智能建造是我國建筑業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要動力。總體來看，智能建造的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)字化建造、信息化建造和智能建造三個發(fā)展階段。2003年國家體育場的建設(shè)引入三維建模軟件CATIA解決復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)問題，是我國建筑行業(yè)首次使用BIM技術(shù)建造的實踐。2008年昆明新機場工程中建立了我國首個基于BIM的運維管理系統(tǒng)，強調(diào)了工程建造中對信息的管理與應(yīng)用；2012年北京英特宜家購物中心工程中搭建了國內(nèi)首個基于BIM的信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了各項業(yè)務(wù)管理之間的關(guān)聯(lián)與聯(lián)動。通過數(shù)字化建造和信息化建造階段的積累，以及BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的集成化智慧應(yīng)用，我國建筑行業(yè)逐漸進入智能建造階段。北京槐房再生水廠打造了基于BIM和物聯(lián)網(wǎng)的“智慧水廠”建設(shè)平臺，實現(xiàn)了全生命周期的智能建造。北京大興國際機場通過融合BIM數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，搭建智慧工地集成平臺，實現(xiàn)新機場工地信息化、精細化、智能化管控。

智慧工地是智能建造的重要組成部分，源于2009年IBM公司提出的“智慧地球”理念。國內(nèi)對于智慧工地的研究較為豐富，已形成大量的研究成果，根據(jù)不同建筑工程施工過程中使用信息技術(shù)的不同、實現(xiàn)目標的不同、管理對象的不同，學(xué)者對智慧工地的定義各不相同。但總體來看，智慧工地是建立在高度信息化基礎(chǔ)上的一種信息感知、互聯(lián)互通、全面智能和協(xié)同共享的新型信息化手段和工程現(xiàn)場管理模式，是BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與先進建造技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，具有以下四個特征：

（1）聚焦施工一線生產(chǎn)活動，實現(xiàn)信息化技術(shù)與生產(chǎn)過程深度融合。

（2）保證數(shù)據(jù)實時獲取和共享，提高現(xiàn)場基于數(shù)據(jù)的協(xié)同工作能力。

（3）追求數(shù)據(jù)的分析與預(yù)測能力，提高管理者的過程預(yù)測和決策能力。

（4）集成軟硬件技術(shù)，滿足施工現(xiàn)場多變的需求，保證信息化系統(tǒng)的有效性和可行性。

建筑信息模型、射頻識別技術(shù)、計算機視覺技術(shù)等信息技術(shù)在智慧工地的應(yīng)用較多，北斗、5G、人工智能等技術(shù)手段也逐步開展應(yīng)用。基于信息技術(shù)的引入，建筑工人管理、施工安全管理、施工設(shè)備管理、施工生產(chǎn)管理、施工環(huán)境管理、項目協(xié)同管理等方面出現(xiàn)了一系列智能化應(yīng)用，甚至建筑施工階段上、下游的供應(yīng)商監(jiān)管、投訴監(jiān)管等也有所涉及，智慧工地的應(yīng)用面逐漸擴大且趨于完善。

隨著智慧工地的發(fā)展，各地政府或行業(yè)主管部門相繼發(fā)布了智慧工地的建設(shè)及評價標準，部分智慧工地建設(shè)及評價標準如表1所示。北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會印發(fā)的《北京市房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程智慧工地做法認定關(guān)鍵點》對智慧工地做法內(nèi)容進行細化說明，并明確了智慧工地認定關(guān)鍵點；山東省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳印發(fā)的《全省房屋建筑和市政工程智慧工地建設(shè)指導(dǎo)意見》明確了智慧工地建設(shè)的指導(dǎo)思想、基本原則、工作目標、主要任務(wù)和保障措施；重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會印發(fā)的《重慶市2020年“智慧工地”建設(shè)工作方案》將智慧工地分為三個等級，《智慧工地建設(shè)與評價技術(shù)細則》用于指導(dǎo)重慶市行政區(qū)域內(nèi)房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程智慧工地的建設(shè)、評價、應(yīng)用、維護等工作。

表1 部分省級智慧工地建設(shè)及評價標準

“云邊端”集成云平臺，以管控云平臺為基礎(chǔ)，延伸邊緣計算平臺和智能感知控制設(shè)備終端，形成“云”、“邊”、“端”一體化的城建云平臺，如圖1所示。

圖1 “云邊端”集成云平臺架構(gòu)示意圖

4.2 基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品體系

圖2  云平臺示意圖

圖3 智慧工地邊緣設(shè)備

（3）終端設(shè)備

最終布置在施工現(xiàn)場的各類終端設(shè)備是智慧工地系統(tǒng)得以實現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。北京城建集團智慧工地建設(shè)中使用的終端設(shè)備包括物聯(lián)網(wǎng)控制器、智能感溫探測器、物聯(lián)網(wǎng)防爆控制器、AI讀表器智能閘機、人臉識別設(shè)備等，如圖4所示。

圖4 智慧工地終端設(shè)備

4.3 智慧工地集成云平臺特點

基于“云邊端”架構(gòu)的智慧工地集成云平臺具有以下三個特點：

（1）功能模塊標準化

智慧工地的功能模塊分為標準模塊、可選模塊和可定制模塊。三者功能依次為人員管理、設(shè)備管理、物資管理、質(zhì)量管理、安全管理等基本模塊；BIM模塊、GIS模塊、檔案管理模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊等數(shù)據(jù)模塊；VR、語音識別、遙感定位、無人機建模等人工智能模塊。

（2）管理場景標準化

智慧工地的管理場景分為集團和公司端場景、項目端場景、手機端場景三部分。

集團和公司端場景均可總覽全集團或全公司的所有項目的基本情況，對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，比如人員數(shù)量、大型設(shè)備數(shù)量、中標或在施項目數(shù)量及中標總合同額等，同時亦能隨時調(diào)取項目現(xiàn)場實時監(jiān)控，如圖5和圖6。項目端場景可總覽整個工程項目的基本情況，可監(jiān)測工程進度、施工現(xiàn)場人數(shù)、PM2.5值、施工噪音等，如圖7（a），也可監(jiān)測施工現(xiàn)場主要出入口、材料區(qū)、塔吊系統(tǒng)等關(guān)鍵位置，如圖7（b）。手機端場景能夠隨時隨地查看工程項目信息，包括視頻監(jiān)控、人員統(tǒng)計、環(huán)境監(jiān)控、進度計劃、隱患排查、設(shè)備物資等情況，如圖8。

圖5 智慧工地集成平臺集團端場景示意圖

圖6 智慧工地集成平臺公司端場景示意圖

圖（a）集成平臺項目端總覽示意圖

圖8 智慧工地集成平臺手機端場景示意圖

通過構(gòu)建智慧工地集成平臺中的集團和公司端場景、項目端場景、手機端場景，實現(xiàn)了對施工單位工程管理自上而下的完整閉環(huán)，打通了生產(chǎn)和管理之間的信息屏障，并做到了施工風(fēng)險實時監(jiān)測和預(yù)警。

（3）實施標準化

實施標準化關(guān)系智慧工地各類應(yīng)用的最終落地，包括硬件設(shè)備產(chǎn)品、綜合布線、設(shè)備安裝調(diào)試、設(shè)備平臺對接、拆改移及維護的標準化。

作為建筑工程的重要組成部分，進一步推廣智慧工地應(yīng)用，更好地將信息技術(shù)運用于工程建設(shè)全生命期，對提高工程質(zhì)量、縮短建設(shè)周期、節(jié)約建設(shè)成本立竿見影；作為施工企業(yè)工程管理的重要組成部分，進一步完善智慧工地集成平臺功能，打通各獨立系統(tǒng)之間的聯(lián)系，對把控工程進度、輔助項目決策、提升管理效率效果顯著；作為智能建造的重要組成部分，進一步深化智慧工地建設(shè)，促進新型建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，對推進建筑業(yè)由高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展過渡，加快建筑業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型、數(shù)字化轉(zhuǎn)型意義重大。

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