绿色智慧工地整体解决方案

绿色智慧工地整体解决方案

文/中建八局第二建设有限公司 窦安华

智慧工地是将智慧理念在建筑工地进行应用，通过智能化技术手段，围绕施工管理过程，建立互联协同、智能生产、科学管理的施工项目信息化生态圈，并将其在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，提供过程趋势预测及专家预案，实现工程施工可视化智能管理，从而实现智慧建造、绿色建造和生态建造。

智慧工地整体解决方案包括1个平台、5大系统、33个子项。5大系统分别为平安工地管理、和谐劳务管理、绿色工地管理、智能施工管理、智能办公总控（见表1）。

1 无线能耗监测及节能控制系统

1.1 系统简介

通过研究自动化控制技术、长距离无线传输技术、手机及平板智能终端技术、软件开发技术、服务器与数据库开发技术，构建一套基于移动互联网及大数据的节能无线监测控制系统，从而实现智慧建造中的水电暖节能监测及移动远程控制。

1.2 系统设备

1）前端设备 总线采集器、远程智能电表、远程智能水表、交流接触器、电磁阀。

2）无线设备 GPRS模块及4G手机卡、WSN无线模块。

3）终端智能设备 手机及APP软件、便携式平板、服务器与工作站。

1.3 功能与特点

对办公区、生活区、施工现场的水电暖节能进行监测和控制，采用控制器用电回路的电能表进行监测，对继电器和交流接触器进行控制。一级配电箱监测内容：用电量、节电量、安全隐患监测、故障报警、超用电量、电路状态监测；二级配电箱监测、控制内容：实时、定时、超用电量、违规用电、电路故障、远程移动开断；给水回路监测、控制内容：临时水、消防水、园区喷洒水进行用水量实时监测，定时给水、漏水的监测与开断、远程开断、自动化控制等。

将控制器采集后的参数数据通过GPRS通信进行上传，上传至接收器后，传递至计算机后台服务器。利用服务器软件与数据库软件将采集后的大数据进行汇总、计算、分析、处理，随后通过服务器上的手机后台程序将相关信息发送至管理人员的手机等移动设备（见图1）。

表1 智慧工地整体解决方案

图1 无线能耗监测及节能控制系统

今日电梯总耗电量15255kWh

今日电梯最高耗电量1002.4kWh

今日电梯平均耗电量953.2kWh

2 环境监测及抑尘治霾喷雾联动控制系统

2.1 系统简介

通过研究扬尘与噪声监测技术、场地立体降尘喷雾技术、联动控制技术、图像传输技术、信息显示技术，对施工现场进行扬尘、噪声与雾霾监测，将数据显示在远程触摸屏上。同时，在施工现场基坑和建筑主体周围以及塔式起重机吊臂上布置细水雾喷淋系统，既可进行手动喷雾降霾，又可实现PM2.5检测后联动场区内的各个细水雾喷头系统自动喷雾降霾，实现工地环境综合治理工作（见图2）。

2.2 系统设备

1）前端设备 PM2.5检测仪、PM10检测仪、噪声监测仪、风速仪、风向仪、温湿度传感器、总线控制器、联动控制器、电磁阀、加压泵、细水雾喷头。

2）无线设备 无线传输模块、无线接收器。

3）终端智能设备 便携式平板、服务器及工作站。

2.3 功能与特点

建筑垃圾和废料是城市雾霾污染的一个重要来源，减少建筑工地的扬尘污染，不仅有利于城市大气环境质量的提高，对于提升建筑行业形象，改善施工人员的生活工作环境也具有积极意义。此子系统主要由两部分组成：①建筑工地大气环境质量检测系统，主要监测PM2.5、 PM10浓度、噪声、温度、湿度、风速、风向等；②自动喷雾控制系统，在建筑物爬架四周和塔式起重机上设置多路喷雾降尘装置，根据检测到的大气环境参数，启动对应区域的喷雾降尘设备。建筑工地大气环境质量检测系统除了为除霾系统提供控制信息外，还可为工地洒水车提供工作依据。

3 劳务信息采集及一卡通门禁系统

3.1 系统简介

为直观地展现施工现场人员的信息以及加强对工人的管理，设置劳务信息采集及一卡通门禁系统。每位工人配置1张IC卡片，卡片录入身份证信息以及工种所属劳务公司等信息，进入施工现场采用刷卡进入，将现场人员按劳务公司以及工种进行分类，并将信息显示在门禁旁的LED屏幕上，增加视频监控系统，对进场人员进行监控。

3.2 系统设备

本系统由管理软件、数据服务器、管理主机、桌面发卡器、翼闸、消费机、水控机等组成。

3.3 功能与特点

本系统包括消费、考勤、人事管理、水控、出入口控制等功能，通过为施工人员发放IC智能卡，依托智能卡对施工人员进行精细化管理，精确掌握人员考勤、各工种上岗、违规操作、洗浴用水、食堂管理等情况。IC智能卡还能在食堂、超市等各类支付场所消费支付。“以卡代币”方便办公人员及施工人员的生活，免去了现金携带不方便、找零钱的繁琐（见图3）。

4 塔式起重机及施工电梯设备监控系统

4.1 系统简介

在我国，每天都有近200万台塔式起重机在建筑施工现场进行施工作业，在全国发生的建筑业较大及以上事故中，塔式起重机伤害事故数量占41.38%。因此，塔式起重机的安全管理十分重要。

塔式起重机安全监控管理系统，是基于传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、数据融合处理、无线传感网络与远程数据通信技术和智能体技术，从而实现危险作业自动报警并控制、实时动态的远程监管、远程报警和远程告知，使得塔式起重机安全监控成为开放、多方参与的实时动态监控。

施工电梯生产作业普遍存在管理不到位、人员违章操作、超载作业、安全限位装置失效等现象，安全生产存在较大隐患，严重危及人民群众的生命财产安全。施工电梯设备检测系统可以使施工电梯更加安全、高效地作业。

4.2 系统设备

系统由塔式起重机上的安全监测仪、施工现场控制器、远程办公安全管理信息系统三部分组成。

图2 环境监测及抑尘治霾喷雾联动控制系统

图3 一卡通门禁系统

1）塔式起重机监控前端设备 高度传感器、幅度传感器、回转传感器、重量传感器、力矩传感器、7寸触摸屏、刷卡器、虹膜识别器、风速仪、区域保护器。

2）施工电梯前端设备 重量传感器、主控制器、冲顶蹲底报警器、开关门监测、楼层传感器、7寸触摸屏、刷卡器、虹膜识别器、风速仪、区域保护器。

3）无线设备 2.4G无线通信模块。

4）终端智能设备 手机及APP软件、数据下载分析软件、服务器及工作站。

4.3 功能与特点

塔式起重机监测仪是全新智能化安全监测预警系统，能够全方位保证塔式起重机安全运行，包括防超载、防碰撞、防倾翻、防限位等功能，能够提供安全状态的实时预警，并进行制动控制，是集精密测量、人工智能、自动控制等多种高新技术于一体的智能控制系统（见图4）。

施工升降机安全监控管理系统，是专门针对升降机在施工现场应用状况而开发的智能安全监管系统产品，系统通过先进的物联网技术、GIS、传感技术、4G无线通讯技术等，实现对升降机的智能化管理。由嵌入式硬件监控设备与建筑工程起重机械在线监控系统两部分构成，硬件部分完成升降机设备的运行数据采集与传输，实现部分控制与报警功能，平台系统负责接收硬件采集的数据，处理管理过程中的具体数据业务。

5 工程质量安全管理协作系统

5.1 系统简介

智慧工地工程质量管理协作平台是我国首个工程现场管理协作平台，应用在建筑工程的建造阶段，支持现场的质量、安全、进度、变更、物料、成本管理，随时记录现场情况，即时分配和接收任务，是业主、施工、监理等工程参与各方的实时协作平台，助力建筑工程降本增效、提升质量。

5.2 系统设备

1）终端智能设备 智能手机。

2）软件系统 工程质量管理软件。

5.3 功能与特点

应用在建筑工程的建造阶段，支持现场的质量、安全、进度、变更、物料、成本管理，随时记录现场情况，即时分配和接收任务，是业主、施工、监理等工程参与各方的实时协作平台，助力建筑工程降本增效、提升质量。该系统广泛适用于各类土建工程、装修工程、安装工程，灵活支持国家、地方、行业、企业标准（见图5）。

6 工地互联网远程视频监控系统

6.1 系统简介

本系统利用互联网+视频监控系统，实现从手机APP上随时可以观看工地现场任何监控摄像机的图像，做到项目管理人员实时掌控工地现场的情况。

6.2 系统设备

1）终端智能设备 智能手机。

2）软件系统 工程质量管理软件。

6.3 功能与特点

互联网远程视频监控系统，做到了传输距离无界限，监控方便。监控画面切换快捷，图像影像存取简便，一个设备取代了传统的画面分割处理器、控制器和录像机三大件，大大降低了综合成本（见图6）。本系统还具有Web server功能，使管理层身处异地也能随时掌握施工现场的生产状况，方便管理。

图4 塔式起重机安全监控管理系统

图5 工程质量安全管理协作系统

7 工地雨水回收及屋面喷水降温监控系统

7.1 系统简介

随着现代生活水平的提高，工人对工地现场的板房住宿条件要求也越来越高。雨水回收及屋面降温智能控制系统是针对高温季节炎热问题，根据屋内温、湿度传感器采集到的数据，利用屋面喷洒降温装置，将雨天收集到的雨水经过净化处理后对建筑现场板房屋顶进行智能喷水降温，既有效降低屋内温度，又可以达到节约水资源的目的。

7.2 系统设备

1）前端设备 室内温度传感器、室外温度传感器、主控制器、7寸触摸屏、液位传感器、水泵控制器。

2）无线设备 有线网卡。

3）终端智能设备 手机及APP软件、服务器及工作站。

7.3 功能与特点

本系统将建筑设备控制技术应用于工地屋面喷水降温系统中，在需要降温的房间内安装温度传感器，实时监测房间温度情况，实现自动对需要降温的屋面进行喷水降温操作，还可以从办公区远程控制电脑进行喷水操作（见图7）。

由于建筑行业的特殊性和复杂性，目前信息互联技术在建筑行业中的应用还远远不够，建筑企业信息化管理水平也很低，不能适应企业发展需要，甚至于在某种程度上制约着企业管理水平、盈利能力和市场竞争力的提高。面对当前形势，建筑企业必须坚定信心，迎难而上，加快企业信息化建设的步伐。可以说，“互联网+建筑业”行动刻不容缓。

图6 互联网远程视频监控系统

图7 雨水回收及屋面喷水降温监控系统