强化科技引领 打造智慧工地——郑州市奥林匹克体育中心项目施工纪实
  • 论文大小: 0.00 B
  • 浏览次数:
  • 论文评级: 3
  • 刊号: 资讯>> 信息化
  • 作者:
  • 更新时间: 2017年12月11日
  • 本周下载:
论文摘要

 

 
1 引言
在建筑行业新常态下,为积极响应国家实施优化产业结构、构建低碳能源体系、发展绿色建筑的号召,郑州市奥林匹克体育中心项目以绿色化建造、工业化生产、信息化施工为主导思想,逐步探索出一整套以信息化综合管理、项目数据集成管理、绿色建造为核心的现场智慧工地管理体系,该体系具有现场管理、互联协同、智能决策、知识共享等特点。本文将系统阐述智慧工地在郑州奥体中心项目的具体应用及可喜成果。
 
2 工程概况
2.1 项目简介
郑州市奥林匹克体育中心工程位于河南省郑州市常西湖新区,总建筑面积约57.3万m2,总用地面积32.2万m2,含“一场两馆”及配套商业,即6万人大型甲级体育场、1.6万人大型甲级体育馆、3千人游泳馆(见图1)。
 
2.2 智慧工地
智慧工地是在掌握先进信息化技术的前提下,对建设生命全周期全面感知、施工技术全面智能、各部门信息协同共享、一体化策划决策科学分析、风险智慧预控的信息化管理体系。智慧工地包含以互联网+、物联网、大数据、云计算等为依托的信息化建造技术,通过精益化管控,有效降低施工成本,提高施工现场决策能力和管理效率,实现工地的数字化、精细化、智慧化。打造智慧工地的根本目的是为了提高工程项目现场管理的信息化水平,从而逐步实现绿色建造和生态建造。
 
3 智慧工地应用
3.1 智慧工地管理体系
智慧工地管理体系的建立以工程总承包管理理念为核心,以项目现场管理标准化为基础,以数据的全周期全过程覆盖为要求,整合众多高新科技应用技术,实现施工现场管理的集成化。郑州奥体中心项目从项目精益化管理需求出发,总结出一套以信息化综合管理、项目数据集成管理、绿色建造为核心的现场智慧工地管理体系。
3.2 信息化综合管理
项目信息化综合管理是基于大数据、云端等先进技术,利用ERP管理系统、OA协同管理平台、互联网+质量管理系统、DBworld工程云平台、BIM5D项目管理平台,达到互联互通。智慧管理,是智慧工地信息化综合管理的核心要素。信息化综合管理包含项目协同管理、互联网+质量管理、BIM+项目管理三大信息化管理系统。
3.2.1 项目协同管理系统
该系统主要在ERP系统、项目管理系统和OA协同平台中实现。ERP系统与项目管理系统共用同一项目数据库,OA协同平台实现了项目数据的汇总,提供项目监控、决策。其中,ERP系统集成了项目营销管理、进度管理、合同管理、成本管理、物资(采购)管理、人力资源管理、财务管理等内容,实现了各管理模块之间的数据关联与勾稽。而项目管理系统则是集成了质量管理、安全管理、竣工管理和设备管理的综合总体性管理系统,可以有效提高项目各部门之间的交流协作能力。
3.2.2 互联网+质量管理系统
该系统建立于互联网终端,包含局、公司、分公司、项目部四级管理的工程质量管理平台,通过相关信息(以带有时间轴的照片图像为主)的采集、整理,实现工程质量全过程的实时监控,每周例行的质量检查中,将利用移动终端拍摄的现场照片和相关数据按时上传到“云平台”。机关工作人员通过后台能够及时了解项目的进展状况(见图2)。同时,通过对采集到的“大数据”进行科学分析,全面掌握项目中普遍存在的质量问题,使企业能够对症下药,彻底将其根治。
 
3.2.3  BIM+项目管理系统
1)基于BIM技术的DBWorld管理平台   应用基于BIM的多项目+多部门+多方参与的DBWorld管理平台,以实现各部门活动的横向互动、审批处理的即时协同、资源管理的系统集成和项目管理的及时受控为目标,可进行各类图文档、模型、邮件、人员、流程、通知、报表、权限等工程信息的管理和汇总,实现BIM模型管理、施工管理、质量管理、安全管理、科技与技术管理(见图3)。
 
2)BIM5D项目管理平台 BIM5D
项目管理平台是基于BIM技术的项目精细化管理工具,可以为项目的计划、物料、成本管控提供精确的模型和工程数据,并集成于平台,解决以往数据分散、难以协作管控的难题,有效协助了管理人员决策和精细化管理(见图4)。
 
3)钢结构全生命期信息化管理平台   钢结构全生命期信息管理平台是以工业化管理理念为基础,采用BIM、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术,可以帮助钢结构专业快速建立工程可视化管理体系、施工全过程追溯体系、施工质量保障体系、商业智能数据分析体系,实现了信息化、智能化的项目管理。该平台共分8大功能模块(工程计量、综合管理、库存管理、采购管理、工程管理、系统设置、生产管理、图纸管理),4大创新技术(数字化工程管理技术、基于无线射频的钢结构物联网成套技术、软件部署与虚拟技术、钢结构工程信息集成技术),功能覆盖钢结构工程管理深化设计、材料管理、工厂制造、现场安装四大阶段(见图5)。
 
3.3 项目数据集成化管理     
项目数据化集成管理平台,是将信息化的理念和技术引入建筑工地,从施工现场源头抓起,最大程度地收集质量、安全、环境、物资等关键业务数据,依托物联网、互联网,建立云端大数据管理平台,形成“端+云+大数据”的业务体系和管理模式,打通从一线操作到远程监控的数据链条,实现质量、安全、环境、材料各业务环节的智能化、信息化管理,提升建筑工地的生产水平,实现信息化管理与建筑工地的跨界融合,促进行业转型升级。
3.3.1环境与节能数据集成管理平台
1)环境监测及降尘除霾联动控制系统   对工地现场的温度、湿度、PM2.5、PM10、风力、风向、噪声等环境信息进行实时监测,并将数据传输至云平台存储分析,通过电脑、手机APP实时查看,现场设置LED屏幕进行数据显示。实现监测设备与雾炮、喷淋等设备控制联动,当PM2.5超过设定的预警值时,自动启动喷淋降尘系统,有效降低粉尘浓度,改善施工现场环境。利用信息化的科技手段,准确掌握需要降尘防霾的部位,在保护环境的同时,有效降低人工与能源消耗,达到精细化管控的效果(见图6)。
 
2)数字化水电无线节能监测与无功补偿系统   由基层电表、水表收集数据上传存储层,储存层可对能耗数据进行汇总、统计、分析、处理和存储(见图7)。将汇总后的数据结合智能限电限水系统,有效而准确地减少不必要的能源消耗。对办公区、生活区、施工现场的水电用量移动终端及控制器进行监测和控制,达到节约能源的目的。
3.3.2 安全数据集成管理平台
 
充分利用移动端应用与物联网技术,打造安全系统的数据集成管理平台,将现场安全隐患数据化,提高现场安全管控能力。
1)工地互联网远程视频监控系统 该系统能实现以下几点:①传输距离无界限,监控方便;②监控画面切换简便快捷;③图像影像存取方便;④一个设备取代了传统的画面分割处理器、控制器和录像机三大件,降低综合成本;⑤结合移动端、PC端使管理层能随时随地掌握施工现场的生产状况(见图8)。
 
2)红外热成像防火监测报警系统 本系统对项目工地的实时温度进行监测,能在监视画面上显示物体温度场,并及时上传至数据云端,根据情况对生活区和施工现场高温部位实施防暑降温工作。在温度高于临界值时报警,预防火灾(见图9)。
 
3)塔式起重机限位防碰撞及吊钩可视化系统 全方位保证塔机运行安全,包括塔机区域安全防护、塔机防碰撞、塔机超载、塔机防倾翻、吊钩可视化等,降低人工成本,提升管理效率,实现安全管理精益化(见图10)。
 
4)支模架变形监测系统 项目有2.5万m2的高支模区域,最大支模高度达33m,存在重大安全隐患。结合物联网技术,现场设置高支模变形监测系统,通过对高大模板支撑系统的模板沉降、支架变形和立杆轴力的实时监测,实现实时监测、超限预警、危险报警的监测目标(见图11)。采用高精度传感器和自动采集仪,1s内可读取最新数据。当监测值超过预警值时,施工人员能从机器上读取预警信号,监测单位及时通知现场项目负责人和监理人员,排除不利因素。
 
3.3.3 质量数据集成管理平台
秉持全面监控、严格把关、无死角的原则,将智慧工地管理手段应用在质量监察方面,打造依托于大数据、云端技术的质量管理集成平台,提高现场质量管控能力。
1)无人机遥感航拍+VR现场管控系统 利用无人机遥感航拍技术,对现场地形地貌进行分析,可直观地进行现场平面布局规划。将无人机航拍图片生成720°全景图及分度计划图,实时反馈现场形象进度及安全质量施工情况,为日常总承包计划管理提供参考(见图12)。全景相机可用于记录全景影像日志,制作虚拟样板库,制作 VR、AR 体验素材,拍摄 VR 视频等。
 
2)二维码信息管理系统 建立二维码信息管理系统,将质量安全生产管理各环节录入系统,并生成二维码公示,直观地将现场的细部工程信息呈现,避免错误的施工操作及不安全行为。将现场交底、检查信息即时共享,加强工作协同能力。
3)电子旁站系统 电子旁站仪集数码摄像、数码照相、对讲送话器功能于一身,能够对旁站过程进行动态、静态的现场情况数字化记录,用于现场混凝土浇筑与试验取样时数据与影像资料的收存,整理上传至云端数据库,加强现场质量管控力度,同时作为试验资料依据留存。
4)混凝土质量智能管控系统 大体积混凝土无线测温与智能喷淋养护系统相结合,利用智慧工地先进的传感技术、无线信息通讯技术、自动化与数字识别控制系统实时监控现场混凝土的温度、湿度,并联动喷淋系统,形成混凝土自动养护系统,降低人工成本,提高养护精度与效率。
5)点云扫描仪   由于该项目施工复杂,现场采用点云扫描仪采集现场复杂的模型数据,和设计模型进行对比分析、碰撞分析(见图13)。采集钢构模型现场数据,及时更新设计BIM模型,指导下步工序的设计、下料及安装,为日后竣工图模型提供依据。
 
6)放样机器人 项目结构复杂,存在多种曲面及非常规角度墙面,放样精度难以保证。采用放样机器人,减少人为因素干扰,更加精准高效,减少返工,缩短工期(见图14)。
 
7)钢管相贯面切割机 基于工业化、数字化生产理念,采用CNC控制系统,将项目所需切割面数据录入系统。配置等离子切割机,自动实现多重相贯线的切割和坡口的开设,具有超高的自动化程度和切割精度,能适应不同材质及各种厚度的管材,有效管控相贯面切割质量,达到精益化管控效果(见图15)。
 
8)弧焊机器人 弧焊机器人利用BIM模型得出的数据,预先设置焊接位置、运动方式 ( 直线或圆弧插补 ) 、摆动方式、焊枪姿态及各种焊接参数,也可通过示教盒确定周边设备的运动速度等,大幅提高劳动生产率(24h不间断),提高焊接质量,保证焊接均匀性(见图16)。
 
 
3.4 绿色建造
建筑领域对环境影响大,资源消耗多。节约资源,物尽其用;绿色环保,可持续发展,是建筑工程项目管理的两大重点。将传统绿色施工中“环保”“节能”两个要素与智慧工地相关的科技手段相结合,以达到绿色建造的效果。
3.4.1 屋面光伏发电节能系统  
项目中以空气能和太阳能替代传统能源,项目部楼顶安装260Wp的光伏板40块,共10.4kWp。按照平均日照峰值4h/d计算,可节约电能41.6kW·h(见图17)。
 
3.4.2 空气源热泵技术 
项目空调和热水采用空气源热泵技术,以空气作为能源,减少电能驱动。通过吸收空气中难以利用的低品位热能,提升为高品质热能,用以加热(制冷)管道中的水,再通过末端机将热气(冷气)释放掉,达到采暖(制冷)效果(见图18)。该过程中,空气源热泵能效比最高可达450%。
 
3.4.3 SBR一体化污水处理系统  
办公区设置SBR一体化污水处理系统。利用雨水收集系统、洗漱用水收集系统、污水处理系统,将提升泵与管道关联成一个完整的整体,最大限度利用水资源(见图19)。
3.4.4 装配式机房 
项目全程采用BIM技术主导设备机房的深化设计、管线优化、组织排水、工厂预制、现场装配,BIM模型达到了毫米级。工厂预制化加工后,进行现场模块化安装,实现工厂与现场平行施工,有效缩短工期,实现现场零动火、零污染的效果(见图20)。
 
3.4.5 智慧临建  
项目部以“绿色建造”为策划理念,全力打造智慧临建。办公室板房选择可周转使用的装配式钢结构板房,地面采用广场砖+透水混凝土,院内进行园林式规划,设有文化长廊,照明灯具采用LED节能型灯具,厕所、洗手池采用感应式供水洁具等。
 
4 结语
通过智慧工地的系统化集成应用,有效提高了项目精益化管理水平。在扬尘治理方面达到100%可控,能源节约率达33%。在质量安全方面,以数据化、精细化管理提高质量安全管理的精准度,实现安全事故零发生。通过信息化管理,及时反馈项目管理相关信息,提高部门间沟通协调效率,为项目科学化决策提供基础保证。
智慧工地的建设体现了建筑施工企业的创新变革,目前正处于探索阶段。随着信息技术的日渐成熟和“互联网+”战略的提出,如何打造智慧工地,实现共赢,是每个企业关注的方向,唯有结合现场施工需求,快速“融合”各种信息化管理手段,才能切实提高自身管理水平,树立良好的企业形象,为筑造更多的精品工程注入新活力。
文/中建八局第二建设有限公司 殷玉来 李永明 李 煊 张耀勤 任余阳
点券购买 点券兑换
注:如果您下载PDF文档无法正确浏览,建议您点击后面按钮下载新版PDF阅读工具 点击下载
暂无下载
  • 未经本站明确许可,任何网站不得非法盗链软件下载连接及抄袭本站原创内容资源!
用户中心
主办单位:亚太建设科技信息研究院有限公司 中国建筑设计研究院 中国建筑工程总公司 中国土木工程学会    承办单位:施工技术传媒机构
京ICP证050763号

京公网安备 110102000406-6
主编:张可文 电话:010-57368788   编辑部:010-57368789,010-57368790
广告、理事会:010-68300059,010-68330203,010-68333804   邮购及查询010-68341147  传真010-68300061
地址:北京市西城区德胜门外大街36号中国建筑设计集团A座4层   邮编:100120        Email:sgjs@cadg.cn
施工技术网群鼓励技术交流,信息交流。群号:43883790    75228828    新浪微博:@施工技术传媒机构