分享自2021中国国际智能建筑展主题论坛演讲

演讲嘉宾：马智亮

 - 博士、教授、博士生导师

 - 清华大学土木工程系

 

<以下内容根据马老师演讲整理而成>

 

各位领导、各位同行：

大家下午好。非常高兴有机会与大家做分享。我分享的题目是《智慧工地技术的现状及发展趋势》。我将围绕以下四点进行交流：

 

一、什么是智慧工地

从字面上看，智慧是一种高级的综合能力，包括感知、知识、记忆、理解、推理、情感等一系列高级的能力。人类是有智慧的，而工地通过人类拥有智慧。智慧工地是一种拟人化的说法，它是指在工地中应用信息技术，使得工地减少对人的依赖。

 

智慧工地需要新兴信息技术的支撑，这些技术包括感知、传输、计算、记忆、分析几大类。我们熟悉的大数据、云计算、BIM、GIS等，都是智慧工地关键的支撑技术。

 

那么智慧工地的外在表现是什么呢？就是信息系统。在这里我要强调一下，智慧工地相关的信息系统是指工地项目部管理人员使用的系统，项目部之外的系统不包含在内。这个系统既包含软件也包含硬件。通过传感器进行现场环境监测、距离监测、倾角监测，通过现场触摸屏操控信息系统，这些都是智慧工地的外在表现。

 

大力推进智慧工地，其意义在于以下几点：

提高项目管理人员的工作效率

突破信息化管理中大批量数据难以处理的瓶颈，解决企业信息化管理最后一公里问题。

降低管理成本，提高管理水平

 

二、智慧工地技术现状

目前已经出现了众多的智慧工地相关的信息系统，基本覆盖了工地的主要管理对象：人、机、料、法、环，和主要管理方面：策划、进度、成本、质量，并已在实际过程中得到应用。以单项应用系统为主，开始出现一些集成化应用系统。

 

（一）管理方面（对象）：施工策划（法）

针对管理对象进行管理的信息系统类型主要有以下几种：

1、基于BIM的场地布置

2、基于BIM的进度计划编制与模拟

3、基于BIM的资源计划

4、基于BIM的施工方案及工艺模拟

 

每一类信息系统下面都有具体的信息系统，在这里就不一一列举了，我们就拿“基于BIM的场地布置”这个典型的信息系统作为例子讲解一下。

 

基于BIM的场地布置效果图

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

这样一个系统是怎样进行场地布置的呢？首先导入BIM模型，在系统中显示出来，接着在BIM模型中的场地，以所见即所得的方式进行施工必要的设施的布置，包括各种临时设施、相关的场地布置等。

 

施工现场各类临时设施用量计算

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

这样布置的好处，首先是交互式的所见即所得，其次，在布置的过程中，这些设施的数据就进入了数据库，利用系统，一个命令就可以把这些设施的相关的数字都统计出来。这些数字对于项目部的管理人员来说是非常重要的，而这个系统能自动的进行统计，提高工作的效率的同时，也便于管理人员考虑多方因素，征求多方面意见，选取最优方案。

 

 

（二）管理对象：人员（人）

针对智慧工地上人员的管理，也有多种类型的信息系统：

1、基于互联网的施工人员培训

2、基于物联网的施工人员实名制管理

3、信息化门禁管理

4、农民工电子支付

 

在这里也给大家举一个例子：信息化门禁管理

 

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

上图是某个信息化门禁管理系统：智能安全帽系统，它的运行机制是在关键进出通道口设置工地宝，感应安全帽芯片信号，这样就可以了解到工人的行动轨迹，同时，工人每天进出工地的信息也记录在系统中，利用系统，就能对各类数据进行高效系统的统计，比如统计一个班组的出勤情况、统计某一个人的出勤情况，生成考勤表等，作为各类工作的依据。

 

（三）管理对象：物料（料）

关于智慧工地物料管理，对应的信息系统类型有：

1、互联网采购管理

2、基于BIM的物料管理

3、基于物联网的物料现场验收管理

4、现场钢筋精细化管理

5、基于二维码的物料跟踪管理

 

下面我们以“基于物联网的物料现场验收管理”为例来看一下系统是如何工作的。

验收管理系统既包含硬件也包含软件，通过这个系统，可以自动进行物料验收数据的上传，借助互联网手段，通过软硬件结合，实现物料现场验收环节全方位管控，堵塞验收管理漏洞，监察供应商供货偏差情况，提升业务效率，最终达到提升企业及项目部经济效益的目的。

 

安装红外对射装置，防止不规范上磅

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

如上图，针对需要过磅的物资，通过地磅、地磅工作室、地磅四周的红外对射装置，确保车辆正确上磅，上磅后，车辆的重量会自动进入系统中，数据不可人为修改，杜绝了人工误操作、作弊等情况的发生。在这个过程中，通过高清摄像头，车辆车牌、驾驶舱、车斗、磅房的情况都能够得到清晰的展示。此外，在称重时，将运单放在即时拍下，系统能够自动抓拍并以附件形式上传。

 

可见，系统应用起来后，能够保存关于物料验收的各式各样的数据，这些数据的作用体现在：

1、为事后查证提供凭据

2、多维度分析厂家供货信誉，利用大数据选择更可靠的供货商。

 

（四）管理方面：质量安全管理

质量安全方面的信息系统可以说是最多的，在这里列出8类：

1、基于BIM的施工质量管理

2、工程材料质量管理

3、工程实测实量管理

4、基于BIM的施工可视化安全管理

5、机械设备的安全管理

6、深基坑工程的安全管理

7、高支模工程的安全管理

8、专项安全方案的编制及优化

 

（五）管理方面：集成管理

智慧工地集成管理

 

前面提到的系统都比较独立和零碎，我们当然希望能在一个系统里面，对众多的系统功能进行管理，这方面的工作有些公司也已经做了。我们举个例子：

智慧工地平台管理驾驶舱

 

某公司的智慧工地项目管理平台，类似一个门户网站，把本公司的应用程序集成起来，还可以把其他公司的应用程序集成起来。一个公司不可能把所有的应用程序都做好，有一些别人做好的好的系统，如果能和本公司的系统集成起来，这是最理想的。

 

三、智慧工地技术发展趋势

（一）发展的目标

解决新问题，满足新需求，提高企业竞争力

 

（二）5大发展趋势

1、应用功能将得到拓展和集成

2、将向基于数据的系统集成发展

3、将实现与企业管理信息系统（ERP）的有机集成

4、新兴信息技术将实现集成应用

5、大数据应用水平进一步提高

 

基于数据的系统集成概念图

 

如上图，智慧工地上有BIM模型、应用数据库，所有子系统都成为大的系统的一个模块，这些模块基于数据模型实现集成，也就是说，这些数据我们不需要重复录入，只需录入一次，其他模块就可以一起使用，保证了数据的一致性，也减少了重复性劳动。

 

这样的一个系统，它和企业的ERP系统要实现集成，另外还要有大数据应用系统，把累积起来的智慧工地系统的数据和ERP系统的数据放进去进行分析。

 

基于BIM的建筑工程施工质量管理

 

 

传统的施工质量管理方法依据标准和规范，相关方对主要工序逐个验收，手工填写纸介质表格，汇总、转录到计算机中输出，相关各方在表格中签认，检查条目繁多，管理人员专业水准参差不齐，易引起验收工作遗漏和疏忽，由此导致的弄虚作假时有发生，易造成施工质量失控

 

智慧工地管理系统如图所示，将新兴的信息技术进行集成，基于BIM，依据标准和规范，结合移动终端、室内定位等技术，支持提前在计算机上生成计划，现场用移动终端查看检查点，录入检查数据，自动生成检查资料，系统覆盖施工质量验收计划、施工质量验收过程、施工质量结果管理等环节，应用之后能够提高项目管理的工作效率，规范管理流程，堵住管理漏洞。

 

总的来说，智慧工地虽然已经取得了一定的发展，但它的发展还是方兴未艾，其中大有作为。

 

分享自2021中国国际智能建筑展主题论坛演讲

演讲嘉宾：马智亮

 - 博士、教授、博士生导师

 - 清华大学土木工程系

 

<以下内容根据马老师演讲整理而成>

 

各位领导、各位同行：

大家下午好。非常高兴有机会与大家做分享。我分享的题目是《智慧工地技术的现状及发展趋势》。我将围绕以下四点进行交流：

 

一、什么是智慧工地

从字面上看，智慧是一种高级的综合能力，包括感知、知识、记忆、理解、推理、情感等一系列高级的能力。人类是有智慧的，而工地通过人类拥有智慧。智慧工地是一种拟人化的说法，它是指在工地中应用信息技术，使得工地减少对人的依赖。

 

智慧工地需要新兴信息技术的支撑，这些技术包括感知、传输、计算、记忆、分析几大类。我们熟悉的大数据、云计算、BIM、GIS等，都是智慧工地关键的支撑技术。

 

那么智慧工地的外在表现是什么呢？就是信息系统。在这里我要强调一下，智慧工地相关的信息系统是指工地项目部管理人员使用的系统，项目部之外的系统不包含在内。这个系统既包含软件也包含硬件。通过传感器进行现场环境监测、距离监测、倾角监测，通过现场触摸屏操控信息系统，这些都是智慧工地的外在表现。

 

大力推进智慧工地，其意义在于以下几点：

提高项目管理人员的工作效率

突破信息化管理中大批量数据难以处理的瓶颈，解决企业信息化管理最后一公里问题。

降低管理成本，提高管理水平

 

二、智慧工地技术现状

目前已经出现了众多的智慧工地相关的信息系统，基本覆盖了工地的主要管理对象：人、机、料、法、环，和主要管理方面：策划、进度、成本、质量，并已在实际过程中得到应用。以单项应用系统为主，开始出现一些集成化应用系统。

 

（一）管理方面（对象）：施工策划（法）

针对管理对象进行管理的信息系统类型主要有以下几种：

1、基于BIM的场地布置

2、基于BIM的进度计划编制与模拟

3、基于BIM的资源计划

4、基于BIM的施工方案及工艺模拟

 

每一类信息系统下面都有具体的信息系统，在这里就不一一列举了，我们就拿“基于BIM的场地布置”这个典型的信息系统作为例子讲解一下。

 

基于BIM的场地布置效果图

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

这样一个系统是怎样进行场地布置的呢？首先导入BIM模型，在系统中显示出来，接着在BIM模型中的场地，以所见即所得的方式进行施工必要的设施的布置，包括各种临时设施、相关的场地布置等。

 

施工现场各类临时设施用量计算

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

这样布置的好处，首先是交互式的所见即所得，其次，在布置的过程中，这些设施的数据就进入了数据库，利用系统，一个命令就可以把这些设施的相关的数字都统计出来。这些数字对于项目部的管理人员来说是非常重要的，而这个系统能自动的进行统计，提高工作的效率的同时，也便于管理人员考虑多方因素，征求多方面意见，选取最优方案。

 

 

（二）管理对象：人员（人）

针对智慧工地上人员的管理，也有多种类型的信息系统：

1、基于互联网的施工人员培训

2、基于物联网的施工人员实名制管理

3、信息化门禁管理

4、农民工电子支付

 

在这里也给大家举一个例子：信息化门禁管理

 

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

上图是某个信息化门禁管理系统：智能安全帽系统，它的运行机制是在关键进出通道口设置工地宝，感应安全帽芯片信号，这样就可以了解到工人的行动轨迹，同时，工人每天进出工地的信息也记录在系统中，利用系统，就能对各类数据进行高效系统的统计，比如统计一个班组的出勤情况、统计某一个人的出勤情况，生成考勤表等，作为各类工作的依据。

 

（三）管理对象：物料（料）

关于智慧工地物料管理，对应的信息系统类型有：

1、互联网采购管理

2、基于BIM的物料管理

3、基于物联网的物料现场验收管理

4、现场钢筋精细化管理

5、基于二维码的物料跟踪管理

 

下面我们以“基于物联网的物料现场验收管理”为例来看一下系统是如何工作的。

验收管理系统既包含硬件也包含软件，通过这个系统，可以自动进行物料验收数据的上传，借助互联网手段，通过软硬件结合，实现物料现场验收环节全方位管控，堵塞验收管理漏洞，监察供应商供货偏差情况，提升业务效率，最终达到提升企业及项目部经济效益的目的。

 

安装红外对射装置，防止不规范上磅

摘自《行业发展报告：智慧工地应用与发展》

 

如上图，针对需要过磅的物资，通过地磅、地磅工作室、地磅四周的红外对射装置，确保车辆正确上磅，上磅后，车辆的重量会自动进入系统中，数据不可人为修改，杜绝了人工误操作、作弊等情况的发生。在这个过程中，通过高清摄像头，车辆车牌、驾驶舱、车斗、磅房的情况都能够得到清晰的展示。此外，在称重时，将运单放在即时拍下，系统能够自动抓拍并以附件形式上传。

 

可见，系统应用起来后，能够保存关于物料验收的各式各样的数据，这些数据的作用体现在：

1、为事后查证提供凭据

2、多维度分析厂家供货信誉，利用大数据选择更可靠的供货商。

 

（四）管理方面：质量安全管理

质量安全方面的信息系统可以说是最多的，在这里列出8类：

1、基于BIM的施工质量管理

2、工程材料质量管理

3、工程实测实量管理

4、基于BIM的施工可视化安全管理

5、机械设备的安全管理

6、深基坑工程的安全管理

7、高支模工程的安全管理

8、专项安全方案的编制及优化

 

（五）管理方面：集成管理

智慧工地集成管理

 

前面提到的系统都比较独立和零碎，我们当然希望能在一个系统里面，对众多的系统功能进行管理，这方面的工作有些公司也已经做了。我们举个例子：

智慧工地平台管理驾驶舱

 

某公司的智慧工地项目管理平台，类似一个门户网站，把本公司的应用程序集成起来，还可以把其他公司的应用程序集成起来。一个公司不可能把所有的应用程序都做好，有一些别人做好的好的系统，如果能和本公司的系统集成起来，这是最理想的。

 

三、智慧工地技术发展趋势

（一）发展的目标

解决新问题，满足新需求，提高企业竞争力

 

（二）5大发展趋势

1、应用功能将得到拓展和集成

2、将向基于数据的系统集成发展

3、将实现与企业管理信息系统（ERP）的有机集成

4、新兴信息技术将实现集成应用

5、大数据应用水平进一步提高

 

基于数据的系统集成概念图

 

如上图，智慧工地上有BIM模型、应用数据库，所有子系统都成为大的系统的一个模块，这些模块基于数据模型实现集成，也就是说，这些数据我们不需要重复录入，只需录入一次，其他模块就可以一起使用，保证了数据的一致性，也减少了重复性劳动。

 

这样的一个系统，它和企业的ERP系统要实现集成，另外还要有大数据应用系统，把累积起来的智慧工地系统的数据和ERP系统的数据放进去进行分析。

 

基于BIM的建筑工程施工质量管理

 

 

传统的施工质量管理方法依据标准和规范，相关方对主要工序逐个验收，手工填写纸介质表格，汇总、转录到计算机中输出，相关各方在表格中签认，检查条目繁多，管理人员专业水准参差不齐，易引起验收工作遗漏和疏忽，由此导致的弄虚作假时有发生，易造成施工质量失控

 

智慧工地管理系统如图所示，将新兴的信息技术进行集成，基于BIM，依据标准和规范，结合移动终端、室内定位等技术，支持提前在计算机上生成计划，现场用移动终端查看检查点，录入检查数据，自动生成检查资料，系统覆盖施工质量验收计划、施工质量验收过程、施工质量结果管理等环节，应用之后能够提高项目管理的工作效率，规范管理流程，堵住管理漏洞。

 

总的来说，智慧工地虽然已经取得了一定的发展，但它的发展还是方兴未艾，其中大有作为。