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智慧工地发展现状及应用技术研究

摘要：以行业发展的需要为推动，以技术进步为支撑，智慧工地的发展经历了不同阶段，施工效率不断提高、资源利用不断优化、为促进可持续发展以及以数据辅助决策支持，但在整体性及联动性层面仍有很大的提升空间，当前依然处于“单点智能”和“事后追查”。本文讨论借助智能设备和智能化系统结合BIM平台，建立信息化生态圈，实现工程施工可视化智能管理，提高工程管理信息化水平及安全性，并逐步实现绿色建造和生态建造。

关键词：智慧工地、物联网、人工智能、5G、技术应用

引言

随着城市化进程的加速，建筑行业的需求也在不断变化。智慧工地的概念近年不断被提及，其主要原因在于技术进步起到的支撑作用，其次是政策措施提供了政策支持和指导，最后是相关单位更加重视安全、管理效率、可持续发展等要求。我国智慧工地的发展经历多个阶段，从传统的信息技术手段，到“引入更多的传感器，再到机器学习、图像识别，一直到“5G和边缘计算阶段”实现更高速、低延迟的数据传输和前端处理，众多技术不断被应用与验证。然而，依然距离“智慧”还存在一定的差距。在联动性方面缺少有效手段，虽在“单点智能”及“事后追查”方面起到了很好的作用，但在“统一整体”及“主动预防”层面还需继续提升。

本文讨论以现有手段（如监控设备和智能化系统），结合BIM、人工智能、5G、无人机等，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，提供过程趋势预测及专家预案，实现可视化智能管理及安全性，并逐步实现“以防为主、以溯为辅”的绿色建造和生态建造。

智慧工地建设的意义

智慧工地通过多技术结合形成闭环应用，有助于优化资源利用，实现总览工地全局。为决策者提供更准确、全面的数据支持，实现第一时间知悉、第一时间锁定、第一时间生成预案。包括以下四个方面：

（1）提高效率和质量。减少人为错误和浪费，对材料和设备进行追踪和管理，优化人力资源的分配，提高工作效率。

（2）预防作用。预警潜在的安全风险，及时采取措施。保障人员安全和身体健康，减少事故的发生。

（3）减少噪音、振动、空气污染等对周边环境的影响。同时降低工地对能源和环境的消耗，推动可持续发展。

（4）帮助决策者制定更科学、有效的施工计划和管理策略，提高决策的准确性和实效性。

智慧工地的背景及发展

3.1背景简述

近年来，国家大力支持智慧工地的建设和发展。政府相继出台了一系列的政策措施，为智慧工地的建设提供了政策支持和指导。技术方面的快速发展，为智慧工地的建设提供了技术基础。同时，建筑业的规模和复杂度不断增加。传统方式已经难以满足快速、高效、安全的建设需求，需要引入先进的技术和管理手段来提升施工效率和质量。

3.2发展情况

智慧工地的发展前景广阔，早在2019年市场规模已突破100亿元，近几年市场规模持续增长。随着技术的不断进步和市场需求的不断增加，智慧工地将是未来建筑施工的主要管理手段之一。但是目前市场上各类方案参差不齐，无法形成统一整体，单一厂商无法实现全面覆盖，因此，整合联动将是智慧工地未来发展的重点方向。

智慧工地的关键技术应用

BIM在智慧工地中的作用

BIM全称是建筑信息模型，是指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的可计算数字信息，而这些数字信息能够被程序系统自动管理，使得经过这些数字信息所计算出来的各种档案，自动地具有彼此吻合、一致的特性。

基于BIM建立集成管理平台，实时查看施工现场所有细节，无需频繁切换应用系统。以BIM模型为基础，对接人工智能、物联网、边缘计算及5G技术，建立智慧工地集成管理平台，与人工智能相关联，通过人工智能对海量的工地数据进行实时处理和分析，从而得到有价值的信息和预警。例如，人工智能可以通过智能分析，检测异常行为、安全隐患或环境污染等问题，及时发出预警，对工地现场的人员进行身份验证和安全管理。与物联网对接，展示建筑、结构和设备的所有相关信息，通过数据的汇总分析，进行全面的规划和设计，包括施工过程、材料使用、能源消耗等，为项目管理提供详细的数据支持。另外，可以对工地环境如空气质量、温度、湿度等实时监测与展现。

4.2人工智能技术

人工智能涵盖范围较广，主要包含图像识别、行为分析，除此以外，还包含数据分析、智能硬件的智能化管控等，但以往与BIM结合较少，应用形态较单一，打通预警闭环的“最后一公里”缺乏有效的渠道。

智能硬件层面：如无线射频技术精准定位，通过智能芯片、手持机等设备，全范围监控和及时排查，避免影响进程，亦可保障施工人员安全。

数据分析层面：对所收集的数据信息进行快速分析和挖掘，根据得出的结果直接反馈至相应的系统，实现对项目工程类人员、设备、材料的智能化管理，更加方便项目管理人员及时了解项目的开展情况。

视觉应用层面：视频分析在时效、实时性等方面都有很强的优势，但后续的预警闭环有待提升，若结合