傳統(tǒng)建筑行業(yè)屬于勞動密集型產業(yè)，粗放式的施工管理不僅使工地的勞動力、材料、機械設備的利用率較低、配置不合理，而且造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。隨著以BIM、云計算、物聯網、人工智能、大數據、移動計算等為代表的智能時代的全面到來，工地管理的信息化和智能化水平得以提高，有利于推進工地施工過程中的人員、施工設備、物料、施工工藝、環(huán)境等信息綜合集成與智能決策，為建筑業(yè)升級改造與數字化轉型提供了重要的技術支撐力量。
建筑業(yè)是國民經濟的重要支柱產業(yè)之一,但與此同時也是一個安全事故多發(fā)的高危行業(yè)。如何加強施工現場安全管理、降低事故發(fā)生頻率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工、提高建筑工程質量，是擺在各級政府部門、業(yè)界人士和廣大學者面前的一項重要研究課題。另外，隨著我國經濟發(fā)展進入新常態(tài)，施工企業(yè)以往粗放式、高能耗、高污染的發(fā)展模式已難以適應建筑領域節(jié)約型、低排放、綠色化、智能化的發(fā)展要求，在此背景下，信息技術的不斷發(fā)展，正改變著各行各業(yè)的組織結構與生產方式，信息化在施工領域的應用需求愈發(fā)迫切，智慧工地建設應運而生。
智慧工地是指借助于信息化手段，基于BIM技術對建筑工程進行精確設計和施工模擬，建立互聯協同、智能生產、科學管理的施工項目信息化生態(tài)圈，并將在虛擬現實環(huán)境下數據與采集到的工程信息進行對比分析，提供趨勢預測及專家處理預案，實現工程施工可視化智能管理，以提高信息化水平，逐步實現建筑業(yè)的綠色建造和生態(tài)建造。它將3S、VR/AR、AI等技術植入到建筑、施工機械、人員穿戴設備、場地關口等各類物體中，實現普遍互聯，并與互聯網集成，從而實現建筑工程人的因素與施工現場物的因素完美結合，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應速度。
以某重點工程為例，在工程項目建設立項時，用戶部門明確提出要加大智能化、信息化技術在項目建設過程中的應用，以新發(fā)展理念為指導，充分借助先進的技術手段，推進智慧工地建設，提升工程建設管理水平，努力踐行生態(tài)、綠色、環(huán)保的理念，提升工地建設的安全質量和管理水平，并以此作為示范工程，推動同行業(yè)在工程建設過程中的智能化、信息化實踐。
某重點工程的智慧工地將施工方、監(jiān)理方、供應商、用戶、項目管理方等諸多環(huán)節(jié)有機集成在一起，體系架構包括基礎設施層、數據采集層、數據存儲層、數據服務層、數據應用層、信息安全體系和標準規(guī)范體系等部分。
1▏設備設施層
包括本地硬件設備設施、基礎軟件及輔助施工設備，本地硬件設備設施包括存儲和計算資源、服務器、互聯網、窄帶物聯網、視頻監(jiān)控設備、傳感設備、條碼掃描設備等，基礎軟件包括操作系統(tǒng)、數據庫軟件、網絡協議等，輔助施工設備包括閘機設備、塔吊設備、除塵除霾設備等。
2▏數據采集層
包括視頻監(jiān)控接口、環(huán)境監(jiān)測接口(傳感器)、掃描設備接口、GIS、GPS、閘機接口、API接口、BIM引擎、數據適配器、錄入界面等，為智慧工地提供數據來源支持。
3▏數據存儲層
包括非結構化數據存儲和結構化數據存儲，非結構化數據通過Spark、Storm、流處理等計算處理后存儲在mongodb、HBase、Hive等數據庫中，結構化數據抽取到ODS庫中，經過轉換、清洗、加工等處理后，加載到數據倉庫中。
4▏數據服務層
包括數據應用服務、集成服務和安全認證服務，通過數據交換平臺/企業(yè)服務總線為工程建設各方參與者提供數據查詢、數據分析、數據挖掘、三維展示、數據共享、統(tǒng)一搜索、統(tǒng)一標準、身份認證、安全預警、消息集成等服務。
5數據應用層
面向項目施工方、監(jiān)理方、項目管理公司提供移動辦公平臺，面向項目監(jiān)理方、項目管理公司、用戶提供工程監(jiān)管平臺、面向各類用戶提供大數據分析應用平臺和智能展示平臺等應用。
6▏標準規(guī)范體系
標準規(guī)范體系是保證工程項目有效運轉的管理保障，包括數據標準、管理標準、技術標準等。信息安全體系是項目安全運行的基礎保障，包括配置管理、權限管理、運維管理、安全管理、接口管理、監(jiān)控管理、任務管理、消息管理等。
工程項目建設過程中，一般分地塊進行施工作業(yè)，各地塊的施工單位可能不盡相同，施工單位采用獨自管理的方式，信息管理平臺、視頻會議、視頻監(jiān)控、勞務系統(tǒng)都不同，需要開放接口，將統(tǒng)計數據匯集到項目部，進行全面的掌控、分析和預警，通過信息的整合可以查看各地塊的現場情況，以便對人員、設備、物料等進行合理調配。
▌建設內容
1▏移動應用平臺
充分借助移動終端設備，實現進度計劃、周報、質量檢查、安全檢查、危險源管理、安全教育、物料、造價、往來件、勞務、施工機具、施工日報、監(jiān)理日報、任務管理、會議管理、規(guī)章制度等信息的填報、拍照、掃描、審核、查詢和瀏覽等功能，為各級用戶提供及時、實時的項目數據的采集、處理、分析、提示、預警手段。
移動應用平臺建設過程中，手持終端應具備拍照、掃描等基本功能，應安裝面向IOS和Android的移動管理平臺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、任務代辦、圖形展示等與PC端在處理邏輯、展示風格等方面力求保持統(tǒng)一。
2▏工程管理平臺
基于統(tǒng)一數據源提供施工圖、BIM模型、計劃進度、質量管理、安全管理、物料管理、會議管理等功能，并集成勞務考勤、施工機具、環(huán)境信息(溫度、濕度、等)、施工情況(塔吊作業(yè)、吊鉤信息、現場視頻等)等信息，提供信息維護、查詢等功能，支持與移動應用平臺的無縫信息交互。
平臺建設過程中，應盡量采用B/S架構，提供數據服務接口，支持基于中間件、Web Service等方式的數據交換與集成，系統(tǒng)功能應覆蓋到工程建設各個環(huán)節(jié)和業(yè)務流程，實現人員、資金、物資、設備、工藝、環(huán)境等相關要素的收集、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)、財務系統(tǒng)等集成與協同。
3▏集成展示平臺
BIM模型與計劃進度、質量管理、安全管理、物料、勞務、施工機具、環(huán)境信息(溫度、濕度、等)、施工情況(塔吊作業(yè)、吊鉤信息、現場視頻等)進行集成，將基于BIM的進度、質量、安全等信息與實際采集到的數據進行分析對比，綜合決策合理調配人員、設備、物料等資源。
平臺建設過程中，應盡量采用輕型的B/S架構，具備豐富的數據加載插件和統(tǒng)計分析組件，與工程管理平臺、移動辦公平臺共享一套數據庫，具有較高的數據實時性和計算能力，應建立面向展示內容的資源目錄體系。
4▏大數據應用平臺
基于Hadoop/HDFS架構，通過Spark、Storm、MapReduce等技術實現對非結構化數據的處理，并將數據存儲到Mongodb、HBase、Hive等數據庫中，實現對數據的計算處理，同時對數據倉庫中的結構化和非結構化數據進行深度加工，提供大數據檢索、大數據分析(實時分析、離線分析)、大數據挖掘、數據共享與交換等功能。
大數據平臺建設過程中，應重點考慮數據采集和計算處理能力，特別是針對環(huán)境、流媒體等實時計算能力，著力解決BIM模型、施工圖紙、傳感器數據、GIS/GPS數據、工程文檔等非結構化數據的解析、處理及存儲能力，以及為滿足用戶、項目公司的監(jiān)管、分析及挖掘需求的匯總計算性能。
5▏信息系統(tǒng)集成
基于施工信息展示和綜合集成需要，開展集成展示平臺與勞務閘機、環(huán)境監(jiān)測、塔吊系統(tǒng)、現場視頻監(jiān)控、施工機具等系統(tǒng)集成;開展工程管理平臺與移動辦公平臺的無縫集成，實現消息提示、統(tǒng)一代辦、統(tǒng)一流程、統(tǒng)一服務等功能;開展項目部管理平臺與各地塊管理平臺的集成，實現模型、進度、計劃、質量、安全、管控、物料、人員等信息的統(tǒng)一整合。
信息系統(tǒng)集成過程中，應統(tǒng)一規(guī)劃和設計，在網絡硬件集成的同時，著重考慮集成內容、邏輯流程、相關信息系統(tǒng)及數據結構，建議采用第三方中間件的方式進行集成，減少兩兩集成的復雜度和數據冗余度，提升集成的穩(wěn)定性和可靠性。
▌推進智慧工地實施的建議
智慧工地在我國工程建筑領域的實施與推進仍處于起步階段，項目過程復雜、涉及政府部門、項目方、用戶、施工方、監(jiān)理方、設計方、供應商等諸多對象及人員、施工機具設備、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、資金流的集成過程，因此，在實施智慧工地項目時需要注意以下幾個方面:
1▏重視需求分析和頂層設計
智慧工地建設涉及工程建設項目執(zhí)行過程中的諸多利益環(huán)節(jié)和鏈條要素，各級用戶的需求不盡相同，各地塊的施工方不相同，施工方內部平臺選型不一致，因此應著力加強需求分析，了解各類用戶的需求，統(tǒng)籌規(guī)劃與設計，確保各施工方、項目單位、用戶在流程、數據、模型等方面的順利銜接。
2▏培養(yǎng)和鍛煉項目團隊
項目團隊建設在保證智慧工地項目實施過程中發(fā)揮著非常重要的作用，項目團隊直接與用戶、項目方、監(jiān)理方、施工方進行需求溝通與技術交流，設計開發(fā)各種應用程序，幫助解決平臺使用過程中的各種問題，及時響應用戶需求，指導各類用戶進行操作和處理，是保證項目成功實施的重要基礎。
3▏加強項目實施和培訓
建筑行業(yè)員工信息化水平低，人員構成復雜，信息技術能力有限，需要加強技術知識培訓和教育，建立和完善平臺運維制度，明確數據管理要求，引導和鼓勵各級管理者和工人加強信息技術應用和平臺操作，加強對項目施工方的信息化考核，不斷提升各級用戶的積極性。
4▏著力強化質量和安全管理
加強對供應商、開發(fā)商、集成商、第三方測試商、實施單位等質量管理，規(guī)范供方選擇、軟硬件選型、過程評審、歸檔管理、軟硬件測試、故障歸零等管理要求，同時應重視數據丟失、網絡攻擊、安全漏洞、等級保護、身份認證、權限管理、訪問控制、安全審計、監(jiān)測預警、應急處理等安全要求。
▌結語
智慧工地將物聯網、移動互聯網、BIM、GIS等技術完美結合在一起，有利于對施工場景的全方位監(jiān)控，變被動為主動，提高建筑施工質量，降低建筑能耗和建筑成本，提高對人員、設備、物料的利用率，提升建筑施工的質量，將會引領建筑業(yè)新一輪的技術革新和數字化轉型升級。
文章來源:IT常青樹
共友-智慧工地整體方案
共友“智慧工地整體方案”以智慧工地物聯網云平臺為核心，基于智慧工地物聯網云平臺與現場多個子系統(tǒng)的互聯，實現現場各類工況數據采集、存儲、分析與應用。通過接入智慧工地物聯網云平臺的多個子系統(tǒng)板塊，根據現場管理實際需求靈活組合，實現一體化、模塊化、智能化、網絡化的施工現場過程全面感知、協同工作、智能分析、風險預控、知識共享、互聯互通等業(yè)務，全面滿足建筑施工企業(yè)精細化管理的業(yè)務需求，智能化地輔助建筑施工企業(yè)進行科學決策，促進施工企業(yè)監(jiān)管水平的全面提高。
