智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台

一、基本情况

(一)案例简介
湖南省“互联网+智慧工地”管理平台是由劳务管理、质量安全数据预警、施工现场视频实时监控、重大危险源和文明施工监控、BIM技术应用等板块构成的模块化一站式的工地信息化管理平台,分为“6+X”物联网监测和基于BIM模型的项目管理两大板块。目前,平台已在湖南省推广应用,注册项目约1400余个,其中完成数据接入的项目达857个。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图

图1 湖南省“互联网+智慧工地”管理平台
(二)申报单位简介
湖南省住房和城乡建设厅是隶属于湖南省人民政府的政府部门,以保障城镇低收入家庭住房、推进住房制度改革、全省城乡规划管理工作、建立科学规范的工程建设标准体系、规范房地产市场秩序、监督管理房地产市场、指导和管理全省建筑活动、制定城市建设的政策等为主要职责。
中湘智能建造有限公司(下简称“中湘智建”)的前身是湖南建工集团BIM中心,2021年由湖南建工集团的职能部门转制为科技型企业。业务工作涵盖建筑地基基础及岩土工程、建筑软件与智能建造技术开发、建筑产业互联网、建筑设计与工程顾问咨询、模块化与集成化建筑等领域。

二、案例应用场景和技术产品特点

(一)技术方案要点
湖南省“互联网+智慧工地”管理平台,基于BIM模型的工程项目管理模块开发,包含模型轻量化处理、进度管理、质量管理、安全管理、采购管理、三算对比等功能;基于IOT设备的数据监测模块开发,包含劳务实名制、扬尘监测、噪音监测、视频监控、塔吊监测、升降机监测、能耗监测等功能。湖南省“互联网+智慧工地”管理平台分为业务数据展示层、数学分析模型层、开放式数据协议层、数据感知层4层架构(如图2所示)。业务数据展示层涵盖质量管理、进度管理、安全管理、范围管理、物资管理、成本管理、风险管理、人力资源、沟通管理等,实现可视化动态浏览;数学分析模型层综合文本、算法、反馈机制、交互等技术搭建为各类应用提供算法支持与数据交互;开放式数据协议层基于HTTP数据请求协议、物联网数据总线、WEB SOCKET全双工通讯协议建设;数据感知层拥有劳务实名制、环境、升降机、塔吊、视频、智能安全帽6大基础模块,后续还将添加智能监测、雾炮联动等应用模块。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图1

图2 湖南省“互联网+智慧工地”管理平台
(二)产品特点及创新点
1.多类型硬件设备的数据对接。许多在建项目均已安装了劳务实名制硬件设备,但是数据却无法被采集和应用。通过研究多协议硬件设备的数据标准化转译,在不更换硬件设备的情况下,帮助更多的项目完成数据的采集和应用。支持更多设备的接入,进一步促进全国劳务实名制管理工作的推进。
2.项目管理规范的语义转换。通过对建筑业项目管理规范的梳理、分析、抽离,将与劳务人员配置、关键岗位人员配置等相关条文进行拆解,进行自然语言处理,将其变为内嵌规则置于平台中,自动根据项目人员出勤统计判断项目人员配置是否合理,关键岗位履职是否到位,实现自动监管。
3.自定义完成数据的多方转发。劳务实名制建设过程需要满足智慧工地、建筑工人实名制管理平台等多个系统的数据需求。数据对接工作量非常大、数据对接难度高、成功率低。本平台整合常见平台的数据对接协议,将功能内嵌进项目级管理平台中,只需要输入项目在对应平台的唯一标识码,即可快速完成数据对接,满足多方监管需求。
4.以大气环境为关键要素的建筑工地扬尘治理。通过颗粒物传感器获取建筑工地的扬尘排放值,以T为一个周期,计算扬尘排放平均值。从生态环境部获取监测点位所在区域的颗粒物浓度值。将同时间段的平均值与发布值进行比较,若平均值超出发布值一定比例,则判定建筑工地扬尘排放超标。
5.以周边功能区为关键要素的建筑工地噪音治理。通过噪声传感器获取建筑工地实时的瞬时声级,转换为周边功能区的影响值,再将影响值与对应功能区的噪声限值进行比较,若影响值超过了功能区的限值,则判定建筑工地的噪声排放超标。这种方式以是否对周边环境造成噪声污染作为判定建筑工地噪声值是否超标的依据更加契合噪声控制的目的,判定结果也更加合理。
6.基于IOT技术的特种设备安全性能监测。通过分析物联网监测对象及监测数据的特点,将特种设备安全预警划分为工装设备运行状态趋势预测和离线长期设备安全状态预警;建立熵值分配及神经网络修正的灰色综合预警特种设备状态参数趋势,并采用归一化的数据处理方法综合不同特种设备性能退化特征值对特种设备运行风险进行预测,在性能下降前进行预警。
(三)应用场景
湖南省“互联网+智慧工地”管理平台是借助物联网、大数据、云计算、BIM等技术,搭建包括:劳务管理、质量安全数据预警、施工现场视频实时监控、重大危险源和文明施工监控、BIM技术应用等板块构成的模块化、一站式的工地信息化管理平台,提升项目精益化管理水平,适用于房建施工项目。

三、实施情况

(一)工程项目基本情况
建工·象山国际项目位于长沙市岳麓区象嘴路与含浦大道交汇处,是高层住宅及配套商业的综合型小区,项目净用地面积约25万㎡,计划分五个组团开发。首开的一期工程规划净用地面积59271.00㎡;总建筑面积201943.24㎡;地下建筑面积54802.06㎡。一期工程中的A5-A9为高层住宅楼(建筑高度在100m以内)、S2-S10为商业楼,整个建筑群底部为2-4层地下室。项目作业面广,参与人员众多,对信息化管理需求大。
(二)应用流程
1、前期筹备阶段
(1)账号注册与开通。湖南省“互联网+智慧工地”管理平台采用B/S结构,项目信息化管理人员通过直接访问平台地址:http://zhgd.hnbimzj.com/,录入管理员手机号、项目名称、公司名称、施工许可证号等基本信息,完成项目级智慧工地账号的注册与开通。
(2)BIM模型创建。项目BIM工程师根据设计图纸、采用统一坐标系创建项目建筑、结构、机电、场地模型,针对项目重点管控材料对象自定义添加资源名称、型号规格、计量单位三条属性,便于后期进行BIM工程量的统计。
2、系统部署阶段
(1)硬件部署。项目根据自身建设管理需要,确定湖南省“互联网+智慧工地”管理平台硬件模块建设内容为劳务实名制、视频监控、扬尘监测、噪音监测、塔吊监测、升降机监测六项基础模块。由相应硬件供应商按照相关布点要求完成设备的安装(如图3所示)。
智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图2
图3 硬件设备安装
 (2)数据对接。硬件供应商按照湖南省“互联网+智慧工地”管理平台统一开放的数据对接文档进行数据对接,将相应模块的实时数据传输至项目管理平台,并设置好相应的控制红线,设定好预警指标。
(3)BIM模型管理。按照项目单体建筑进行划分,分专业上传对应的BIM模型至平台,进行轻量化处理。平台根据模型自带的项目基点坐标信息,自动合并为项目整体模型(如图4所示)。后续可根据BIM模型优化情况进行线上轻量化模型的替换与更新。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图3

图4 BIM模型轻量化与整合
(3)进度计划设定。通过平台制作项目进度计划表,也可直接导入project进度文件生成项目进度计划表(如图5所示)。将进度计划与BIM模型进行关联,生成项目的4D进度模型,指导项目进行进度管控。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图4

图5 进度计划
(4)成本红线设定。由BIM模型直接提取BIM工程量(如图6所示),辅助进行项目材料管理红线的设定。也可通过导入工程量清单与BIM模型构件进行关联,指导项目后续实施过程中的材料采购、成本管控等工作。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图5

图6 BIM模型自动生成工程量清单
(5)关键节点设定。根据项目进度计划安排划分关键性的任务节点,设定任务节点的截止时间、提醒周期、完成事项、存档资料等内容,提示项目抓好关键工作主线(如图7所示)。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图6

图7 关键节点任务设置
3、管理应用阶段
(1)三维浏览。通过电脑、手机端均可查看轻量化后的BIM模型,可以进行漫游、剖切、测量等多种操作,在实际应用过程中,即时给予三维视图辅助项目实施(如图8所示)。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图7

图8 三维浏览
(2)进度管理。根据进度计划模型所设定的任务节点,通过上传现场实景照片进行当前进度的百分比认证。平台自动比对分析当前任务的进度状态,并在模型中通过不同颜色进行显示区分,总共分为八种状态:正常、滞后、正常开始、正常完成、提前开始、提前完成、滞后开始、滞后完成(如图9所示)。可通过点击图例切换显示模型样式,辅助项目快速定位当前任务滞后区域,增强对进度的把控。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图8

图9 进度管理
(3)采购管理。施工员结合BIM模型,利用构建树筛选出对应施工区域的模型构件,通过一键同步导出对应区域的BIM工程量(若系统部署阶段是导入工程量清单并与模型进行关联,则该步骤导出的即为实际工程量),通过线上流程发送至材料员进行采购(如图10所示)。材料员根据需求进行对应材料的采购、入库、出库、退还管理,生成对应统计报表。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图9

图10采购管理
(4)成本管理。平台通过对已设定的目标工程量、实际消耗量自动进行实时比对,并通过BIM模型以不同颜色进行区分,直观反映材料消耗情况,也可导出表单进行详细查看,辅助项目进行节超分析(如图11)。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图10

图11成本管理
(5)风险管理。巡检过程中发现的施工安全风险与隐患,可通过手机端拍照发起整改流程,指定责任人进行整改。责任人收到整改任务后,可在截止日期前完成对应整改项,并作出相应整改认证操作,上传整改完成后的照片,实现风险管理的闭环(如图12所示)。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图11

图12风险管理

四、应用成效

(一)解决的实际问题
1.打破信息孤岛,达成岗位串联,实现协同管理
平台以BIM模型为中心,柔性化配置项目协同工作网络,覆盖项目管理关键岗位(施工员、预算员、质量员、劳资员、资料员、安全员、材料员),乃至项目各参建方。从而形成一个协同工作的网络空间(如图13所示)。针对项目参与人员众多,沟通协作难的问题,按项目参建单位配置项目的职能部门、岗位、人员以及管理范围,按照岗位来划分人员的管理权限和工作职责。在项目实施过程中,可以由施工方按照项目管理岗位向参建各方分级授权开放使用,实现项目多方管理数据的交互和协同。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图12

图13 BIM模型与模块数据交互
2.根据PM项目管理要素,助推工程项目精细化管理
按照PM项目管理要素和工作目标划分应用职能(如图14所示),配置岗位工作职责,以明确项目管理各项事务的责任主体,从而最大化的发挥各岗位的工作职能,避免因管理交叉发生矛盾冲突,实现“专业的人做专业的事”,保障项目精益建造;同时,平台也支持工作职能个性化配置,能够满足不同管理企业不同管理模式的诉求。

智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台插图13

图14劳务人员精细化管理
3.设备辅助提升效率,数据联动支撑管理
针对管理需求日益增长,信息化程度低的问题,平台开放标准协议接口用于接入物联网监测模块,包含劳务实名制、扬尘监测、噪音监测、视频监控、塔吊升降机监测等,用户可根据需求进行自定义拓展配置及采购。除此以外,通过工程项目协同管理平台还能够基于施工深化设计模型,进行多专业碰撞检测和设计优化,提前发现设计问题,减少设计变更,提高深化设计质量。
(二)实际效果
1.项目管理效益
湖南省“互联网+智慧工地”管理平台作为湖南省智慧工地官方平台免费在全省范围内进行推行。目前,湖南省智慧工地当前已注册1400余个项目,完成数据接入的项目达857个。
2.社会效益
湖南省“互联网+智慧工地”管理平台获得了湖南省企业管理现代化创新成果一等奖,通过智慧工地在湖南省的实施与推广,促进了项目信息化管理水平的提升,引导了一批建筑企业积极推行数字化转型,建立了智慧工地省、市、项目三级监管体系,有效提升了全省建筑行业的信息化水平,平台采集的数据资产也为全省的建筑业转型升级提供了宝贵的数据资源。执笔人:
湖南省住房和城乡建设厅(张志斌、莫鑫海)

中湘智能建造有限公司(聂雷、刘志鹏、潘嫣然)

审核专家:

郭红领(清华大学,建设管理系副系主任、副教授)

李久林(北京城建集团有限责任公司,总工程师、教授级高工


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文章名称:智能建造典型案例——湖南省“互联网+智慧工地”管理平台

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