智能建造是我國建筑業綠色低碳轉型、數字化轉型的重要動力。總體來看，智能建造的發展經歷了數字化建造、信息化建造和智能建造三個發展階段。2003年國家體育場的建設引入三維建模軟件CATIA解決復雜空間結構問題，是我國建筑行業首次使用BIM技術建造的實踐。2008年昆明新機場工程中建立了我國首個基于BIM的運維管理系統，強調了工程建造中對信息的管理與應用；2012年北京英特宜家購物中心工程中搭建了國內首個基于BIM的信息化管理系統，實現了各項業務管理之間的關聯與聯動。通過數字化建造和信息化建造階段的積累，以及BIM技術、物聯網、云計算、移動互聯網和大數據的集成化智慧應用，我國建筑行業逐漸進入智能建造階段。北京槐房再生水廠打造了基于BIM和物聯網的“智慧水廠”建設平臺，實現了全生命周期的智能建造。北京大興國際機場通過融合BIM數據、GIS數據及物聯網數據，搭建智慧工地集成平臺，實現新機場工地信息化、精細化、智能化管控。

智慧工地是智能建造的重要組成部分，源于2009年IBM公司提出的“智慧地球”理念。國內對于智慧工地的研究較為豐富，已形成大量的研究成果，根據不同建筑工程施工過程中使用信息技術的不同、實現目標的不同、管理對象的不同，學者對智慧工地的定義各不相同。但總體來看，智慧工地是建立在高度信息化基礎上的一種信息感知、互聯互通、全面智能和協同共享的新型信息化手段和工程現場管理模式，是BIM技術、物聯網等信息技術與先進建造技術深度融合的產物，具有以下四個特征：

（1）聚焦施工一線生產活動，實現信息化技術與生產過程深度融合。

（2）保證數據實時獲取和共享，提高現場基于數據的協同工作能力。

（3）追求數據的分析與預測能力，提高管理者的過程預測和決策能力。

（4）集成軟硬件技術，滿足施工現場多變的需求，保證信息化系統的有效性和可行性。

建筑信息模型、射頻識別技術、計算機視覺技術等信息技術在智慧工地的應用較多，北斗、5G、人工智能等技術手段也逐步開展應用。基于信息技術的引入，建筑工人管理、施工安全管理、施工設備管理、施工生產管理、施工環境管理、項目協同管理等方面出現了一系列智能化應用，甚至建筑施工階段上、下游的供應商監管、投訴監管等也有所涉及，智慧工地的應用面逐漸擴大且趨于完善。

隨著智慧工地的發展，各地政府或行業主管部門相繼發布了智慧工地的建設及評價標準，部分智慧工地建設及評價標準如表1所示。北京市住房和城鄉建設委員會印發的《北京市房屋建筑和市政基礎設施工程智慧工地做法認定關鍵點》對智慧工地做法內容進行細化說明，并明確了智慧工地認定關鍵點；山東省住房城鄉建設廳印發的《全省房屋建筑和市政工程智慧工地建設指導意見》明確了智慧工地建設的指導思想、基本原則、工作目標、主要任務和保障措施；重慶市住房和城鄉建設委員會印發的《重慶市2020年“智慧工地”建設工作方案》將智慧工地分為三個等級，《智慧工地建設與評價技術細則》用于指導重慶市行政區域內房屋建筑和市政基礎設施工程智慧工地的建設、評價、應用、維護等工作。

表1 部分省級智慧工地建設及評價標準

“云邊端”集成云平臺，以管控云平臺為基礎，延伸邊緣計算平臺和智能感知控制設備終端，形成“云”、“邊”、“端”一體化的城建云平臺，如圖1所示。

圖1 “云邊端”集成云平臺架構示意圖

4.2 基礎設施產品體系

圖2  云平臺示意圖

圖3 智慧工地邊緣設備

（3）終端設備

最終布置在施工現場的各類終端設備是智慧工地系統得以實現的關鍵環節。北京城建集團智慧工地建設中使用的終端設備包括物聯網控制器、智能感溫探測器、物聯網防爆控制器、AI讀表器智能閘機、人臉識別設備等，如圖4所示。

圖4 智慧工地終端設備

4.3 智慧工地集成云平臺特點

基于“云邊端”架構的智慧工地集成云平臺具有以下三個特點：

（1）功能模塊標準化

智慧工地的功能模塊分為標準模塊、可選模塊和可定制模塊。三者功能依次為人員管理、設備管理、物資管理、質量管理、安全管理等基本模塊；BIM模塊、GIS模塊、檔案管理模塊、物聯網模塊等數據模塊；VR、語音識別、遙感定位、無人機建模等人工智能模塊。

（2）管理場景標準化

智慧工地的管理場景分為集團和公司端場景、項目端場景、手機端場景三部分。

集團和公司端場景均可總覽全集團或全公司的所有項目的基本情況，對關鍵數據進行統計分析，比如人員數量、大型設備數量、中標或在施項目數量及中標總合同額等，同時亦能隨時調取項目現場實時監控，如圖5和圖6。項目端場景可總覽整個工程項目的基本情況，可監測工程進度、施工現場人數、PM2.5值、施工噪音等，如圖7（a），也可監測施工現場主要出入口、材料區、塔吊系統等關鍵位置，如圖7（b）。手機端場景能夠隨時隨地查看工程項目信息，包括視頻監控、人員統計、環境監控、進度計劃、隱患排查、設備物資等情況，如圖8。

圖5 智慧工地集成平臺集團端場景示意圖

圖6 智慧工地集成平臺公司端場景示意圖

圖（a）集成平臺項目端總覽示意圖

圖8 智慧工地集成平臺手機端場景示意圖

通過構建智慧工地集成平臺中的集團和公司端場景、項目端場景、手機端場景，實現了對施工單位工程管理自上而下的完整閉環，打通了生產和管理之間的信息屏障，并做到了施工風險實時監測和預警。

（3）實施標準化

實施標準化關系智慧工地各類應用的最終落地，包括硬件設備產品、綜合布線、設備安裝調試、設備平臺對接、拆改移及維護的標準化。

作為建筑工程的重要組成部分，進一步推廣智慧工地應用，更好地將信息技術運用于工程建設全生命期，對提高工程質量、縮短建設周期、節約建設成本立竿見影；作為施工企業工程管理的重要組成部分，進一步完善智慧工地集成平臺功能，打通各獨立系統之間的聯系，對把控工程進度、輔助項目決策、提升管理效率效果顯著；作為智能建造的重要組成部分，進一步深化智慧工地建設，促進新型建筑工業化協同發展，對推進建筑業由高速發展向高質量發展過渡，加快建筑業綠色低碳轉型、數字化轉型意義重大。

返回列表