一、研究背景

随着建筑行业的快速发展，传统的建筑管理模式已经难以满足日益复杂的项目需求，智能化管理成为必然趋势。目前，建设项目作为劳动密集型行业，施工场地要素复杂，涵盖领域和内容广泛，对质量和安全管理提出了更高要求。然而，中国传统的建设项目经营方式单一，难以适应现代建设项目的需要。

近年来，国家相关文件出台，智慧工地得到全国各地的积极推广，走上了新型建筑工业化、智能化、绿色化发展道路。同时，国家在“十四五”规划中也明确提出了“加快数字化发展”的具体目标，建筑企业正在国家战略政策的驱动下向数字化转型方向推进，探寻企业内部长效的发展机制和新的业务增长点。在此背景下，构建并应用“智慧工地”，可以很好地解决目前施工企业在施工过程中出现的问题，为施工企业的安全生产和管理工作带来新的思路和方法，从而推动建筑业的良性发展。

二、研究意义

（一）提升管理效率

在建筑工程管理中应用智慧工地系统，能够快速准确地处理建筑工程中的各种数据，提高数据的采集、处理、存储和应用的效率。通过视频监控摄像头和物联网传感器，可实时监控工地的施工进度、安全状况和环境条件，以便及时发现和解决问题。利用自动化工具和软件，能简化日常管理任务，减少人工操作，提高工作效率。将项目管理、人员管理、设备管理等各种管理模块集成在一个平台上，实现信息的集中管理和共享，避免信息孤岛。

（二）保障施工质量

智慧工地系统通过传感器和视频监控，可实时监测施工过程中的关键参数，确保施工质量符合标准。系统会记录施工过程中的每一步操作和材料使用情况，进而实现质量问题的追溯和责任追究。管理人员凭借大数据分析技术，深度挖掘施工数据，可精准识别潜在的质量问题，并及时提出改进策略。

（三）控制施工成本

智慧工地系统能够自动分析资源需求，合理安排施工计划，减少资源浪费，降低施工成本。在设备、建材等建筑材料的进场、采购、验收等方面，智慧工地系统表现出巨大优越性，可对进场的物资进行完全的闭环管理，通过计算机、手机 APP 等终端设备，随时掌握物资的流通情况，同时把各种资料存储到服务器上，方便物资管理。

（四） 确保施工安全

在智慧管理体系下，通过传感器与智能穿戴设备，能实时监控工人健康状态与环境指标，有效预警安全风险。一旦发生事故，可即时调取数据与视频资料，助力事故调查与处置。同时，借助移动应用与虚拟现实技术，提升施工人员的安全意识和应急处理能力。

（五）推动行业可持续发展

智慧工地系统通过减少资源浪费和降低环境污染，推动了建筑行业的可持续发展。随着智能工地系统的普及，施工人员与管理者的交流更加直观、顺畅，能够有效地解决施工中出现的各种问题和掌握管理流程，保证工程项目的顺利进行，并将各种施工管理措施和制度贯彻到施工现场，从而提高工程的整体管理效果。

三、研究内容

（一）智慧工地系统概述

1.系统构成

智慧工地系统是一个综合性的信息化管理平台，通过集成多种先进技术，实现对建筑工地的全面、实时、智能化管理。此系统主要包括感知层、传输层、数据处理层、应用层、支持层和决策层这六个部分。

感知层：是智慧工地系统的数据采集层，主要负责收集工地的各种数据。内含物联网传感器，用于监测环境条件；视频监控摄像头用于实时监控工地的安全状况和施工进度；标签和读写器用于人员和设备的识别与管理；无人机用于高空拍摄和巡视，提供全方位的工地视图；智能穿戴设备用于监测工人的健康状况和位置信息。

传输层：负责将感知层收集的数据传输到数据处理中心。主要是利用以太网、光纤等传输网络用于固定设备的数据传输，或者利用无线网络进行移动设备和远程数据传输。在偏远地区或特殊情况下，采用卫星进行数据的远程传输。

数据处理层：主要是负责对收集到的数据进行处理和分析，以提取有价值的信息。采用数据清洗功能，去除无效和错误的数据，确保数据的准确性；利用大数据分析技术，对数据进行深度挖掘，提取有价值的信息；数据存储功能将处理后的数据存储在数据库中，便于后续分析和查询。

应用层：是智慧工地系统的用户界面，提供各种管理功能和应用服务。主要模块包括项目管理、人员管理、设备管理、环境管理、安全管理等，并向人员提供手机 APP，方便管理人员和工人随时随地访问系统信息。

支持层：主要是提供系统的运行环境和技术支持，保证系统自身的稳定性和安全性。云计算平台提供强大的计算和存储资源，支持大数据处理和分析；支持层集成防火墙防护、入侵检测系统以及数据加密等先进安全技术，确保数据在传输与存储过程中的绝对安全。

决策层：基于数据处理层和应用层提供的信息，提供数据分析报告和建议，辅助管理者进行科学决策。同时，基于数据分析结果，预先警示潜在问题与风险，并提出优化方案与改进措施，以助力管理者进一步提升管理水平。

2.系统功能

感知作业功能：利用物联网对建筑工地进行全方位的监控，利用遥感、遥测、远程控制等手段进行数据收集，以达到对突发事件的早期预警与决策的需要。

协同生产功能：建设工程往往要按不同的班次进行作业，会出现各个施工团队如何协作工作的问题。智慧工地的重点在于各个系统的连接，将各个建筑团队、各个建筑阶段的信息都通过构建一个与分项库相连接的核心数据库来进行集成，从而达到了各个团队间的有效协作。

精益建造功能：在建设项目建设中进行工艺管理。很多建筑工人会使用一些诸如绿色建筑技术等新技术，以“智慧工地建设”为基础，构建一个“建筑技术精益化”的操作平台，可以帮助实现现代的绿色建筑思想，展现出建筑的精细化水平。

（二）智慧工地系统在建筑工程管理中的应用路径

1. 智慧人员管理

智慧出入控制：目前大多数建设项目经理使用的是 IC 卡考勤系统，在使用过程中容易发生 IC 卡遗失等情况，影响工作效率。如果使用指纹辨识技术，由于建筑工人手工劳动多，可能会造成手上创伤过多或者清洗不彻底，影响辨识结果。人脸识别是目前智慧出入控制系统中最重要的身份认证方法，包括脸部辨识和虹膜辨识。脸部辨识利用三维立体图像获取，对进出工地的行人进行全方位的身份鉴定；虹膜辨识造价昂贵，但能准确、高效地进行身份认证。

头盔智慧化身份认证：与常规头盔不同，智慧头盔里面装有定位传感器、处理传感器、储存信息传感器，会记录工人的信息，工人戴上头盔后，主机就会对其进行识别并给出许可。

智慧化跟踪体系：建筑工人到达工地后，智慧工地系统的主机端就会对建筑工人进行定位，跟踪他们的行进路径，掌握工作状况，监控周围环境和建筑作业，防止犯错。一旦出现重大安全问题，立即发出警报进行排除处理。

2.智慧物资管理

在设备、建材等建筑材料的进场、采购、验收等方面，智慧工地系统可对进场的物资进行完全的闭环管理。通过计算机、手机 APP 等终端设备，随时掌握物资的流通情况，同时把各种资料存储到服务器上，方便物资管理。例如，某建筑施工案例采用“智慧工地系统区块链”的物资管理模式进行现场管理，将进场的各批次建材纳入唯一的区块链指纹，原料商、生产商、经销商等详细的信息节点形成不同的电子签名，管理人员可借助移动端和 PC 端实时记录和审核追踪，实现动态组网，并进行去中心化分布式计算，运用区块链技术可显著降低智慧工程建筑成本。

3.智慧安全管理

实时监控与预警：通过传感器与智能穿戴设备，实时监控工人健康状态与环境指标，有效预警安全风险。例如，当工人处于危险环境或身体出现异常时，系统能及时发出警报。

事故处理与调查：一旦发生事故，可即时调取数据与视频资料，助力事故调查与处置。通过分析事故发生前的数据和视频，找出事故原因，采取相应的措施避免类似事故再次发生。

安全培训与教育：借助移动应用与虚拟现实技术，提升施工人员的安全意识和应急处理能力。通过虚拟现实技术模拟事故场景，让施工人员在虚拟环境中进行应急演练，提高应对突发事件的能力。

4.智慧质量管理

关键参数监测：通过传感器和视频监控，实时监测施工过程中的关键参数，确保施工质量符合标准。例如，在混凝土浇筑过程中，监测混凝土的温度、湿度等参数，保证混凝土的质量。

质量追溯与责任追究：系统记录施工过程中的每一步操作和材料使用情况，实现质量问题的追溯和责任追究。当出现质量问题时，可以通过系统查询当时的施工情况和材料使用情况，找出问题所在，追究相关人员的责任。

数据分析与改进策略：管理人员凭借大数据分析技术，深度挖掘施工数据，精准识别潜在的质量问题，并及时提出改进策略。例如，通过分析历史施工数据，找出容易出现质量问题的环节和因素，采取相应的措施进行改进。