刘育宝张军高涛于克民郑琨
摘要：民航运行管理中心和气象中心及民航情报管理中心等4项工程利为超大型国际航空综合交通枢纽北京新机场的配套设施总建筑面积8.4万平方米。本工程采用一系列科技设备减少管理人员精力投入，准确实时统计相应数据及分析，智能管理施工现场。
关键词：智慧工地；安全管理；人脸识别；人员定位；健康筛查；VR
1成果背景
1.1社会背景
建筑行业是我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一,同时，建筑业也是一个安全事故多发的高危行业。如何加强施工现场安全管理、降低事故发生频率、杜绝各种违规操作和不文明施工、提高建筑工程质量，是亟需解决的重要研究难题。
当前建筑施工企业面临管理成本压力大、安全隐患发现难、规范操作落地难、多头监管应对累等诸多难题，传统施工管理及行业监管模式在目前人力财力投入下无法解决类似行业难题，需要借助新技术、新理念进行破局。
智慧工地解决方案同时兼顾施工方与监管单位的双向诉求，是解决当前工地管理难题的最佳方案，也是建筑行业“互联网+”应用典范。
1.2项目背景
项目总建筑面积8.4万㎡，地下室地下1层，后勤中心、运行管理中心、气象中心地上四层，情报中心、发信台地上三层，共享大厅、门卫地上一层，合同金额7亿元。本工程为超大型国际航空综合交通枢纽北京新机场的配套设施，是中国民用航空管理局为打造世界一流空管运行管理体系的“一号工程”，是新一代空管运行管理体系的重要支撑，是列入“民航十二五规划”的重点基础设施建设项目，国家“十三五”重点研发技术研究及应用计划项目，并通过与航空公司、机场、军方各种信息共享，形成协同联动、指挥高效的空中交通运行服务管理体系，增强民航空管运行保障能力，进一步提升我国民航的国际地位和影响力，建成后将是世界第三、亚洲第一大空中交通流量管理中心。
2选题理由
2.1项目定位高，影响力大
民航运行管理中心和气象中心及民航情报管理中心等4项工程，为“民航十二五规划”的重点基础设施建设项目，同时为“十三五”重点研发技术研究及应用计划项目。
2.2管理方式老旧
近年来劳动力数量及劳动力质量逐步退减，人工费激增，劳动力素质稂莠不齐，项目管理人员管理难度大，拍照记录及书面交底等管理手段不能满足实际需要，管理方式需要革新。
3管理目标与计划分解
3.1劳务方面
人员现况：常驻现场劳务工人在场数量高峰期近400人/日，突击队100~150人不等不定期随节点要求出现，人员的变动十分频繁。一卡通门禁管理存在一卡多人的情况，门岗保安及管理人员管理力度稍有松懈，劳务人员容易蒙混过关、虹膜识别门禁方式认证条件苛刻，受光线印象较大。
目标：采用技术更为成熟、先进的人脸识别技术。解决劳务一卡通一卡多刷、盗刷等管理难以监管的问题。项目部管理人员准确掌握劳务人员年龄、工种数量、工种比例、年龄梯度、实时人员数量等影响生产效率的信息，以保证工程施工过程中有足够的劳动力；
3.2安全方面
现况：现场面积达到84000㎡，并分为8个单体，结构内部临边洞口多达653处，劳务人员较为分散，危险源涉及37项，项目安全专职人员仅有4人，巡查及旁站忙于奔波，劳心劳力，工人素质良莠不齐，日常要求的正确佩戴安全帽、严禁吸烟要求落实程度较差，对现场安全交底、警告宣传熟视无睹；更有老工人师傅意识上不重视安全，认为安全管理小题大做，管理难度增大，依靠人去发现解决，力所不贷。
目标：
（1）最大限度降低安全帽、吸烟等施工工地严禁出现的违章行为的出现频率，适当减少管理人员工作精力投入；
（2）危险区域定点提醒，报警，将隐患减少至最低；机械管理方面智能认证、可视化运转。
（3）遇有安全事故，可准确定位事故发生点，以便及时组织救援，避免因救援不及时导致伤亡事态扩大化、严重化；
（4）随时掌握工人身体健康，及时劝休、劝退身体健康状态异常的劳务人员，早预防，早治疗。
（5）生命只有一次，尊重、珍惜生命，模拟事故，让工人体验事故的可怕。
（6）因材施教，查漏补缺，利用互联网形式加强安全教育
3.3绿色施工方面
现况：本工程低处北京市朝阳区，监管部门多，监管力度大，扬尘治理场地较大，裸土区域分散，且因施工流水组织及场地不理想原因导致土石方施工阶段长期存在，扬尘问题难以根治，唯有早发现，早治理；水工用水用电量较大，用电约116600千瓦时/月、用水740吨/月，对于用水用电故障的排查存在一定的困难，如漏水，一旦发生在夜间，无人知晓，等发现时，现场已成汪洋大海，不仅浪费水，而且封堵修补困难，施工作业面抽水后一段时间内因泥泞、潮湿无法施工，造成窝工。
目标：
（1）智能感知、远程摇控降尘降温除霾，将扬尘消灭在萌芽状态。
（2）实时监控水电流量，异常情况智能报警。
3.4施工技术方面
现况：施工图纸为二维，且分专业单独设计，图示虽然经过强制审查，但图纸依然存在盲点及不合理设计造成施工等待，施工拆改。先按照图纸施工再拆改无论对业主还是对结构本身都是损失及损伤，且浪费成本，浪费工期，对施工单位更是一种技术的考验，如何将损失降到最小，将不合理的设计提前整改是“技术先行”的头等大事。
目标：
（1）BIM+VR漫游
（2）可视化交底展示等
4实施策划创新点
4.1人脸智能识别大数据综合管理平台信息概览（门禁、劳务出勤分析）
进出项目的所有人员在身份录入机上放置身份证，核实身份并采集面部数据（拍照）。劳务管理人员将其归属单位及班组经行勾选后，录完成。当该人员通过闸机时，身份识别器在系统后台可自行识别当前人员是否为已录入人员，判别是否“开闸放行”
未知人员场内搜寻
可通过手机拍照，快速搜索、精确匹配出拍照画面中的人员头像所对应的数据信息，方便对人员的查询和数据记录。防止陌生人员混入现场。
4.2人脸智能识别大数据平台+人员身份轨迹智能分析系统（劳务分析及防盗方面）
现场设置监控摄像头，对路过的人员经行录像记录，以便设别身份及记录其行为轨迹，防止出现出勤不出工，并可知晓工人去向。
每天根据识别记录结果，实时生成日/周报，详细记录每天访客及场内认证人员流动情况，可与劳务实名制系统对接融合，精细化统计数据。（可分析得知劳务队伍人员实时真实数量变化，为施工组织提供可靠依据）截至目前共登记入场人数10304人，可随时调取工人入场、离场及在场内出入门禁、行为轨迹等准确时间信息，避免劳务用工纠纷。已成功解决责任区垃圾遗撒、材料互借不认，零星用工等小扯皮纠纷6起。
4.3违章抓拍（安全帽、下颚带、吸烟违章行为广播智能提醒播报推送、罚款）
可充分利用工地现场已有的所有监控点位、任意网络类型（有线、WiFi）普通监控摄像机，将图像回传对接服务器进行比对，即可实现对人脸和相关行为特征进行智能识别分析。并对违章人员进行现场实时“点名”通知提醒，该系统实现现场自动抓拍违章行为暂时为（安全帽下颌带吸烟），一键生成罚单的人工智能化管理。(后续升级增加马甲翻越护栏等行为比对项目）
①②③④
①违章记录②违章信息短信通知③违章人员身份核查④严重违章一键罚款
（自2018年4月20日-10月30日纠正安全帽违章4794次，吸烟129次，处罚46次，违章条数逐月呈递减走势）
4.4无线定位、紧急呼救系统
人员定位系统可以实现定位特殊作业及管理人员施工人员的准确位置。采用无线基站技术实时采集工人的位置信息并以轨迹的形式展示，项目管理人员可查看劳务工人实时位置，便于施工管理的及时性，劳务工人的安全保障。如遇到危险事故，受伤人员按下呼救按钮，系统自动报警推送给管理人员，以便及时组织营救。
4.5智能感应危险区域报警系统
本系统是由一对红外对射主机、处理器主机、警灯、警铃组成。与原有临边硬性防护相结合可以达到双重保障的效果。应用红外感应和红外线对射的技术，对靠近临边洞口和跨越、闯入洞口的人、物进行提醒报警以及消息推送。本系统与传统相比优点是：传统边界硬性防护虽然能起到防护作用，但无法对危险区域进行有效的划分和界定，在硬性防护受损的情况下，如有本实用新型危险区域警示系统，则可大大降低危险事故的发生。目前已成功感知21处防护栏杆松动损坏，管理人员第一时间恢复防护，从而避免了事态的进一步发展。
4.6塔吊防碰撞+吊钩可视化
高层建筑塔机一般都比较高，操作人员看不清地面情况，需要地面人员配合指挥；另一方面塔机工作过程中会出现“隔山吊”的情况，司机根本看不见吊钩情况，在上述情况下，司机操作比较盲目，工作时精神比较紧张，容易疲劳而造成严重事故。塔机在工作中，除了吊钩需要可视化外，由于塔机比较高钢绳多层缠绕，会出现乱绳的情况，因此，塔机工作中有时间也需要对起升卷扬排绳进行视频监控。塔机吊钩视频监控系统的目的就是解决塔机操作员工作时的可视化问题。截至目前现场塔吊运行良好“0”事故。
塔吊防碰撞系统信息吊钩可视化安装位置塔司室吊钩处实时视频
4.7场区无线智能广播系统
工人上下班时间播放安全教育，让工人时刻绷紧安全弦，在休息及用餐时间播放轻松舒缓的音乐，达到放松心情的目的。本项目拟在工人生活区安装12台壁挂式IP网络音柱。实现整体播放，也可以实现对单个或多个区域组合进行播放；
广播天气、通知、预警等；紧急广播，紧急事故情况发生时，能及时播放紧急广播信息。分控管理：管理人员和领导无需到机房可以在自己办公室通过登录广播系统管理页面或手机APP进行通告播放、喊话，通知发布和管理；
提醒安全违章、通告、闹铃等5万多次，长达375小时。
广播系统音柱手机远程喊话界面
4.8生活区WIFI+在线安全教育管理系统
工人用APP答的每一道题目都附有数据标签，每天在线管理后台都会统计分析收集上来的答案，将错误的题目分门别类，以图表的形式表现出工人在哪个方面存在安全知识盲点，项目部可以根据真实的数据有针对性地加强安全教育培训，提前规避风险。答安全教育试题，免费WIFI上网，提高工人安全意识，丰富业余生活。
注册上网人数570人次，答题9857次，平均正确率65.32%.
4.9VR安全教育
VR体验设备模拟场景
模拟再现危险事故，体验危险事故时的感觉，提高人的安全意识。体验人数9750人次。
4.10健康筛查机器人
健康筛查机器人可对现场管理及施工人员进行健康筛查及管理。健康筛查机器人使用了光谱检测技术、脉搏波检测技术、生物电检测技术、中医数字诊疗技术及大数据聚合算法技术。全方位的体检报告结果，可以有效的帮助现场人员进行健康管理，可以有效的防止和减少项目因为健康问题导致的人员缺岗情况。目前累计体检人数9865人，筛查出高血压等工人49人，及时送就医院3人，劝休45人次，劝退57人。
4.11扬尘+噪声+温度检测仪器+显示屏
通过实时数据记录分析智能开启（雾霾、扬尘、高温天气）42次。
4.12喷淋系统
该控制系统通过软件及4G网络实现对喷淋系统(雾炮、塔吊喷淋、道路喷淋）联动，以达到手机端随时随地控制的目的。
系统由云端控制服务器、智能控制器、无线接收模块等软硬设施组成，操作便捷、智能降尘、节省人工，支持手机app、网络访问、内设权限访问，与扬尘、温度检测系统联动，达到报警阀值自动开启。开启及时，成功迎接各类雾霾扬尘检查、巡检430余次。
4.13水电无线节能监测及能效管理系统
本系统主要由数据采集层通过电能表、能量表、水表等获取各回路的电耗及其相关电力参数、能量消耗和水耗等能源信息。再由数据传输层把能源数据转换成TCP/IP协议格式上传至节能管理监控系统数据库服务器。数据存储层可以对能耗数据进行汇总、统计、分析、处理和存储，由数据展示层对存储层中的能耗数据进行展示和发布。
4.14水电无线节能监测及能效管理系统
界面主要包括各种报警信息的汇总和统计，包含了过载、短路、跳闸、断电、线缆被盗、火灾漏电及安全漏电等报警条目，目的是为了方便统计保障信息，以便后续管理。消除过载引起的高温32次，漏水4次。
4.15BIM+VR漫游
BIM专职工程师1名，全员BIM建设，目前已有BIM+4D施工模拟演示2套版本，结构/机电模型建立（碰撞）1套，屋面钢结构碰撞1套，复杂节点BIM技术交底7份。可视化交底，主导设计优化项目。对项目策划及施工方案、设备选型等起到重要作用。
4.16二维码技术（可视化交底）
二维码贴在建筑的各个构件中。只要拿出手机扫一扫，就会出现详细对应的构件信息，可替代传统的标识牌及多种纸质、电子资料。二维码可以进行高密度编码，信息容量非常大，还可以把图片、声音、文字、签字等以数字化的信息全部收录在一个个小小的二维码中。能把各个构件的CAD施工电子图、检测报告、整改单、操作流程以及构件的生产厂家、大小、属性等信息全部都录入到二维码中。通过扫描二维码了解并学习对应的施工工艺具体规范要求和操作流程。可节约成本，可替代传统的标识牌及多种纸质、电子资料。
4.17彩云天气
查看云图提前24小时知道未来天气，规避雨天混凝土浇筑4次。
4.18智慧标养室
设置恒温恒湿检测仪，保证标养室得温度和湿度得同时，采用温感湿度探头推送标养室数据事实传达给实验员手机，以保证因断电、断水等其他意外情况导致得温度湿度不达标。及时解决温度不达标2次，湿度不达标3次，间接保护标养试块27组。
5、效果总结
5.1安全方面
人员的不安全行为、机械的不安全状态被24小时不间断监控+智能提醒。极大的减少了管理人员的重复性人力及精力投入，萌芽状态的隐患得以及时消除。为工程的生产安全环境提供了可靠保障。
5.2绿色施工方案
喷淋智能开启，自动洒水降尘，高效率低消耗除尘降噪。太阳能路灯、空气能热水器、智能空调、智能烟感报警等设备自动感应开启，系统运转良好。
5.3生产劳务方面
人脸识别功能大放异彩，工人出勤、在场数量、工种比例等一目了然，方便施工安排。
5.4技术方面
BIM+VR沉浸式漫游体验，机电与结构碰撞测试，节约工期及成本投入。
伴随智慧工地应用技术的融入，使得现场各项管理工作更加方便，为现场工人带来了智慧化的应用便捷和福利，同时并没有增加管理人员的额外精力投入，因此得到了项目参建各方的支持和认可。
5.5社会效益
目前已有小型观摩学习团队来我项目进行学习，业主及监理单位自行邀请各自单位领导人到访考察，业主主动联系新闻记者对我项目的智慧建设经行专项报道。政府单位的数次检查中亦给于高度赞扬。
5.6经济效益
目前未发生一起安全、质量事故，未发生一起劳务纠纷，未受到一次政府单位经济罚款，即便是劳务用工紧缺的时间段，项目工人数量也比周边工地用工比例大。由于投入设备可周转使用，因此暂不计算带来的经济效益，但从另一个方面则极大的减少了意外以及不确定因素带来的损失；从管理角度出发，本项目管理手段的变革，节省了门卫3岗，9人、安全巡查员4人，省去了7个月的人工统计记录表格37份，节约人力费用约60余万。
6结语
依托民航三中心项目的智慧工地应用成果，对现场的管理方式有了实质的变革，用数据说话，用数据分析，用数据调配。科技手段的运用对现场管理更加滴水不漏，对现场的问题处理更加准确、及时。科技变革管理，智慧融合建筑，相信不远的将来，科技的进步使得建造更为简易快捷，当图纸设计出来的那一刻，一座建筑井然有序的自动拔地而起……。