(jī)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、塔吊系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控、施工機(jī)具等系統(tǒng)集成；開(kāi)展工程管理平臺(tái)與移動(dòng)辦公平臺(tái)的無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)消息提示、統(tǒng)一代辦、統(tǒng)一流程、統(tǒng)一服務(wù)等功能；開(kāi)展項(xiàng)目部管理平臺(tái)與各地塊管理平臺(tái)的集成，實(shí)現(xiàn)模型、進(jìn)度、計(jì)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(guò)程中，應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在網(wǎng)絡(luò)硬件集成的同時(shí)，著重考慮集成內(nèi)容、邏輯流程、相關(guān)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(jìn)行集成，減少兩兩集成的復(fù)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(jìn)智慧工地實(shí)施的建議

智慧工地在我國(guó)工程建筑領(lǐng)域的實(shí)施與推進(jìn)仍處于起步階段，項(xiàng)目過(guò)程復(fù)雜、涉及政府部門、項(xiàng)目方、用戶、施工方、監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方、供應(yīng)商等諸多對(duì)象及人員、施工機(jī)具設(shè)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(guò)程，因此，在實(shí)施智慧工地項(xiàng)目時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：

1   ▏重視需求分析和頂層設(shè)計(jì)

智慧工地建設(shè)涉及工程建設(shè)項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中的諸多利益環(huán)節(jié)和鏈條要素，各級(jí)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(tái)選型不一致，因此應(yīng)著力加強(qiáng)需求分析，了解各類用戶的需求，統(tǒng)籌規(guī)劃與設(shè)計(jì)，確保各施工方、項(xiàng)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(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)在保證智慧工地項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)直接與用戶、項(xiàng)目方、監(jiān)理方、施工方進(jìn)行需求溝通與技術(shù)交流，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用程序，幫助解決平臺(tái)使用過(guò)程中的各種問(wèn)題，及時(shí)響應(yīng)用戶需求，指導(dǎo)各類用戶進(jìn)行操作和處理，是保證項(xiàng)目成功實(shí)施的重要基礎(chǔ)。

3   ▏加強(qiáng)項(xiàng)目實(shí)施和培訓(xùn)

建筑行業(yè)員工信息化水平低，人員構(gòu)成復(fù)雜，信息技術(shù)能力有限，需要加強(qiáng)技術(shù)知識(shí)培訓(xùn)和教育，建立和完善平臺(tái)運(yùn)維制度，明確數(shù)據(jù)管理要求，引導(dǎo)和鼓勵(lì)各級(jí)管理者和工人加強(qiáng)信息技術(shù)應(yīng)用和平臺(tái)操作，加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目施工方的信息化考核，不斷提升各級(jí)用戶的積極性。

4   ▏著力強(qiáng)化質(zhì)量和安全管理

加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)商、開(kāi)發(fā)商、集成商、第三方測(cè)試商、實(shí)施單位等質(zhì)量管理，規(guī)范供方選擇、軟硬件選型、過(guò)程評(píng)審、歸檔管理、軟硬件測(cè)試、故障歸零等管理要求，同時(shí)應(yīng)重視數(shù)據(jù)丟失、網(wǎng)絡(luò)攻擊、安全漏洞、等級(jí)保護(hù)、身份認(rèn)證、權(quán)限管理、訪問(wèn)控制、安全審計(jì)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急處理等安全要求。

▌結(jié)語(yǔ)

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

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