智能建造｜中铁四局：构建“一平台、多系统”应用模块
中铁四局集团研发的建造局构建平智慧建造平台 ，构建了“一平台 、台多多系统”的系统应用模块，实现了数据智能采集 、应用实时传递、模块智能预警 。智能中铁平台基于视觉识别技术研发了劳务实名制管理系统 ，建造局构建平可有效解决工程现场人员管理等难题；基于姿态数据的台多工作状态判定方法，研发了工程设备物联网系统 ，系统实现了工程机械智能化管理 。应用平台有利于提高工程项目施工效率 、模块管理效率和决策能力 ，智能中铁提升项目管理水平，建造局构建平实现工程项目的台多智慧化 、精细化 、智能化管理。
一 、案例应用场景和技术产品特点
（一）技术方案要点
该智慧建造平台分为 ：监管展现层 、业务应用层、数据采集层三个层次，监管展现层以“业务报表 、数据曲线 、大数据分析和模型管理”为主 ，核心是辅助决策；业务应用层以“安全、质量 、进度 、人员、设备 、环境 、物资”等业务管理为主，核心是业务数据化；数据采集层以“各类应用工具”为主 ，核心是采集智能化 、信息化 。智慧建造平台以信息化中心为物理载体 ，聚焦施工现场一线生产活动 ，实现信息化技术与生产过程深度融合；保证数据实时获取和共享 ，提高现场基于数据的协同工作能力；强化数据分析与预测支持 ，辅助领导进行科学决策和智慧预测；充分应用并集成软硬件技术 ，满足施工现场变化多端的需求和环境 ，保证信息化系统的有效性和可行性 。
智能建造平台业务框架图
（二）产品特点及创新点
1．基于多场景应用的人员管理子系统
针对工程项目劳务资源协调难 、劳务队伍难管理、考勤数据失真 、考评缺乏量化和科学依据等问题 ，研发团队综合应用人脸识别 、移动互联网 、电子围栏技术 ，自主研发了可适用于铁路、公路、市政 、房建等开放、封闭以及地下空间等各类环境的劳务实名制管理系统 ，具备无感考勤 、人脸批量识别 、人员区域定位等功能 ，实现了劳务人员进场登记 、安全培训 、上班考勤 、作业监管 、人员退场以及劳务队伍考评 、工资发放监管等全过程信息化管理 ，可帮助项目提高劳务管理效率 50% 以上 。
2．基于物联网的机械全状态监控子系统
通过借助设备物联网 、电子围栏技术和内置业务算法以及计算机械加速度值随时间变化的离散特性 ，可判断工程机械设备的实时工作姿态和机械位置 ，并自动分析任意油箱剩余油量 ，实时掌握机械的工作状态 、运行轨迹 、油料消耗 、工作时长等相关数据 。通过合理高效调配机械 ，可有效提高机械利用率 30% 以上 。
3．BI 数据抽取应用
通过 BI 工具实现对归一融合后的数据统一呈现 ，各应用数据统计和分析可使集团 、公司 、各项目的领导或决策者快速了解项目整体安全 、质量 、成本等实时信息和状态，并确保所有的施工过程信息都能和 BIM 模型挂接 ，全面提升施工过程的安全 、质量 、进度等管理工作效率。
4．质量数据可视化管理
工序质量验收过程中上传的各类检验资料、记录表、隐患照片 、检测报告等文档 、影像资料 ，经过与 BIM 模型 、EBS 构件树挂接，实现资料数据的统一管理 ，通过BIM 模型或 EBS 构件树可快速查看各类构件所挂接的相关历史资料 ，方便施工过程资料的查阅与存档 。
5．质量验收抢单制
为调动项目人员质量验收工作积极性 ，特制定抢单验收模式 ，通过发布质量验收任务 ，项目人员根据自身工作情况 ，接受已发布的质量验收任务 ，完成相应验收工作，系统将根据抢单任务完成情况 ，汇总统计质量验收工作完成数量 ，用于工资绩效考核评定的判定依据，使绩效发放有据可依。
二 、案例实施情况
（一）工程项目基本信息
苏锡常南部高速公路是江苏省“十五射六纵十横”高速公路网规划中“十五射”的组成部分 。苏锡常南部高速公路太湖隧道全长 10.79km ，其中暗埋段 10km ，马山敞开段 0.29km ，南泉敞开段 0.5km 。隧道主体结构采用两孔一管廊双向六车道结构形式 ，隧道宽约 43.6 米（净宽 40.6 米） 。项目从 2017 年年底全面开工建设，计划2021 年年底建成通车，总工期 4 年 。
（二）应用过程
智慧建造平台以 GIS 承载 、BIM 模型为依托 ，聚焦项目生产 、技术 、质量 、安全 、材料 、设备、人力资源及成本管理等 ，全面提升工程项目智慧化 、绿色化、标准化管理水平 。
智慧建造平台界面
1．人员实名制管理
本系统突破了传统劳务管理模式 ，使现场劳务人员管理透明化 、劳务考核标准化 ，劳务班组现场问题整改落实可控 ，工资发放在线监控 ，避免出现欠资行为 。
2．机械设备效能监管
通过在机械设备上安装车载北斗定位 、油料监控及九轴姿态分析等一整套终端感知硬件设备 ，实现对施工机械设备的驾驶人员 、油料消耗、运行状态 、里程及轨迹实时监控、报警等 ，清晰反映和记录车辆运行全过程状态。管理人员可通过后台监管即可全面掌握施工中车辆行驶路线 、油料消耗异常 、工作期间长时间停车 、运转时间与实际工作量不符等情况 ，为及时查找 、分析 、填补管理漏洞提供有效的决策依据 ，从而实现现场工程设备管理的扁平化与透明化 。
3．安全质量管理
本系统实现了各管理层级对项目建设全过程中的安全质量隐患排查 、上报 、监控、整治 、验证、消除 、统计和考核协同工作的闭环管理，满足集团 、公司 、项目三级安全质量管理工作和模式要求 。依托信息化平台可以实现对隐患排查治理工作的全过程动态监管 ，为全面掌控在建项目安全质量管理状态提供了科学依据 。
4．进度管理
通过采用 BIM 技术 ，将 BIM 模型作为数据载体贯穿整个建设全过程。在施工阶段通过构件编码将 BIM 模型与现场构件进行关联与挂接 ，将施工现场的进度状况 、产值进度（月度计划 、产值 、累计产值） 、主要完成工程数量等数据反映到 BIM 模型中 ，实现三维可视化进度管理 、施工进度模拟展示等 。
进度可视化管理界面
5．无人监守地磅
智慧物料管理需要在既有地磅系统的基础上改造 ，实现“无人”坚守方式 。改造后的系统由无线射频 、视频监控 、红外监控 、语言指挥、信号控制等系统组成 ，可实现车牌识别 、自动放行 、数据采集 、称重拍摄 、磅单打印等功能 ，有效防止称重作弊 ，提高出入库管理水平 。
无人监守地磅系统构造图
6．工地物联网
（1）环境监测 。平台通过接入环境监测设备 ，对现场温度 、PM2.5 、PM10、噪音 、风速监控，让管理人员及时了解施工现场的环境和管理状态 ，便于掌握管理过程中存在的环境问题，及时地采取有效措施进行应对。
绿色施工大屏界面
（2）视频监控 。根据用户实际使用需求 ，搭建一套网络视频监控系统 ，以实现对项目部大门、出入口 、物料区 、停车区 、施工区及关键重点部位（地磅 、塔吊司机驾驶舱）等实现不间断视频监控 。要求监控系统采用先进成熟的视音频产品 ，并基于监控专网的建设 ，实现远程实时浏览 、控制 、录像存储等要求。
（3）深基坑监测 。在 BIM 平台中 ，将临时工程模型、监测点模型与深基坑监测平台进行数据接口对接 ，实现实测数据与测点模型挂接 ，直观查看现场各部位监测数据情况及基坑施工安全状态。同时，系统将各参数上传至云平台 ，实现远程监管 。
7．电子沙盘
电子沙盘以 GIS 引擎为基础 ，集成项目部 BIM 模型 ，可以在三维地理信息空间对施工地区的整体地貌和工程实体进行可视化显示 。本沙盘具备飞行漫游 ，长度 、高度 、面积测量等功能 ，可集成全景照片、无人机巡检视频 、项目实时监控视频等媒体信息 ，帮助项目管理人员真实掌握项目环境信息，降低施工调查成本 ，提高方案沟通效率和项目决策效率 。
三、应用成效
“智慧建造平台”简化了现场数据采集流程和方式 ，综合运用人工智能、BIM+GIS 、物联网、数据采集等关键技术 ，提高了项目人员实名制考勤效率 50% 以上 、设备效能统计效率 30% 以上 ，安全、质量等工作管理信息化程度明显提高；基于 BIM+GIS 技术的电子沙盘 ，可实现项目“施工技术调查”线上办公 ，可视化展示现场作业情况 ，从而提高工作小计效率及作业质量 。
根据可收集到的有效数据进行测算 ，共计为项目节省人员 7 人 ，提高设备利用率 30% 以上，提高工作效率50% 以上 ，可节约成本约 150 万元 。
四 、推广应用前景
本项目通过研发 、应用“智慧建造平台” ，总结了项目级智慧化生产指挥中心建设思路 ，并编制形成《智慧项目部建设与应用指南》 ，提高了工程项目施工效率 、管理效率和决策能力 ，从而提升项目管理水平，实现工程项目的智慧化 、精细化 、智能化管理 。项目前期广泛开展了项目需求和相关技术调研 ，认真总结和分析调研成果 ，联合了相关公司及相关项目部 ，研究过程中积极讨论、测试 、试点应用，保证了研究成果的针对性、实用性 、经济性和创新性。
截至目前 ，智慧建造平台累计为企业创造经济效益2000 余万元 ，节约项目信息化建设成本约 1000 万元 。成果取得软件著作权 11 项 ，荣获中施企协“2018 年度工程建设行业互联网发展最佳实践案例” 、2019 年龙图杯 BIM大赛一等奖 、2019 年建设工程 BIM 大赛一类成果 、2019年优路杯金奖等多项大奖 。
原标题 ：智慧建造平台在苏锡常太湖隧道项目中的应用
原文见《建筑》2022年8期第59~62页
编 辑 ：张 璐