住建部推荐典型案例：智慧施工如何创新解决施工现场疑难杂症？

来源：住建部，预制建筑网整理编辑，转载请注明出处

经企业申报、地方推荐、专家评审，住房和城乡建设部确定并发布第一批124个智能建造新技术新产品创新服务典型案例。目的在于总结推广智能建造可复制经验做法，指导各地住房和城乡建设主管部门及企业全面了解、科学选用智能建造技术和产品。此次发布的典型案例中，有 20项自主创新数字化设计软件创新服务案例，29项部品部件智能生产线创新服务案例，42项智慧施工管理系统创新服务案例，20项建筑产业互联网平台创新服务案例、13项建筑机器人等智能建造设备创新服务案例。 现分批次针对 124个智能建造新技术新产品创新服务典型案例做详细介绍，本期为 智慧施工管理系统创新服务案例（二）：

1、隧道施工智能预警与安全管理平台在新疆维吾尔自治区东天山隧道的应用

2、复杂空间结构智能建造技术在国家会议中心二期项目的应用

3、全景成像远程钢筋测量技术在河北雄安新区宣武医院建设项目的应用

4、大连三川智慧施工管理系统在大连市绿城诚园项目的应用

5、辽宁省沈抚改革创新示范区全过程咨询服务项目管理平台

6、吉林省工程质量安全手册管理平台

（一）案例简介

本案例通过应用隧道施工多元信息智能预警与安全管理平台， 实现了隧道施工有害气体自动监测、施工现场人员定位与考勤管理、施工信息和监测数据同步、灾害智能预警与应急预案、低温环境下的气候参数自动监测采集 等功能，解决了隧道工程施工作业环境复杂，施工安全风险高，监控和预警滞后等问题，提高在复杂严苛工况下的智慧化隧道施工水平和施工监测效率，有效保障隧道施工安全顺利实施。

 

（一） 技术方案要点

本平台由 多元信息自动采集、动态风险管理与分析预警和网络动态虚拟隧道施工 三部分构成，通过自动监测、实时预警、风险管理等系列技术手段解决复杂条件下隧道施工的技术问题，提高抗风险能力。平台的体系架构如图2所示：

图2   平台体系架构图

平台 由“链”基本单元构成 （如图3所示）。其中 “链头”为网关基站，负责“链”与云端服务器的通信；“链身”为传输基站，起信号中继作用；“链关节”由采集基站连接传感器、水准仪、全站仪等设备。

图3   平台“链”结构单元

（二） 主要成果及关键技术经济指标

本平台获得相关成果包括授权发明专利6项、实用新型专利13项、软件著作权27项、发表论文24篇(SCI/EI12篇)、出版专著1部，编制国家行业标准及团体标准2部，获得包括北京市第五届发明创新大赛金奖等各类奖8项。

（ 三） 平台主要特点和创新

本平台具有5个突出特点： （1）信息采集综合化。 集成传感器信息、人机定位信息、突发事件监控信息采集等，实现施工信息采集与综合分析。 （2）决策管理信息化。 集成多元信息采集、安全风险管理、安全预警及应急救援等功能，实现智能的决策管理。 （3）数字孪生可视化。 将高风险的隧道及地下工程施工过程真实的模拟到网络平台上，构建数字孪生隧道。 （4）灾害预警智能化。 通过隧道施工监控、地质超前预报以及灾害事件监控，实现隧道施工灾害的全天候智能预警。 （5）应急反应联动化。 结合专家经验和安全提示信息，四级预警及应急预案，形成联动反应的应急响应机制。

平台的主要技术创新体现在以下几个方面：（1）基于“链”结构的不同系列，功能基站的有机组合，快速构建不同需求的隧道信息传输骨干线路，通过复制“链”或组合“链”解决各类不同的隧道技术需求。（2）构建了“网络动态数字孪生隧道施工场景”，将网络动态隧道施工的勘察、设计、施工数据与真实的隧道施工信息化同步，对施工现场进行远程交互操控。（3）构建了“上行信息、下行指令，交互有序、快慢有度”的“心跳”机制，仿真人体的“心率”功能，建立了紧急应对灾害的快速反应机制。

（四） 与国内外同类先进技术的比较

相对于国内外同类的技术和产品，本平台有3点优势：（1）将多元信息采集、综合分析、实时预警有机融合， 实现“综合智能预警” ；（2）采用以监测点基本属性为最小单元的“四色预警的风险管理方法与技术”， 构建了“网络动态虚拟隧道”，与实际隧道施工的实时同步； （3）通过隧道施工“监控量测全面自动化”， 建立并实现隧道施工各职能部门的“紧急应对灾害联动响应机制”。 本平台在功能方面更为综合，具有多元信息安全预警、人员设备定位管理、实时自动监测、数据处理与专业分析、三维可视化展示与交互等多种功能。本平台具有更广泛的适用性，可用于隧道、桥梁、道路、地质灾害、滑坡 、大坝、地表构筑物等各种目标体及各种复杂环境的全天候实时监测和突发事件预警与应急响应管理。

（五） 市场应用总体情况

平台主要应用于信息化施工与安全保障、地下工程突发事件预警与应急响应（过程灾害预警）等方面， 适合于隧道、桥梁、道路、地质灾害、滑坡、大坝、地表构筑物 等各种目标体及各种复杂环境的全天候智能实时监测预警与安全管理。平台已在北京108国道南村隧道、陕西省包家山隧道、北京地铁大兴线、北京怀柔头道穴隧道、新疆东天山隧道等多个项目中成功应用。市场应用情况表明，平台对地下工程施工现场全方位高效直观管理、提高施工过程的安全度等能够发挥重要作用。

（一） 工程概况

隧道施工多元信息智能预警与安全管理平台的应用以新疆维吾尔自治区东天山隧道项目为例，该项目位于新疆维吾尔自治区哈密地区，隧道单洞长达11.775公里，是G575线巴里坤至哈密公路建设项目控制性工程（如图4所示）。隧道区域地形、地质条件、水文及气象条件复杂，地处高海拔地区，地震烈度高，隧道保温抗冻要求高，隧址区不良地质问题突出。同时，作为天山寒区特长公路隧道，具有“长、大、高、寒”的显著特点，是目前国内设计施工难度最大、风险最高的公路隧道之一。 

图4东天山特长隧道建设工程

（二） 平台部署安装

本案例根据东天山特长隧道的实际情况制定了以下部署方案（如图5所示）：隧道洞口为人员考勤区域，洞口到隧道施工掌子面为人员定位区域，每隔100米布设一个传输基站完全覆盖整个隧道。在隧道施工掌子面等危险区域，安装数据采集基站和相应传感器，传输基站的安装间距减少到30米，以提高人员定位精度。洞口安装网关基站，通过GPRS网络或者以太网口连接到远程数据管理中心。

图5   平台部署方案

平台主要硬件设备安装包括：网关基站安装、数据传输基站和数据采集基站安装，以及主要监测传感器安装等（如图6所示）。其中，网关基站设置在隧道洞口，置于网络信号相对较强位置。数据传输基站安装在隧道内，以每隔250米的间距进行布设。采集基站和有害气体监测传感器则安装在隧道掌子面附近开挖台车上。

图6  平台主要硬件设备安装

平台服务器和软件系统部署按照分布式数据处理的设计，将系统应用、基础数据库、电子地图部分集成在同一个服务器上。结合东天山隧道项目公司现场网络化视频监控，构成施工现场实时可视化和多元信息智能预警与安全管理的智慧监控系统（如图7所示）。

图7 平台服务器和软件系统的部署

（ 三） 平台应用

1．隧道施工掌子面附近有害气体自动监测。东天山隧道进口段独头掘进超长和穿越断层距离累计长，在隧道施工掌子面附近极易产生有害气体。因此，本案例在东天山隧道施工工作面附近安装有害气体监测传感器，对CO（一氧化碳）、CH4（甲烷）、瓦斯等有害气体浓度进行24小时不间断自动监测，保障施工安全。如图8所示：

图8东天山隧道施工掌子面附近有害气体监测

2．基于物联网的隧道施工现场人员定位与考勤管理。由于东天山隧道单洞长达11.775公里，施工现场区域广，人员分布分散，隧道内通信盲区增大，难以实时定位人员及作业轨迹。本案例采用Zigbee等多种物联网定位技术，实现隧道现场的人员实时定位和作业轨迹同步跟踪。平台的考勤系统自动统计生成每日考勤、每月考勤报表，人员定位信息经过处理后生成人员分布图表和在洞内的运动轨迹，通过在隧道俯视图的图例动画直观显示和查看隧道内人员和设备的考勤、定位和预警等综合信息（如图9所示）。

图9  东天山隧道施工人员考勤定位综合信息显示

3．数字孪生隧道施工信息和监测数据同步。东天山隧道由于存在隧道单洞涌水量大、反坡排水、超长距离通风等问题，隧道施工难度和挑战极大。本案例采用数字孪生技术，实现隧道断面、围岩和支护等施工信息和现场监测、自动预警信息实时同步，大大降低施工难度。

首先，平台利用东天山隧道内轮廓设计相关数据，由虚拟仿真平台对隧道进行三维断面建模并进行隧道线形绘制，如图10所示：

 

其次，进行隧道基本信息绘制和围岩分级信息绘制，包括隧道概况、大事记、勘察设计与施工信息等，同时绘制围岩分级地质特征信息,如图11所示：

 

根据隧道不同区段围岩级别设计的初支类型和不同区段设计的二次衬砌类型进行隧道支护信息绘制，如图12所示： 

图12  东天山隧道衬砌信息绘制

最后，远程数字孪生隧道通过客户端访问服务器上的数据库，获取和显示现场监测的实时数据，对监控量测数据显示参数设置，并在虚拟隧道中行进和漫游，在检测点的里程位置打开数据显示窗口，查看检测点的数据。同时，将人员和设备的实时定位信息与周边环境和里程信息相结合，进行3D可视化展示，如图13所示:

  图13数字孪生隧道的数据同步及人机设备状态3D显示

4．灾害智能预警与应急预案。东天山隧道隧址区域存在大规模高压富水断层，洞口浅埋软弱破碎围岩段落长，施工风险等级高。本案例基于四色预警机制，根据不同测点预设标准值或阈值，综合预警级别、预警内容、处置措施、多种指示信息提示等进行洞内、洞外的联动反应，实现智能预警。同时，通过制定施工应急预案、智能响应与灾后救援技术，建立软硬件结合的网络化灾害应急响应机制，降低隧道施工风险。如图14所示：

图14平台灾害智能预警与应急预案

5．天山寒区低温环境下的气候参数自动监测采集。东天山隧道位于天山寒区，隧址区海拔高度2000米以上，年最低气温零下32℃，最大冻深2.53米，无霜期仅134天，冻害防控、风吹雪防治及隧道防冻保温要求高，隧道施工连续跨越四个冬季，施工环境极为恶劣。本案例在隧道进口、出口、1#斜井和2#斜井施工入口处建立4座气象监测站，实现风速、风向、温度、湿度、光照度、大气压力等环境参数自动监测，为施工建设提供全方位的气候信息,如图15所示:

图15 天山寒区低温环境下的气候参数自动监测采集 

（一） 解决的实际问题

1、提高隧道施工监测的数据实时性。 平台解决了隧道施工过程中,当监测数据较多的时候,其处理分析过程较长,经常出现无法满足监测信息及时反馈的问题，尤其是对隧道工程中地质复杂、数据传输网络不够稳定的地段,平台通过采用多网络数据融合技术，保证监测信息得到及时有效反馈,在隧道施工过程中及时发现险情，并及时发出预警，避免出现安全事故。

2、改善隧道施工监测数据管理的易用性和直观性。 随着隧道施工监测数据越来越复杂，传统的二维监测方式在数据处理方面越来越困难，风险监控和预警信息不直观，监测结果易出现较大差异。本平台通过建立数字动态孪生隧道，将隧道施工现场复杂的监测数据实时同步到网络三维动态数字孪生隧道中，将二维的交互方式提升为三维可视化交互，解决了二维监测系统存在的人机交互界面复杂，数据显示抽象，容易产生误判和迟滞等问题。

3、提升隧道施工监测对野外作业环境复杂化和多样化的适应能力。 本平台针对东天山隧道的“长、大、高、寒”的工程特点，结合数字孪生隧道和物联网技术，通过平台功能的科学组合，解决了该项目建设中数据传输网络单一、施工人员考勤管理与人员定位难以实施、以及寒区天气及复杂施工环境下的智慧施工监测等问题，为隧道施工的安全顺利实施提供了重要的保障。

4、建立灾害智能预警与应急预案联动机制。 多数隧道施工监测侧重于对施工过程中灾害的预警，应急救援预案方面则关注较少。本平台基于四色预警机制，通过制定隧道塌方、突水突泥、瓦斯和岩爆等施工应急响应与灾后救援预案，建立软硬件结合的网络化灾害智能预警与应急响应联动机制，从而解决了实际应用中发现险情时灾害预警与灾后救援的联动性问题。

(二)实际应用效果

平台在东天山隧道工程应用中，通过建立数字动态孪生隧道，将复杂的监测数据直观化，将二维的交互方式提升为三维可视化交互，改善了东天山隧道监测数据管理系统的易用性和直观性，有效提高隧道施工监测的效率，保障隧道施工的安全顺利实施。

 (三)应用和推广价值

在工程实用性方面，平台通过数字孪生隧道与施工现场数据的实时同步，实现在复杂工况和严苛恶劣的工作环境下实时掌握现场真实信息，降低地下工程施工引发地质灾害风险，提高施工监测效率和安全水平。尤其是对于城市地铁隧道工程，平台在保护地铁、保障人们生命安全以及整个城市的交通体系安全中起到重要作用，具有很大的工程应用价值。

（一）案例简介

针对国家会议中心二期项目复杂空间结构施工，北京建工集团总结多年大型土木工程结构健康监测工程经验，引入BIM、云计算、云存储、人工智能等多项新技术， 自主研发大跨重载结构卸载过程监控系统及基于北斗系统的曲面滑移监测系统，在此基础上创新应用三维激光扫描及建筑机器人，形成一套适用于复杂空间结构的智能建造技术， 保障施工精度及安全，有利于提升复杂空间结构体系设计、施工及运营水平。

（一） 技术方案要点

复杂空间结构智能建造技术以大跨重载结构卸载过程监控系统及基于北斗系统的屋面滑移监测系统为主，辅助应用三维激光扫描及建筑机器人，集BIM技术、云平台技术、互联网+等技术于一体。

总体思路参照“人体神经系统”，采用无线传输技术、太阳能功能、低能耗光电仪器等硬件，以及数据云存储、云计算等软件，自主开发用于大型重载结构卸载过程和屋面滑移的三维可视化动态监测平台，采用模块化设计，包括传感器系统、数据采集系统、数据库管理系统、安全预警系统、安全评估系统、三维可视化动态显示系统，每个系统模块完成一个特定的子功能，获取施工阶段各工序下结构全尺度、全时段、高精度的实测数据，解决了传统建造模式中存在的依赖于管理者和技术人员的经验、缺乏科学系统的方法、时变性高等问题，为建筑工业化转型和发展提供解决思路。

图1 总体思路

大跨重载结构卸载过程监控系统采用自动化数据采集系统方式，综合应用BIM技术、云平台技术、互联网+技术相结合的全自动监测系统，通过与数值模拟模型对比分析获取结构全过程安全状况分析与评定，定量控制卸载施工的安全和质量，以无线监测为主建立结构健康监测系统，集成安全评估方法和应急响应策略，实现钢结构长期监测和数据分析。

基于北斗系统的曲面滑移监测系统采用无线传输、太阳能、云存储等新技术，具有毫米级定位精度、双天线高精度航向测量等特点，可实现屋盖滑移全过程变形控制，保证施工顺利进行，且结构变形和拉索内力均满足设计规范要求，在结构监控与评估、设计验证和研究等方面具有重要意义。

三维激光扫描模拟预拼装，保证钢桁架构件的加工精度，并可对钢结构安装成果进行三维激光扫描变形监测，校核施工安装误差，确保结构质量安全。此外应用焊接机器人进行弯曲箱型构件焊接作业，采用了埋弧自动焊行走轨道改装技术，解决了弧状箱形构件焊缝外观质量不稳定难题。

（二） 创新点

1．自主研发“大跨重载结构卸载过程监控系统”，实现结构全尺度、全时段、高精度实测。 通过开发无线传输和云存储的自动化监测平台，研发与应用自感知自预警智能台架，采用自动化监测平台和自动报警预警APP相结合的方法实现台架使用过程中的报警预警，获取施工过程中关键受力构件应力的演化规律，数据采集到判别反馈的时间间隔小于30秒，采样频率可达上千赫兹，系统可定量和全天候值守，实现数据实时显示和自动报警，获取结构卸载全过程的关键数据，为施工安全提供坚实的数据支撑，为钢结构施工监测提供了新的解决办法。

2．自主研发“基于北斗系统的曲面滑移监测系统”，实现秒级响应、毫米级精度。 北斗系统具有毫米级定位精度、双天线高精度航向测量等特点，采用组合导航算法，自动化获取滑移全过程位置信息，实现对屋盖滑移全过程实时监测，为后期结构变形监测提供有效依据。

3．采用焊接机器人应用于弧形杆件，实现弧状箱形构件精细外观焊接。 针对弯曲箱型构件的形式，对常规埋弧自动焊行走方式进行改装，克服了常规小车埋弧自动焊无法焊接弧形箱体杆件的难题，解决了弧状箱形构件焊缝外观质量不稳定难题。采用焊接机器人进行施工，减少人工，提升施工效率。

（三） 竞争优势

与传统的复杂空间结构施工过程监测及国内外类似监测技术相比，北京建工集团对复杂空间结构智能建造技术的应用研究，利用物联网等技术 实现了相关参数的采集、传输、存储、分析和反馈的自动化，并可通过三维可视化平台进行直观展示，利用北斗系统有效解决因卫星信号失锁导致的定位结果中断等情况，进一步优化了在楼群、隧道和高架桥等复杂环境下定位定向输出的连续性和可靠性，形成了一套系统的适用于复杂空间结构体系的施工过程监测与运营健康监测方案。 国内外的类似技术往往只能实现系统平台的一个部分，如数据为人工采集、显示为图表显示等，对于施工过程运营控制都有所欠缺。

（四） 应用场景

复杂空间结构智能建造技术适合超大、超长、超高、超复杂的工程施工控制，在现代体育场馆、展览馆、航站楼、高铁站中可得到广泛的应用，施工过程监测与运营健康监测方案也可为楼群、隧道和高架桥等复杂环境下的施工过程监测与运营健康监测提供有效的技术支撑及系统的技术指导案例。

（一） 案例基本信息

复杂空间结构智能建造技术的应用以项目为例，项目位于北京市奥林匹克中心区，总建筑面积408408.2㎡，功能定位是国家“一带一路”倡议的落地平台，首都“国际交往中心”的核心项目，同时也是冬奥工程，承担2022年冬奥会期间的MMC（主新闻中心）转播功能，是所有冬奥场馆中开工最晚、体量最大、任务最重的项目。

图2 项目效果图

项目地上采用超长大跨重载多转换复杂结构体系，为长456m，宽144m，高45m的纯钢结构；屋面结构采用超长上凸式张弦杂交拱壳结构形式，整个屋盖结构长度为252m，跨度72m，最高点51.850m，总重约7000t；项目整体工期紧，施工难度较大。

图3 项目复杂空间结构示意

（二） 实施内容

1．大跨重载结构卸载过程监控系统。国家会议中心二期项目采用超大无柱空间卸载是国内首次大面积楼板混凝土共同参与受力的钢桁架卸载，通过自主研发大跨重载结构卸载过程监控系统，布置多达403个位移、应力等监测点，实现数据实时采集、传输、存储和分析功能，通过实测数据与数值模拟模型对比分析，获取结构全过程安全状况分析与评定，并通过对施工阶段各工序以及服役阶段各时间维度下的结构全尺度、全时段、高精度实测，为施工安全提供坚实的数据支撑。

图4项目卸载施工监测平台图

（1）监控系统功能。大跨重载结构卸载过程监控系统以BIM技术为依托，集成了安全评估方法和应急响应策略，可定量把控卸载施工的安全性和质量实现；通过4G传输至云端存储和分析，当卸载过程中出现异常时开发的客户端可实现报警预警。

图5 卸载监测平台功能展示

（2）监测点布置与数据采集。选取主次转换桁架应力及变形较大的弦杆和腹杆、钢柱及临时支撑进行应力监测，现场监测点布置多达403个，获取各项数据，并与安全预警系统、安全评估系统进行数据交换，提供所需的各类报告和信息。

图6 数据采集系统与传感器通讯方式

图7 监测系统安装

（3）数据对比分析。在施工过程中，通过日常监测获取结构杆件的应力和变形相应数据，再通过实际检测结果与仿真计算结果相比较，验证仿真计算的准确性，保证施工过程中结构安全和施工质量。

图8 数据对比分析

2．基于北斗系统的曲面滑移监测系统。本项目屋面为超长上凸式张弦杂交拱壳开合屋盖结构，项目自主研发“基于北斗系统的曲面滑移监测系统”实现了秒级响应、毫米级精度，自动化获取滑移全过程位置信息，实现了索承网壳从加工至最终完成全过程变形控制，施工精度远高于国家规范要求，并形成一套系统的适用于该种新结构体系的施工过程监测与运营健康监测方案，为类似工程的设计、施工、运营提供借鉴，使公司在以后类似项目的竞争上处于有利地位，掌握主动性。

图9 基于北斗系统的曲面滑移监测系统

（1）监测系统功能。监测系统包括传感器系统、数据采集系统、数据库管理系统、三维可视化动态显示系统、安全预警系统、安全评估系统。其特征在于：可实现各监控传感器数据实时采集、接收到数据如果有异常，通过多种手段报警（弹出告警窗口、邮件、短信等）、并实现将数据上传到云服务数据中心，监测中心根据接收到的大量数据对传感数据进行显示、并进行数据分析、安全评估与预警。

图10 系统框架

（2）监测系统实施。通过仪器选型、仪器标定、安装和保护、线路优化布置等环节，确保仪器的精准安装。

图11 系统安装

（3）数据对比分析。北斗监控系统在正常工作状态下采集数据稳定正常，所有测试点位均能看到数据随着拉索施工的变化而变化；在整个拉索变化过程中水平一直处于0mm位置上下波动状态，波动差值为毫米级别；拉索二次张拉相对起拱值定量可控，实测数值与理论分析相差3%，张弦梁拉索施工控制良好。

图12 数据对比

（4）结构健康监测。在结构运营期，将BIM技术与结构健康监测技术结合，把结构健康监测获取的结构健康状态信息加入到BIM（建筑信息模型）中，可以直观、形象显示结构的健康状态，便于及时识别结构整体与局部的变形、腐蚀、支撑失效等一系列的非健康因素和采用措施，可以更加全面、有效进行结构运营期的管理。

3．三维激光扫描及建筑机器人

（1）三维激光扫描模拟预拼装。对工程14.2m～20m桁架层全部采用工厂三维激光扫描模拟预拼装，保证钢桁架构件加工精度，并对钢结构安装成果进行三维激光扫描变形监测，校核施工安装误差，确保结构质量安全。

图13 三维激光扫描技术应用及数据处理

（2）焊接机器人焊接弧状箱形构件。国家会议中心二期项目焊接质量要求高，焊接填充量巨大，钢柱最大截面2.2mx2.2m，钢梁最大截面高度2.3m，最大板厚80mm，屋顶花园拱壳弧形箱体杆件累计焊缝长度约22000多米，针对项目现场焊接特点，选用锂电池有轨焊接机器人进行大截面厚板焊接作业。针对本工程弯曲箱型构件的形式，改装了小车式埋弧焊的轨道系统，形成了弧状箱形构件精细外观焊接技术，克服了常规小车埋弧自动焊无法焊接弧形箱体杆件的难题，解决了弧状箱形构件焊缝外观质量不稳定的难题。

焊接机器人的效率是手工焊的3倍，大大提升了施工效率，可完成高效仿人工行走焊接，焊缝成型后，外观平整一致且无需打磨，UT检测合格率可达到95%，促进建筑钢结构焊接技术升级，改变现场焊接管理。

图14 焊接机器人应用

（一） 解决的实际问题

随着现代建筑对功能性和美观性的要求不断提高，复杂多样的建筑不断出现，对施工带来巨大挑战，针对复杂空间结构的施工过程监测和结构运营健康监测是建筑行业面临的重大难题，国内外相关技术在数据采集、数据显示等方面均有所欠缺。

为解决建筑行业这一问题，北京建工集团从实际需求出发，通过 物联网和云平台 的引入，实现 数据采集、传输、存储、判定和反馈的自动化， 并通过 三维可视化平台 进行展示， 定量把控重要施工过程的安全性， 并通过实测数据与仿真计算结果的对比来确定施工质量， 实现质量落地的有效可控 ，在结构运营期，将结构健康监测获取的结构健康状态信息加入到建筑信息模型中，直观形象地显示结构的健康状态，该施工过程监测与运营健康监测方案可为类似工程建设提供参考借鉴。

（二） 应用效果

1．经济效益。 一是采用施工现场锂电有轨焊接机器人， UT检测合格率可达到95%； 二是自主研发大跨重载结构卸载过程监控系统、基于北斗系统的曲面滑移监测系统为项目施工安全提供坚实的数据支撑， 避免施工风险，减少安全隐患带来的施工成本； 三是利用新技术实时、全过程、自动传输等特性 实现了传统监测手段无法实现的精度及时效要求 ；四是力学分析、结构优化及结构健康监测系统应用的过程及方式具有潜在长期经济效益。

2.社会效益。 一是施工现场自动焊接技术的应用，减少对高级焊工的依赖，提高焊接效率及焊接质量，积极 促进了建筑钢结构焊接技术的升级，改变了现场焊接管理模式， 应用前景广泛。二是实现对屋盖施工的全过程实时监测， 提供了此种结构形式滑移全过程的关键数据， 并为后期结构变形观测提供有效依据，避免人工操作的安全隐患、精度误差及延迟，为钢结构施工监测提供新的解决办法。三是与现有各类技术相比，本项目采用的 智能建造技术可促进复杂空间结构体系设计、施工及运营水平的进步提高 ，融合减员增效、精益建造理念，为建筑工业化发展做出贡献。四是项目智能建造技术的应用， 可为超大、超长、超高、超复杂的现代体育场馆、展览馆、航站楼等建筑的施工提供可复制推广经验， 施工过程监测与运营健康监测方案也可为楼群、隧道和高架桥等复杂环境下的施工过程监测与运营健康监测提供有效的技术支撑及系统技术指导案例。

（一）案例简介

全景成像远程钢筋测量技术是工程质量安全监管的辅助手段，有利于提升施工智慧化监管水平。通过该测量技术可以实现以下功能：一是 测量施工作业面上的钢筋间距或直径等，测量结果可以与CAD图纸进行比对； 二是 自动识别楼层、查看工程进度、自动推送巡检任务； 三是 自动扫描、全景拼图、云端存储以及对工程进度可以溯源； 四是 标定测量水泥浇筑前后厚度; 五是 实现深基坑、高支模监测目标现场实景可比对图像定位功能。

（一）技术方案要点

全景成像远程钢筋测量技术 采用单目高分辨率变焦摄像机，利用激光、云台协同完成对焦和聚焦，实现在50米远距离，测量施工作业面上的钢筋间距或直径，精度可达±1mm 。同时，将施工过程录像存储，工程竣工后，水泥虽然已经覆盖，但可随时调阅平台上的图像进行复核测量，判断测量数据是否达标，防止偷工减料，可以溯源。

（二）关键技术经济指标

全景成像测距摄像机除具有普通鹰眼摄像机的视频监控功能外，还 增加了自动扫描、全景拼图、图像测量、自动识别楼层（工程进度）、自动推送巡检任务、查找CAD图纸 等功能，而使用成本与普通鹰眼全景摄像机接近。每栋楼的使用成本预计1万元左右。随着用量增大和竞争的加剧，成本将进一步下降。

（三）技术创新点

全景成像远程钢筋测量技术是一种创新的远程智能测量技术，通过该技术建立“互联网+”监管模式，解决现场近距离测量技术工作效率低下、人员安全难以保障等一系列监管问题，有效提高智慧工地的监管水平。全景成像远程钢筋测量技术和现场近距离测量技术的主要技术创新点对比如表1所示。

 与现场近距离测量技术对比             表1

（四）与国内外同类先进技术的比较

目前，国内外同类技术多使用传统的全站仪，主要依靠人工控制水平与垂直制动螺旋，在角度调整过程中通过目镜观察，直至十字丝对准目标点，才能完成单个目标点的采样。操作全程需要人工参与，螺旋调整过程需要集中精力，当需要连续完成多个目标点的采样时，整个采样过程费时、费力，且人工难以远程、精确、高效地完成。

全景成像远程钢筋测量技术是一种代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量的机器视觉人工智能技术，能够实现远程、高效地测量。

（五）市场应用总体情况

全景成像远程钢筋测量技术是施工过程质量安全监管的辅助措施，可广泛用于房屋建筑和市政基础设施等工程领域。目前，该技术已在河北雄安、山东、广东、广西、吉林、福建等多地大量应用，效果良好。

（一） 案例项目简介

全景成像远程钢筋测量技术的应用以河北雄安新区宣武医院建设项目为例。该项目总建筑面积约15.8万平方米，是雄安新区启动区建设的第一所大型综合性三级甲等医院。

图2 河北雄安新区宣武医院项目图

（二） 实施过程

1．项目准备。雄安新区印发的《落实新区智慧工地远程视频监管的通知》（雄指办发〔2021〕2号）（以下简称《通知》）要求，凡雄安新区在建和新建的房屋建筑和市政基础设施工程施工现场均应部署全景成像测距摄像机等设备。雄安宣武医院项目建设单位在办理工程安全监督备案手续时，提交施工单位与集成运营服务商签订的全景成像测距摄像机相关设备运营服务合同等合法性文件，作为开工前安全条件检查和安全措施备案的重要依据。在雄安宣武医院项目智慧工地远程视频监控建设中，金钱猫公司作为设备制造商向项目提供了智慧工地集成运营服务，包含设备技术、安装、运维和拆机的一站式服务。

2．费用出处。从全国已推广智慧工地建设的省份来看，“智慧工地”业务的工程应用费用通常在安全文明施工费中列支，该项费用在工程造价中为不可竞争费用。雄安新区参照各地模式，将全景成像测距摄像机等远程视频监控设备使用费在安全文明施工措施费中列支。

3．安装部署。在雄安新区宣武医院建设项目应用中，全景成像测距摄像机部署在塔式起重机等施工现场制高点。数据通过有线或无线网络连接到云端服务器，部署架构如图3所示。

图3 全景成像测距摄像机部署架构

要求在雄安宣武医院建设项目的桩基、深基坑、钢筋工程和高边坡等工程施工前安装全景成像测距摄像机，在所监控单位工程完成结构工程后（高边坡工程在完工后）方可拆除。根据能够覆盖到所有同类型单位工程为原则确定全景成像测距摄像机安装数量，雄安宣武医院建设项目共设计安装了5台全景成像测距摄像机，覆盖全部施工作业面。设备安装位置在塔吊一级平台处，如图4所示。

图4 全景成像测距摄像机安装示意图

4．技术要求。根据住建部评估认定，技术上要求全景成像测距摄像机应经中国计量科学研究院测试（CNAS），主要性能应符合中国建筑业协会T/CCIAT0021-2020《智慧工地全景成像测量标准》要求。

5．工程应用。根据《国务院办公厅转发住房城乡建设部关于完善质量保障体系提升建筑工程品质指导意见的通知》，要求加强对工程建设全过程的质量管理，突出建设单位首要责任、落实施工单位主体责任。在雄安宣武医院建设项目施工过程中，项目建设、施工单位对每个施工作业面的钢筋间距或直径进行随机测量并上传云端进行存储；监管人员可以查看云端存储的测量数据或随机测量；发现质量问题，及时整改，防止偷工减料，确保主体工程质量安全。

雄安宣武医院全景成像测距摄像机具体工程应用如下：

（1）无人值守时，可以进行自动巡检监测，发现未带安全帽、明火、区域入侵等危险行为时将自动告警；

（2）可随时人工查看施工作业面的工作情况；

  
（3）点击鼠标可自动显示楼层位置和层高，查看工程进度；

（4）可查找鼠标所点工程作业面位置所对应的CAD图纸；

（5）可以在50米远距离，直接在视频图像里对施工作业面的钢筋间距或直径等进行测量（如图5所示），精度可达±1mm，测量结果可以与CAD图纸进行比对；

图5 全景成像测距摄像机测量示意图

（6）自动扫描施工作业面的节点图，进行全景拼图（如图6所示），上传云端存储，对工程进度可以溯源。

图6 全景拼接应用示意图

6．应用拓展。全景成像远程钢筋测量技术除实现以上工程应用外，还可以实现以下应用拓展：

（1）该技术应用于测距巡到位系统(如图7所示)，可以通过自动识别新增楼层，自动推送巡检任务。有效解决传统巡检因新增楼层无法自动通知，不能及时进行安全检查等弊端。

图7 与测距巡到位系统联动应用示意图

（2）该技术还可以与塔式起重机吊钩视频监控系统联动(如图8所示)，实现远程测量图像定位等功能；在解决施工现场塔吊司机的视觉盲区等问题的同时还为工地垂直度、平面度等测量留出应用空间。

图8与塔式起重机吊钩视频监控系统联动应用示意图

（3）可以通过标定混凝土浇筑前后的高度，自动计算显示混凝土浇筑的厚度，如图9所示。

图9 混凝土浇筑厚度测量应用示意图

（4）在深基坑、高支模监测中，可实现监测目标现场实景可比对图像定位的能力，如图10所示。

图10 深基坑监测应用示意图

（5）可对施工现场取样人员、见证人员及样品进行现场拍照、三维定位、图像识别并上传平台，为样品检测提供比对鉴证，如图11所示。

 

图11 见证取样鉴证应用示意图

（6）可自动扫描施工围挡，监控占道施工；发现围挡超标占道施工，自动预警，如图12所示。

图12 围挡测量应用示意图

（三） 保障措施

雄安新区各级主管部门高度重视智慧工地建设工作，积极督促建设项目部署安装全景成像测距摄像机，对已完成部署项目，减少现场检查频次；对未按时完成或使用设备不符合要求的项目，进行通报约谈，纳入新区信用体系对相关责任单位和责任人予以扣分等处罚，加大现场检查频次，保障落实到位。同时，将智慧工地视频监控建设作为工程项目评先选优的条件；未按要求完成智慧工地视频监控建设的项目及企业，不得参加评先选优。

（一） 解决的主要问题

通过分析《关于全国建筑市场和工程质量安全监督执法检查违法违规典型案例的通报（二）》中15项典型案例发现，有9项与钢筋的直径、数量、间距等偷工减料有关，占通报中质量安全问题的60％。2021年中央电视台3.15晚会也专题报道了建筑工地瘦身钢筋问题。说明加强对建筑工地钢筋间距、直径等质量安全问题监管是十分必要的，雄安宣武医院项目通过部署全景成像测距摄像机进行远程视频监管， 助力监管机构了解掌握工程施工现场情况 ，起到震慑作用。

（二） 应用成效

全景成像远程钢筋测量技术具有良好的社会经济效益，主要体现在以下方面：

1．远程智能监管，减少质量安全事故。 建立“互联网+”监管模式，能够远程实时查看或测量可见施工作业面钢筋的间距、直径是否规范，防止因层层承包，拉大钢筋间距或采用瘦身钢筋等偷工减料的现象发生。

2．全生命周期监管，可以溯源。 实行对工程建设全生命周期监控，工程验收时，可随机抽查存储的图像测量数据。监管过程透明公正，可以溯源，有效防止偷工减料，保障施工质量安全。

3．远程监管，降低管理成本。 通过远程监管，减少政府监管需投入的人力、物力支出等。尤其当前疫情期间，远程无接触监管方式符合疫情防控的要求。

4．多端实时监管，提高管理水平。 通过施工单位定期自查自测数据主动上传至云平台，监管部门抽查数据检验方式，将自上而下的监管转变为施工单位全面参与、自查自纠，满足“双随机、一公开”的监管要求，提高管理水平。

5．提供一站式服务，保障实施到位。 提供一站式服务（含设备安装、运维、拆机等）的租赁模式，减轻施工单位负担。全景成像测距摄像机租赁费为每月1800元/套，费用占安全文明措施费比例低，可以安措费中体现。采用一站式服务运营模式，保证智慧工地建设的全过程均有人管理、有人维护，避免智慧工地建设流于形式。

（一）案例简介

大连三川智慧施工管理系统依据装配式建筑特点，研发了进度管理、质量管理、安全管理、合同管理、材料管理、设备管理、劳务管理、档案管理、成本管理、BIM应用等功能模块，通过将BIM模型与施工计划、实施进度、质量管理等关联， 强化对人、机、料、法、环等要素的管控，实现工程建设全过程可视化动态管控 ，加强了集团对人、财、物、信息资源的统筹调配，减少项目实施中的不确定性和不可控性，提升数字化、精细化、智慧化管理水平。

图1大连三川智慧施工管理系统

（一） 案例技术方案要点

大连三川智慧施工管理系统是依据装配式建筑特点和标准，以流程化、标准化的方法实现建筑模型与数据库信息交互，系统通过将BIM模型与施工计划、实施进度、质量管理等相连接， 实现全过程可视化管理，突破项目管理瓶颈，减少实施中的不确定性和不可控性，提高信息传递效率，降低出错机率，实现项目上下游参与方全过程BIM应用、信息共享互通，实现数字化、智慧化、可视化项目管理， 如图2所示。

图2 大连三川项目管理系统业务架构

（三） 关键技术经济指标及创新点

系统为产业链内企业公用平台，可 上下游无缝共享 ，即：生产企业可以看发货后的情况，施工企业可以看构件的生产进度，能够为政府管控为主线的信息化平台提供数据支撑，形成大数据。

（四） 应用场景及市场应用总体情况

该平台已在多个项目中推广使用，建立并规范了一整套数字化应用知识体系。工程应用类别包括住宅类、公建类、工业厂房类、市政道桥类、绿化类等。应用内容模块包括：项目信息管理、进度管理、质量管理、安全管理、合同管理、材料管理、设备管理、劳务管理、档案管理、成本管理、BIM应用等,如图3所示。

图3 大连三川集团项目管理系统模块

（ 一） 案例项目概况

大连市绿城诚园项目（即：大连市体育中心B1、D区配套开发二期地块项目）位于大连市甘井子区山东路西侧、川岭路北侧，总建筑面积约23万平，主要由8栋高层和16栋小高层组成，项目采用预制混凝土叠合板、预制楼梯，铝模板免抹灰施工工艺。项目效果图如图4所示。

 

（二） 应用过 程

大连三川智慧施工管理平台通过BIM、云计算、大数据、物联网、移动应用和智能应用等先进技术的综合应用，对施工六大生产要素人工、机具、材料、方法、环境、测量，进行数字化、精细化、智慧化管理，从而达到施工现场实时感知、全面掌控、智能决策的目的。

1．人机料法环测-- 人

平台通过人脸识别、自动水印、云计算、GIS、人工智能等，依托平台数据穿透，实现工人及管理人员信息采集、施工现场考勤、入场培训教育、劳动合同、特种作业证书、统计报表、奖惩管理等实名制管理。助力建筑企业低成本全面安全复工。

本项目建设单位在项目进场的第一时间，便要求全面落实工地现场实名制管理，加强人员疫情防控，并与平台系统单位对接，现场全面推进人脸识别闸机及手机APP实名制系统，如图5、图6所示。

图5使用人脸识别闸机进行实名制管理

图6使用手机APP进行实名制管理

项目部在使用系统实名制模块对现场实名制进行综合管理，有以下优势：

（1）考勤打卡无需排队，手机端、人脸识别闸机并行考勤，节约时间。疫情期间防止人员密集。

（2）移动定位+人脸识别+自动照片水印，防止作弊与代打卡，避免伪造考勤记录现象。

（3）针对其他项目恶意讨薪黑名单用户，可直接在系统中预警。

（4）实名制系统下游可与人脸识别闸机及手机APP直连，上游可与市区住建局实名制系统对接，同时满足企业和行业主管部门的管理要求。

另外，通过信息化系统和各类智能硬件设备，企业级管理者可实时查看各分公司和项目劳务用工数量、工人出勤情况、现场工种情况、视频监控等。项目层级可以查看本项目劳务用工数量、工人出勤情况、现场工种情况、安全教育培训记录、工资发放情况等，如图8所示。

图7 劳务实名制综合分析

2．人机料法环测--机

随着近些年我国科技水平的提高，企业工程机械领域逐步朝着高科技化进步，设备结构也越来越复杂，而这些先进的工程机械在投入使用后，对企业的经济效益有了很大提升，对企业发展起着举足轻重的作用。但是虽然工程机械使用效果良好，但仍存在一些问题制约着工程机械安全使用，如环境因素、条件因素等。因此做好对工程机械的维护与保养是一个企业高速发展的前提，对工程建设质量、安全、进度等方面具有重要意义。

项目在使用本系统设备管理模块时，将施工现场机械设备分为四类：即：特种设备、大型机械、小型机械、智能设备，根据不同类型设备的管理特点，分别建立状态监测和预警机制。同时，基于项目实时成本管理理念，利用专业物联网传感器，对设备的使用频次和工作饱和度进行工效分析，如图9、图10所示。

图8 塔吊、升降机综合分析

图9 其他设备综合分析

3．人机料法环测--料

古有“物勒工名”的制度，器物的制造者要把名字刻在上面，以方便管理者检验产品质量，成为提高手工业产品质量的一种重要管理手段。现今，在装配式建筑质量追溯管理中，无线射频芯片、二维码等成为了新时代“物勒工名”的手段，如图11所示。

图10 部品部件芯片发放

本项目在物资材料管理过程中，充分利用互联网+物联网技术，要求部品部件等厂家采用无线射频芯片、二维码等技术手段，为每一个构件制作“身份证”。使用配套的手机应用程序扫描二维码或者芯片扫码枪扫描，质量管理人员就能知道构件产自哪里、用于什么项目，了解模具组装、预留孔洞、混凝土浇筑的检查检验结果以及报验人、签收人、质检人都是谁，成品检验结果又是如何，包括入库、运输、安装定位也都有迹可循，如图12、图13所示。

图11 质量追溯系统过程记录

图12 部品部件使用综合分析

4．人机料法环测--法

（1）轻量化、可视化施工模拟与技术交底。

项目现场为了施工过程可视化，选用一模到底的BIM轻量化工具，该系统支持Revit、SketchUp等各类模型的导入，系统后台通过模数分离技术自动轻量化，并将模型所有信息存入数据库中。现场使用者只需在网页端或手机端即可完成模型浏览、进度模拟等功能，如图14所示。

图13 BIM施工模拟

同时，系统提供全程动态的可视化的解决方案，从而提高项目现场交底时效,如图15所示。除此之外，系统还支持现场进度计划与部品部件的关联，为厂场（构件工厂、施工现场）一体化提供基础保证。

图14 BIM可视化交底

（2）技术方案知识库及二维码调取。

项目现场为了提高编辑方案和规范调用的灵活性，选用本系统知识管理模块，其内置最新的建筑行业国标、行标等标准型文件，项目技术人员也可根据实际需求进行企业标准的上传，在编辑方案或日常规范查询时，可通过关键字检索和强条检索，如图16所示。

同时，项目部技术人员把各项技术交底形成各自的特殊“身份证”结合影像资料数据转化为二维码形成动态更新“资料库”施工过程只要轻松扫一扫，便可随时查看内容、规范现场施工与操作。

图15 技术方案知识库

5．人机料法环测--环。

项目为加强扬尘环保管理，选用本系统环境管理模块，该模块通过物联网智能硬件设备和视频监控，对工地施工区域内的空气中颗粒物浓度指标(PM2.5、PM10)、风速、风向、温度、湿度等指标进行数据监测，并将监测数据和监控视频接入环保局扬尘在线监管平台，方便主管部门对施工扬尘防控进行监督管理，如图17所示。

图16扬尘监测设备

同时，项目部充分使用图形监测和预警系统，利用智慧工地平台，将环境监测设备监测到的值实时回传并将数据建模，以直观的图表形式呈现，管理人员可远程、实时监控项目环境情况。

图17项目管理系统环境监测预警平台

6．人机料法环测--测

项目实测实量，是指应用测量工具，通过现场测试、丈量而得到能真实反映产品质量数据的一种方法。项目在推进质量管理体系时，利用本系统质量管理模块，首先建立行业级规范标准数据库和企业级经验知识数据库，如图19、图20所示。然后利用AI监控监测设备和BIM技术，提升项目管理人员日常巡检和实测实量的时效，如图21所示。同时，利用系统提供强大的数据分析功能，按照责任人、分包单位、责任区域、问题发生趋势等多维度对现场的检查数据实时分析，并形成分析报表作为公司管理决策的依据。分析数据可通过手机端或电脑端实时查看，从而保证相关领导实时掌握现场质量管理现状，如图22、图23、图24所示。

图18行业级规范标准数据库

图19企业级经验知识数据库

图20测量检查功能

图21 基于BIM的测量检查问题分析

图22质量数据分析

 

通过在该项目中使用智慧施工管理平台，不仅让施工管理更加 安全可靠 ，还能 让智能化信息化管理流程达到更高标准 ，明确各种安全隐患指定责任人进行提前预防， 有效避免出现各种意外疏漏，大幅降低施工过程中出现的损失，提高施工安全性，让施工工程管理更省心与专业。本项目通过智慧建造，主要可以产生以下成效：

（一） 宏观方面

1．事前预防： 可使管理动作前置，实现从事后被动补救到事前主动预防的转变，并实时对事故预警、报警进行处理，防患于未然。

2．动态管理： 监管单位、施工企业、现场管理人员及其他相关机构均可在任何时间、任何地点根据授权查看施工现场实时情况并进行监管。

3．安全分析： 通过对现场所采集数据的定性及定量分析，便于管理人员把控工地的施工状态，为科学决策提供数据支撑。

4．关键节点： 重视人-机-料-法-环的关系和本质，把人既看成管理对象，又看成管理动力，强化管理的内在逻辑及驱动力。

（二） 业务应用效果

落实工人实名制及工资发放，避免非法欠薪和恶意讨薪；设备监控监测自动报警，提高施工安全性；对构件等材料进行质量追溯，规避假货和问题材料；提高现场工人培训、交底效率，建立工艺工法库；监测扬尘数据，满足环保要求，智能解决环保问题；全面测量管控，提高成品质量，规避施工过程“人管”不漏洞；BIM协同+智慧建造促进各方工作联合管理，降本增效；

（三） 经济效益

通过在本项目中使用集团智慧施工管理平台，不仅保障建设质量的日常安全监督管理，其数据采集功能大大减少工作的随意性和盲目性，为科学决策提供依据。

1．利用现场实名制系统数据分析，科学制定进度计划和工人排班计划，通过可视化系统高效快速对工人交底，减少人工成本。通过计划成本与实际成本的对比，对用工数量进行优化排班前后比较分析，本项目累计节约人工费约占项目人工费总额的5%。

2．通过先进的机械监控监测方法，提高大型机械工作效率及小型机械台班产量，真正做到优化资源配置，通过计划成本与实际成本的两算对比核算，对机械用工台班量进行资源配置优化前后比较分析，本项目累计节约机械费约占项目机械费总额的4%。

3．利用BIM工具对项目现场进行施工可视化模拟、碰撞检测、细部节点优化、钢筋下料优化等，累计优化施工方案30余个，让新一代数字化技术与建筑业深度融合，成为驱动生产方式变革的新动力。

（一）案例简介

辽宁省沈抚改革创新示范区全过程咨询服务项目管理平台（以下简称“项目管理平台”）是针对示范区工程建设项目具有 建设集中、建设周期短、建设要求高 的特点，以 “全过程咨询服务、工程总承包施工、平台可视化管理” 三位一体模式的项目全生命周期管理为理念，搭建的智能建造监督管理平台。平台包含监督管理端、用户使用端、移动采集端,可同时面向项目管理人员及施工现场一线作业人员，有助于解决工程建设的时间、成本、质量等实际问题。

（一） 案例技术方案要点

项目管理平台分为：访问层、应用层、支撑层、基础资源层（如图1所示）。采用多层B/S应用结构模式，充分运用本地化算量、定额组价、物联网、互联网、BIM、大数据、云计算、AI等技术实现信息技术与现场管理深度融合，从而进行更准确的数据采集、更智能的数据挖掘分析、更智慧的综合预测，保障工程质量、安全、进度、成本建设目标的顺利实现。

 

图1 项目管理平台体系架构

（二） 关键技术经济指标、创新点

1．项目全生命周期管理。 项目管理平台引入全过程工程咨询+工程总承包（EPC）的建设组织+平台信息化管理模式，涵盖从项目立项审批、招标投标、工程施工、竣工验收、结算审计等项目建设的各个阶段，形成跨阶段、综合性、一体化的项目全生命周期管理。

2．多方一体化协同管理。 平台包含工程项目可研编制、监理、造价咨询、审计、纪检等参建、监督管理及纪律监察单位，整合项目审批系统、多规合一系统、招标投标系统等各类系统，实现各方主体在线一体化协同管理。

3．多项目区域一体管理。 按照整个项目新建区域，实现多项目区域一体管理，包括CAD图纸合并、BIM模型合并、GIS地图合并等，形成多个项目在平台上共为一个整体，对CIM平台建设和城市数字化孪生奠定坚实的基础。

4．虚拟现实协同化应用。 通过无人机航拍将实景进度质量同步至平台并关联进度形成现场进度报告，实现航拍实景与BIM模型实时比对，做到计划及结果可视化，实现虚拟现实协同化应用，并为创造实景漫游提供充足条件。

5．全面数字化升级赋能。 在项目管理平台建设过程中应用互联网、人工智能、物联网、BIM、CIM、GIS、大数据、云计算等新信息技术，做到数字化升级，技术全面赋能业务，极大提升管理效率和质量。

6．价格动态指标化控制。 围绕项目进度实现精细化管理，通过BIM模型、CAD图纸、智能算量、指标市场化计价等多种维度数据集成应用管理，达到动态化、立体化、实时化、标准化价格管理和控制。

（三） 与国内外同类技术产品比较

本项目管理平台具有如下四个方面的优势：

1．横向贯通、纵向联通。 工程数据通过作业产生，管理通过数据传递，消除信息孤岛，实现横向整合、纵向贯通。

2．数据关联、追溯便捷。 实现以项目为主体的全生命周期之间工程数据关联，对现金流、物资流、作业流、文件流、信息流等核心业务的闭环管理。

3．精细管理、责任明晰。 对工程项目进行多级任务分解与人员组织分解，以项目任务为驱动引擎，引导责任人完成项目各项任务，实现精细化的管理。

4．全面分析、辅助决策。 通过数据横向统计与比对分析，实现项目评估，提供多维度的数据分析比对和趋势预测等功能，为领导决策提供准确科学的分析数据和依据。

（四） 市场应用总体情况

目前沈抚示范区内所有新建市政基础设施项目均应用项目管理平台，投资额约人民币50亿，涵盖道路工程、雨污水工程、绿化工程、桥梁工程、交通工程等所有市政专业。涉及道路33条，总里程33.49公里；给水管线41条，总里程52.37公里；电力管廊24条，总里程35.96公里；桥梁工程11座；绿化面积约184809.2平方米等，还包含两个公园项目，共占地面积74.26公顷，两条河，治理河长37.24km。同时，建设单位、全过程咨询单位、工程总承包单位、行业监管部门、审计单位、纪检监察等各参建或监督单位均通过项目全过程管理平台实现工程协同化管理、信息资源整合。

本节内容以辽宁省沈抚改革创新示范区政府投资类基础设施项目为例阐述项目管理平台在监督管理端、用户使用端、移动采集端方面的服务过程、典型做法和创新举措。

（一） 监督管理端实现项目全程、全天、全时整体管控

1．项目现场智能化对比，施工进度精细化掌控。项目开工后，借助无人机航拍进行现场录像，定时定点将项目现场实际航拍视频进行上传，实现同一标记点不同时间段的视频对比，随时掌控施工进度（如图2所示）。同时航拍视频还能与现场进度计划以及对应模型进行关联，在BIM模型上设置锚点，与模型位置一致，通过累计视频之间的对比可以达到预计工程整体进度功能。

图2 施工进度航拍对比

2．智能监控实时追踪，全面筑牢安全屏障。通过在工地重点部位安装环境视频监控设备，满足24小时全天候实时监控需求，做到实时网络查看与本地系统视频存档相结合。

同时，集成各个施工现场独立的视频监控系统，改变传统的去现场抽查视频监控的方式，做到线上统一监督管理，有效提升监管效率。另外，通过AI（人工智能）解析功能实时监控安全帽、反光衣等违规情况并进行截图存档（如图3所示），对安全事故起到预警作用。

图3 AI视频分析

3．环境数据实时监测，全面助力低碳环保。通过在建筑工程施工现场重点监测区域安装设置扬尘噪声等监测设备，实时采集现场PM2.5、PM10、噪声、气象单元等相关环境数据（如图4所示）。另外，系统可将实测数据与预设预警阈值进行自动比对，超值数据可自动报警，通过与喷淋系统联动，及时处置污染问题，并结合工作流程通知给相关人员。

图4 环境数据实时监测

4．严控安全质量管理，杜绝安全隐患。实现对建筑材料、工程主体结构、施工过程关键节点等各要素和各环节的质量管理验收、对建筑工程施工安全状态的监督管理、对安全质量问题（如图5所示）、安全质量巡查、安全质量复查的信息进行汇总统计、对发现的质量安全问题进行全过程闭环流程管理，切实保障建筑工程质量与施工安全。记录并跟踪全程整改情况，便于监理及相关部门随时查验，杜绝类似隐患再次出现。

 

图5 安全质量问题

（二） 用户使用端实现精细化、流程化、协同化管理。

1．深化招投标管理，实现项目管理全程闭环。以项目为主线，可对历次招标记录进行结果信息备案、审核，为管理者提供所有项目招标情况的查询功能（如图6所示）。目前，该项目管理平台已与“辽宁省投资项目在线审批监管平台”、“辽宁省房屋建筑和市政工程招投标监管平台”、“辽宁省沈抚改革创新示范区综合交易平台”等涉及备案、监督、交易各环节的平台进行信息化对接，实现项目全流程闭环管理。

图6 招标情况查询

2．施工人员实名管理，用工动态实时掌握。通过从业人员实名制管理（如图7所示），企业可以随时掌握建筑工程从业人员有关情况，实现企业对人员、工资管理、考勤等信息的联动管理。

图7 人员实名制管理

3．合同结算追溯清晰，工程变更程序规范化。项目管理平台使用了《一种将XML结构化文件的内容导入数据库的方法和装置 》专利技术，实现通过合同登记方式将中标预算或变更预算导入，作为合同履约和资源计划的依据的功能。在项目执行过程中建立完整的合同台账,可对这些信息进行检索（如图8所示），并对合同责任进行界定，从而提高合同的管理效率和管理质量。 

 

图8 合同信息检索

4．图纸查看更加便捷，责任到人实现闭环管理。该功能使用《利用WORD程序生成表单的方法和装置》专利技术，所有图纸电子化管理，解决图纸变更不及时，图纸分类混乱的问题（如图9所示）。通过项目管理平台，可以将所有图纸进行分类，批量上传、实现统一管理，并且图纸问题责任到人，管理人员输出图纸会审单更加便捷。

图9 图纸管理

5．移动服务高效便捷，有力打破时空束缚。为便于各方及时上报相关材料及接收信息，针对系统主要常用功能开发了移动端APP，通过手机即可完成相关的操作（如图10所示），同时实现数据与电脑端保持同步。

图10 移动APP功能

（三） 移动采集端形成信息化、数据化、智能化呈现。

1．信息数据可视化分析，推动精准智慧决策。通过项目管理平台内大数据看板（如图11所示）对数据进行整合，以示范区为着力点查看整体数据。该功能使用《基于大数据人工智能的开放数据API网关系统》专利技术，其中监控分析服务与网关核心相互独立，可在不直接干预网关运作情况下，对网关日志进行实时分析和离线分析，进而得到智能分析结果。

 

图11 项目大数据总览

2．整合打造模型“一张图”，BIM轻量化实现高效浏览。针对系统目前涉及项目，以BIM为基础，整合示范区内不同项目、不同制作方、不同时间节点等所有模型，通过各项目部上传的BIM模型，依托平台整体架构及统一的坐标原点、模型精细化标准，做到示范区内“一张图”。

另外，依托BIM轻量化，无需安装任何软件和应用即可在web（网络）端或手机端通过第三人称方式，以不同视角对BIM模型进行快速浏览，浏览过程中可以对不同构建进行查看。

3．BIM动态成本管理，有力赋能增效降本。通过BIM动态成本管理（如图12所示），将《BIM5D算量软件》已经集成的成本、进度模型实时同步至平台上，做到进度款自动结算，实现材料、人工未来一段时间内计划定额消耗用量，达成计划成本和实际产生成本智能对比目的。该功能使用自主研发的《工程量计算方法和装置》（ZL201610781280.3）发明专利的专利技术，根据所述目标构件的几何模型数据计算所述工程量，避免绑定链接工程文档过程，有效节省时间、人力成本，提高工程量计算效率。

图12 BIM成本管理

项目管理平台的使用，促进了全过程咨询管理的过程规范化和精细化，弥补了现场管理等方面信息化协同不足， 给示范区及各参建方带来多种服务价值：

（一） 强化投资管控，合理分析预算

在工程建设多阶段实现投资控制，借助前一阶段的预算，限制后一阶段造价目标，环环相扣的关键成本控制节点涵盖工程投资建设全过程，实现预算对比分析与赢得值分析。

某建设工程项目因各类变化调整，产生原变更金额达3600多万元。在保证工程质量与进度的情况下，通过平台预算对比分析控制，结合进度质量管理模块，帮助项目实际审减600多万元，实现预算有效管控。

（二） 加强进度管控，实现成本控制

建筑工程施工进度控制的优势，对建筑工程的质量、成本、经济效益等各方面都将带来较大影响，有效控制工程进度既是按时完成工期的关键，也是保证施工单位成本控制和信誉的重要保证。

某项目因前期不可抗力因素影响，导致原进度滞后近1月。在不影响成本变化的情况下，现通过平台结合分析原进度计划与成本计划，帮助现场管理人员适配合理的进度赶工计划，从而保证项目如期交付。

（三） 落实安全监督，排查隐患问题

施工现场人员众多，发生安全事故将造成不可挽回的损失。只有落实施工过程的安全巡检，完善隐患排查，及时发现并处理施工现场隐蔽问题，才能有效保障施工过程的安全。

某项目为最大限度降低夏季高发事故安全隐患。通过应用平台危险预警管控功能，实现安全事故零发生。

（四） 借助信息化手段，提升工作效能

传统项目管理的手段与方式，在信息技术高速发展的今天，已经不能满足日常工作需求。借助新兴技术，将有效提高单位间跨部门协同工作效率和施工现场管理效率。

如某项目现场因图纸调整问题，需要监理单位联系甲方设计施工单位聚集现场会议协调解决，处理周期往往需要一周。通过平台远程协同、在线会议的方式随时联系随时召开会议，提高现场沟通的工作效率，将事件处理周期压缩至2-3天。

同时，在项目建设、平台运行、与业主方及各参建方的沟通交流的过程中，也得到如下反馈：

1．注重多方协作。建立涵盖项目全生命周期、项目全管理职能、项目全利益相关者的核心“互联网+”平台，打造业主投资方与项目管理方、代建方、咨询方、设计方、施工方、监理方、运营方的多方协作平台，在空间分布上处于各地的项目建设参与方借助“互联网+”管理模式，进行跨越传统时空和组织界限的项目建设和管理工作。

2．进行项目总控。项目总控的实质是指项目业主投资方、管理方对项目各参建单位过程信息的实时总控，是对传统的工程总承包组织模式和思想的重大创新。通过工程信息总控实现业主投资项目的实时总控，既是一种项目信息处理的战略结构，也是“互联网+”条件下项目管理的组织模型和管理流程。

3．实现共同价值。项目参建各方在参与过程中必然存在利益冲突，但在全球化和客户竞争导向的经济环境中，所有项目建设参与方都应找到比经济价值更重要的形成行业规范、降低交易管理成本、促进行业发展等共同核心价值基础。基于这个核心价值基础，业主与承包商之间，承包商与分包商之间，项目建设方与政府监管部门之间所有项目干系人之间的主导关系不再是基于承包合同的竞争关系，而是基于共同价值基础的协同关系。

（一）案例简介

吉林省工程质量安全手册管理平台（以下简称“手册平台”）由吉林省住房和城乡建设厅委托中国再保险（集团）股份有限公司和北京中筑数字科技有限责任公司联合开发,于2020年9月1日正式上线，在长春市部分大型建筑业企业及延边州地区开展试点应用。手册平台是基于项目工序级的多方在线协同工作数字化平台，定位于政府智慧监管平台和建筑行业基础服务平台。 平台对地基基础、主体结构等十大分部的钢筋、混凝土等分项工程进行管控，应用区块链、大数据、人工智能、云计算等技术， 将工程项目资料涉及的各方审批人员、审批时间、审批地点、审批内容实时生成区块链记录不可篡改，落实质量责任可追溯。平台可服务施工、监理、检测、建设单位及政府监管部门，对上岗验证、验收内容和验收流程进行标准化管理，有利于落实企业主体及人员责任，实现工程质量安全管理的在线化、标准化和智能化，提升建筑工程品质，促进建筑业转型升级。

（一） 技术方案要点

手册平台由工程云资料、协同云管理、智慧云监管三大部分组成，应用于施工全过程质量安全管理，实现基于项目工序级的多方在线连接、工作协同、智能预警。针对当前工程项目建设过程中，数据线下化、孤岛化等现状引发的相关责任方质量安全风险看不清、管理不到位等问题，借助人工智能、大数据、区块链等先进技术手段（如图1所示），打破建造施工过程中施工工序与数据割裂的信息化壁垒，推进工程质量管理标准化，将质量管理要求落实到每个项目和员工，实现质量安全责任可追溯，提高企业自控、政府监控和保险风控的能力。

图1 平台体系架构

（二） 平台特点

1．手册平台实现上岗验证标准化管理，保障关键岗位管理人员和特种人员到岗履职。 平台通过与公安部人员信息系统对接，用户通过人脸扫描方式进行人员注册和登陆，确保关键岗位管理人员和特种人员本人到现场履职，实时记录和规范人员行为。

2．手册平台实现验收内容标准化管理，保障工程项目按照建筑工程标准规范表单进行验收。 平台将相关国家规范要求制作成线上化表单，工程项目责任单位、责任人按照规范表单内容进行验收。对于相关验收条目摘录对应标准规范表述原文，以保障施工人员、验收人员明确相关标准规范要求，做好工程质量安全自查工作。

3．手册平台实现验收流程标准化管理，保障施工全周期质量安全验收流程标准化。 根据国家规范要求梳理各施工工序验收标准流程，验收记录线上流转、协同审签，支持施工记录和验收资料在线管理。

4．手册平台指挥部大屏实现现场情况智能化管理。 平台应用人脸识别身份验证技术，对危大工程安全技术交底现场参与人员进行识别，通过智能算法生成安全员未到交底现场、特种作业人员人数不足、无证等违规行为预警；应用数据分析技术生成起重设备台账，对设备基础未通过验收就开始安装、设备安装拆卸及顶升加节前未进行安全技术交底等违规行为进行预警；应用数据可视化技术，聚合项目基本信息、进度产值信息、质量管控信息、安全管控信息、人员到岗履职信息以及工程电子档案信息模块，多维展示项目生产管理数据，实时掌控项目现场作业要情和潜在质量安全风险，帮助企业智能管理。

（三） 应用场景

手册平台适用于工程项目现场施工全过程管理。当前难以对工程项目关键岗位人员到岗履职情况进行有效把控，无法杜绝由于人员不到位引发的质量安全风险；现场施工过程记录数据有效性难以保证，缺少工程材料、质量安全现场问题管理抓手；工程资料真实性、及时性难以保障，工程项目现场资料与真实工程项目数据存在脱节情况；数据线下化、孤岛化严重，数据可用性差，难以提取、分析挖掘，难以支撑现场基于数据的科学决策，难以支撑质量安全量化评价。应用平台及时发现消除质量安全风险，保障工程项目数据及时性与有效性，分析数据价值支持科学决策。

（一） 案例基本信息

案例一：长春万科向日葵小镇项目位于吉林省长春公主岭市范家屯镇，项目整体建筑面积约七十万平方米，总建筑面积144万平方米。

案例二：延边州2020年新开工的项目已全面应用手册平台，州住房和城乡建设局各级部门全部开通监管账号，通过手册平台对下辖新开工的工程项目进行管理。

（二） 应用过程

1．建筑企业实现工程项目在线云协同与云管理

（1）实名录入。万科向日葵小镇项目实名制录入项目部人员43人，借助手册平台安全技术交底AI识别功能，在进行塔吊安装场景中，对现场特种作业人员进行身份识别，对安全员、技术员、现场监理人员到场情况进行管理。

图2 项目人员实名登录平台保障人员真实性

（2）在线协同。通过手册平台实现项目生产建设过程中产生的表单及对应验收数据线上化流转、留存（如图3所示），通过实时收集、分析生产数据，对违规、违法行为进行实时预警，提醒责任人进行及时监督、整改，形成管理闭环。该项目通过平台流转业务表单八百余张，主要涵盖地基基础、主体结构、屋面工程三大分部工程。

图3 表单在线审批流转

（3）智能风控。在检验批验收、隐蔽工程验收等关键工序验收过程中，手册平台通过技术手段硬约束，强制相关责任人在工程项目现场进行验收，并留存现场影像资料（如图4所示），验收人、验收时间、验收地点、验收工序、验收结果实时在线记录。平台对未按标准履行验收流程行为进行及时预警，约束项目人员按标准化验收流程作业。

图4 通过技术手段强制监理人员现场验收并留存影像资料

（4）智慧管理。为服务项目质量安全管理人员做好现场管理，万科向日葵小镇项目管理大屏集成项目基本信息、进度产值、质量管控、安全管控、到岗履职、电子档案6大模块（如图5所示）。管理人员通过项目信息模块可查看本项目下43栋单位工程分布及相关信息。进度产值模块支持以日为单位查看单位工程实施进度与产值完成情况。质量管控模块实时反映单位工程质量验收情况及质量问题预警情况统计，安全管控模块实时更新危大工程管理情况及安全问题预警情况。到岗履职模块展示人员到岗履职情况记录。电子档案模块实时展示工程资料生成情况。

图5 工程质量安全手册管理平台指挥部大屏

2．住建部门实现智慧监管，明确“什么人、在什么时间、什么地点、什么工序、做了什么事”

（1）扎实试点。延边州住房和城乡建设局各级部门开通监管账号，监管人员可在线查看工程质量安全风险预警、项目资料、工程项目管理人员到岗履职和风险预警整改情况，直达项目现场责任人员。手册平台使数据多跑腿，人员少跑路，政府监督人员去现场前已掌握工程实时进展等详细信息，做到心中有数，精准监管、差别化监管。

（2）推广应用。吉林省住房和城乡建设厅与延边州住房和城乡建设局先后在长春市、延边州地区召开试点项目培训宣贯会与试点工作调研调度会9次，持续推进手册平台落地。2020年8月，吉林省住房和城乡建设厅发布《关于开展工程质量安全手册管理平台应用试点工作的通知》，明确2020年9月1日起，试点地区和试点企业新开工的国有投资项目作为试点项目开始应用手册管理平台。2021年2月，吉林省住房和城乡建设厅发布《关于加快推进全省房屋建筑和市政基础设施工程档案电子化的通知》（吉建办〔2021〕24号），加快吉林省房屋建筑和市政基础设施工程档案电子化、数字化进程。4月14日，发布《关于推进施工标准化管理工作的通知》，要求全省2021年新开工的房屋建筑和市政基础设施工程申报省级施工标准化管理示范工地的必须应用手册平台，大力推进手册平台推广应用。

（一） 解决的实际问题

当前工程项目管理主要通过指派责任人员到工程项目现场进行日常检查，以及委托第三方专业机构到工程项目现场进行飞行检查等传统方式。手册平台 通过工程云资料、协同云管理、智慧云监管功能，解决传统方式中对管理人员要求高、质量安全管理成本高的问题 。借助数据可视化技术，将项目现场情况实时反应，协助管理人员实时把控项目质量安全风险，落实项目精细化、标准化管理。

（二） 应用效果

手册平台于2020年9月在长春万科向日葵小镇项目应用，平台覆盖单位工程43栋，流转业务表单八百余张，覆盖总工程师、专业监理工程师、专业技术负责人、质量员、安全员、特种作业人员等11类角色人员近五十人。平台运行期间发现并处理预警事项3类共计30余项，有力提升现场管理效果，减少了质量安全风险。借助线上化实时审批流转功能，表单流转平均用时压缩至以分钟为单位，保证工程资料时效性。现场施工人员考勤记录以日为单位进行统计展示，到岗情况真实可查。

截止2021年9月底，手册平台已在吉林省335个项目运行，覆盖1160个单位工程，2800余名工程现场人员。平台产生业务表单77000余张，涵盖钢筋水泥原材进场、检验批验收、隐蔽工程、危大工程验收等各类生产过程一线资料。手册平台运行效果获得各方高度评价。

（三） 应用价值

1．手册平台明确“什么人、在什么时间、什么地点、什么工序、做了什么事”，服务智能监管，助力落实建设单位首要责任和施工单位主体责任，提升工程质量安全管理水平。

2．基于手册多方治理机制和平台基础，政产学合作探索压降IDI风险。通过数据为用、算法为芯，服务IDI底层风控和精准定价，借助市场化手段形成IDI新型风险共治机制，助力压降IDI等建筑行业保险风险。

3．手册平台通过吉林省试点应用，不断扩大应用范围。手册平台稳步在浙江、安徽等地推广，在2021年3月25日浙江省建筑施工质量安全标准化工作现场会上，向全省推广工程质量安全手册平台。