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摘要：通過提高電網基建工程實際服務質量與管理體制，有助于改善電力網絡工程智慧工地的建設水平，最終提高工程建造的整體運營效率、管理效率和決策效率等，實現精細化、智慧化施工。在提出電網工程智慧工地的總體特點和建設要求之后，將電網基建工程智慧工地項目智能化的實現過程分為設備感知層、工地感知層、現場管理層和遠程監管層4個層次，并分別進行了系統性地介紹，對其提出了層次化的總體架構和規劃藍圖。從未來發展的角度上重點研究了電網基建智慧工地項目和BIM技術、大數據技術和物聯網技術的結合與發展。最后對未來建設前景進行了展望。

關鍵詞：電網基建；智能化；物聯網；大數據；感知

我國的GDP逐年穩定增長，隨之相伴的是對于用電需求量的增大，為保證全國的供電量，電網基建工程也隨之加大規模。在大規模建設中，工程進度、人員安全、質量等要素作為研究重點，決定著電網工程項目質量的好壞[1]。“智慧工地”作為一種新概念出現，將互聯網+融合到傳統建筑行業里，為工程現場的管理提供了一種新的一體化模式。在建筑領域的融合初見成果，隨后在電網工程中也得到了重視。

1電網項目智慧工地

1.1電網基建工程與普通建筑工程差異。電網工程建設雖然與建筑工程建設擁有共同點，比如都包含了建筑物構建工程，但兩者并不能混為一談，差異顯著。這種差異決定了電網工程智慧工地建設不能照搬建筑行業的智慧工地模式。從建設標準上來看，電網工程以標準設計為主，而建筑工程則存在明顯的個體差異性；從建筑規模上看，建筑工程形式比較多樣，以商業化建筑為主，常見高層建筑，而電網工程體量較小，主要為二三層單體建筑；從建設內容上來講，電網工程不同于建筑工程的重建筑物輕內部建設，電氣設備作為設備運維和電網構架的核心比電網工程中的建筑物具有更重要的地位。除此之外，各個角色在兩種工程中的角色定位也有很大不同。在電網工程建設中，甲方單位全程參與項目設計、施工、交付后運維的全過程管理。而對于建設工程而言，甲方扮演的角色相對沒有那么重要，大部分情況下不會全程跟進，由不同的單位負責不同的建設內容[1]。因此，電網工程智慧工地建設的內容不僅僅是對工地現場管理的建設，更多地需要考慮電網基建工程本身的特點，為工程今后的運營、業務營銷等活動打下基礎。1.2電網工程智慧工地建設目標。打造狀態精準感知、信息協同處理、應用便捷靈活的建設平臺是電網工程智慧工地建設的重要基石。深化開展基建全過程綜合數字化管理平臺統一建設、建立標準化數據模型，是建設智慧工地的關鍵。因此，電網基建項目要想達到智慧工地的要求，應至少做到能夠實時感知，在為客戶提供在線服務的同時，保證監管透明，利用先進算法進行智能化分析[2]。1.2.1感知實時化。對數據信息進行實時采集屬于電網工程智慧工地建設過程中的基礎類應用內容。物聯網技術能夠在這一環節發揮重要作用，在實際建設過程中，監控施工現場的施工數據、施工相關信息、現場影像資料，并進行實時采集。于此同時，利用開發的相關算法，在傳輸過程中進行初步分類處理，以減少后續工作量，為提高數據的應用價值打下基礎[3]。1.2.2服務在線化。傳統電網工程在施工過程中，信息的傳導都存在一定的時延，在發現、反饋、處理問題的過程中耗時較長[4]。在智慧工地施工過程中，會借助移動客戶端對現場問題進行及時反饋，同時在線完成問題分析后，也會通過在線服務的方式，對問題進行處理，從而提高問題的處理效率，減輕系統的運行負擔。1.2.3監管透明化。隨著城市化進程速度的加快，城市的整體規模也在擴大，電網系統的魯棒性和持續性需要進一步提高。在電網工程建設中，對各個環節監管的重要性此時能夠得到體現，嚴格規范操作內容并制定相應的管理措施，可以確保工程的施工質量，可以讓環節進行得更加有序。在智慧工地當中，相關數據的實時動態抓取尤為關鍵，解決了傳統監管模式的透明度較低的缺點，所有監管過程保持透明化，確保監管過程的公正性，提高電網基建工程的施工效率。1.2.4分析智能化。與大多數工程類似，電網基建項目在施工過程中每天都會產生大量的數據信息，其中不乏一些重復類信息和錯誤信息，如何對信息進行準確甄別，也是電網工程推進過程中的重點管理內容。在智慧工地的建設過程中，分析智能化屬于非常重要的建設目標，結合現階段技術發展情況，通過云平臺對數據進行過濾和結構化處理，從而有效提升采集數據信息的應用價值[5]。

2智慧工地體系構建

2.1總體框架。電網基建工程智慧工地項目的建設，要充分應用現場感知設備、智能化數據采集與數據傳輸服務等現代信息技術以及先進通信技術，解決施工現場感知層數據統一及匯總分析的建設要求，通過智能化填寫和自動化報表生成等功能應用，完善和加快電子辦公無紙化進程，減少大量的線下數據流程，極大提升公司管理和運營效率；并通過構建公司企業中臺（建設域），匯集多系統業務數據，并輔以人工智能平臺的算法處理，從而實現電網基建工程各環節萬物互聯和人機交互，建設精準感知、多端協同、靈活快捷特征的智慧管理與服務平臺。智慧工地建設縱向涉及各管理層級和現場項目部業務貫通，橫向涉及各專業管理融合，因此需要在梳理各類應用場景和用戶需求的基礎上，形成技術先進實用、適應工程現場、滿足業務管理需求的總體架構和藍圖規劃[6]。針對電網工程的智慧工地總體架構設計而言，采用開放式的集成平臺更符合其特征，能夠發揮出更大的優勢。一般而言，開放式集成平臺可由四大部分組成，分別為基礎設施層、工地感知層、現場管理層與平臺應用層，如圖1所示[7]。在開放式集成平臺的后臺中，云計算服務與網絡通信架構共同提供技術支持，在通訊和硬件方面保證智慧工地平臺穩定、高效運行。2.1.1基礎設施層。基礎設施層屬于電網基建項目智慧工地中維持系統穩定運行的基礎。在具體應用中，基礎設施層可以分為以下7個類型：（1）標識與識別設備，主要用于標識各類資源的二維碼和無線射頻識別標簽；（2）門禁與考勤設備，主要對施工現場人員進行考勤管理記錄，同時也可以起到保護重點施工部位的作用；（3）定位設備，例如北斗衛星系統定位設備等；（4）區域管理設備，用于實現施工全過程的邊界動態管理，主要包括邊界管理設備、臨邊防護器、電子圍欄等；（5）安全監測設備，主要監測電網工程施工中具有較大安全風險的工程部位和特種設備；（6）工程測量設備，主要用于距離、高度、角度等方面的測量工作，常用設備主要是水準儀和全站儀；（7）綠色施工監測設備，用于對施工現場的氣象、揚塵、噪聲情況，以及用水用電等情況進行監測[8]。2.1.2數據感知層。數據感知層的建立是依托眾多終端設備進行體系構建，同時采用智能化算法進行工地感知數據處理的任務分配和職責劃分，達到對工地各個施工體系的精確感知。數據感知層主要包括可視化感知、建設資源感知、場地空間感知、高危環節感知和綠色施工感知5個部分。2.1.3現場管理層。現場管理層主要分成信息與通信基礎設施、資源管理、場地空間管理、施工進度管理、安全管理、質量管理6個部分。在智慧工地的信息管理中，邊緣設備基于其便于攜帶的特點作為工地云平臺的信息收集和推送基礎；按照施工過程中各專業的要求，基于工程場地過程中的區域劃分、現場布置、施工作業等要求，對施工現場實現實時動態管理；利用物聯網技術，基于可視化感知，實現進度情況的直觀化和形象化跟蹤，利用建設資源感知更好地監控資源配置，實現更精準的配置組合；結合進度計劃與資源需求，基于進度偏差與資源限制，進行施工進度管控和預警，從而提升施工進度管理的合理性[9]；打造施工安全閉環，施工前期理清風險、施工過程持續督導，施工驗收問題整改，建立嚴格的全過程責任體系；基于標準工藝形成質量標準，通過建立嚴格的考察和與質量驗評以及問題整改制度，形成工程質量管理閉環。2.1.4平臺應用層。平臺應用層位于智慧工地建設最頂層，直接與用戶產生交互，其功能是“處理”，即依靠“云計算”進行信息處理和反饋，根據平臺監控的設備和采集的數據進行整體信息處理并反饋數據的運算結果。平臺應用層為了實現不同的功能模塊，大體上可以劃分為4種：（1）機械監控模塊，此模塊的主要功能是實時監控機械的運行數據，將數據經過其他處理模塊將機械的實時運行數據傳送至系統中臺，進行實時高效地分析和監測，并在監測到人員的違規操作時，及時進行預警，掌握機械風險防控的主動權；（2）環境監控模塊，環境監控模塊可以預設解決方案，在監控環境參數的時候，一旦發現數據波動異常，及時按照預設數據和操作進行調節，使工地環境滿足相關的施工規范和環境要求；（3）人員管理模塊，此模塊主要對現場施工人員進行大數據采集，從而判斷人員的操作行為是否規范，是否有安全隱患等，并利用大數據統計人員進出，進而實現人力調配自動化、合理化；（4）大數據應用平臺，以前面的3個模塊應用為基礎，開展大數據分析。前3個模塊的處理過程中，會獲取質量極高的信息數據，可以為大數據應用平臺提供足量的訓練學習數據，可以為進一步的數據增強和云計算能力提高打下堅實基礎。2.2技術分析。2.2.1智慧工地與BIM信息是BIM模型的核心，也是實現信息化管理的關鍵。在BIM模型構建過程中，與傾斜攝影三維實景建模技術相結合，確保模型坐標、幾何尺寸的精確性至關重要，同時也需對BIM模型的參數、命名、分類、編碼、交付制定標準的規則，以規范智慧工地其他BIM相關模塊的操作。BIM技術具有模型可視化、工序虛擬化等特點，利用BIM技術建立微觀工程信息仿真模型[10-12]。其作用主要為：利用BIM技術建立進度模型，控制施工進度，從而進行進度分析；模擬施工方案，協助技術交底；在管線安裝過程中，BIM技術可對圖紙進行深化，完成管線碰撞檢查等[13-15]。基于BIM技術的智慧工地解決方案，以BIM模型為載體，以云端平臺為基礎，利用移動設備將應用延伸至現場，通過對施工現場資源的集中管理，建立智能化、移動化、預警化的業務監督，形成成熟的業務體系，實現參建各方的協同管理。2.2.2智慧工地與物聯網物聯網技術在智慧工地系統建設中起到重要作用，在施工現場通過布設傳感設備，將施工升降機、塔式起重機、移動執法終端等作業產生的動態信息、工地視頻數據、人員進出與定位監控、揚塵噪聲環境監控與自動噴淋降塵聯動、車輛進出口沖洗監控、裸露土方覆蓋監控、建設工程結構安全實時監測系統等從全方位監控工地的實時信息，力爭做到數據化、可視化、可控化，使用智能系統為項目管理的監控的全方位實時立體化提供實現平臺，并在平臺上進行智能化應答[16]。2.2.3智慧工地與大數據從大數據的生命周期來看，主要經歷4個流程，如圖2所示，這幾部分所涉及到是其最為關鍵的技術。智能感知是整個智慧工地系統的數據支撐[17-18]。基于大數據技術的電網工程智慧工地系統的數據架構包括：電網工程現場數據采集，實現統一標準，綜合采集現場各類廠家物聯網設備信息數據，如視頻監控、閘機AI門禁、深基坑監測、塔吊監測、高支模監測、環境監測；邊緣數據采集及處理，接入視頻監控、深基坑、高支模、智能安全帽等各類采集對象的數據采集程序，對現場采集到的數據進行分析、處理，并將數據上傳至云端數據管理中心；基建云端數據管理中心，通過標準的物聯網協議實現對物聯、智能終端、存量信息系統的統一安全接入和管理，通過遠程維護、實現邊緣的數據采集、設備管理、互聯配置、運行監視功能。通過從數據中臺讀取視頻流等業務數據，基于嵌入AI算法的人工智能平臺，實時調用算法進行分析識別，在特定工況中實現從監控視頻或圖片中高效提取特定信息，異常或事故及時告警，并分別在前期、建設過程、投產的各個階段，智能化填寫安全、質量監管記錄和進度、造價的統計列表，以及基建技術評估數據，支持人工信息化填寫修改，并自動化生成各類線上報表和評估報告，包括安全質量專業報表和進度月報等。智慧工地系統平臺結合大數據技術，能夠大力提高數據的有效性和及時性，大到施工進度數據，小到現場設備型號和從生產廠家信息，都能夠在平臺中快速檢索，并能夠進行實時地更新。在電網基建施工的過程中，能夠根據目前的進展和在庫的項目進行分析，采用智能化算法對項目將來的質量、進度方面的指標進行預測，及時調整優化施工過程中的組織管理，提升項目的建設效率并節省成本。

3應用展望

當前，在國家電網公司管理的電網基建項目中，隨著視頻接入和現場系統在工程現場的全面推廣，以及基建管理系統相關功能群的持續建設，現場系統（手持移動業務終端）與基建管理系統已經通過緊密的信息互聯與數據共享，一體的業務貫通與管理融合，初步建立了電網基建項目現場管理生態圈。目前國家電網在基建工程現場管理系統已經全面推廣，智慧工地建設在實踐層面的工作基礎已經奠定，初步形成在基礎設施、工地感知、現場管理和遠程監管中的完整實踐。在基礎設施層、工地感知層、現場管理層、遠程監管層已經形成了整個施工進程中的成熟應用。同時，還需要在以下幾個方面進行提升和發展。（1）重視基建工程全過程中的施工文明建設。目前政府各部門對施工文明建設提出了更細致的要求，對施工區域中的環境污染、重大工程設備安全、綠色生產等問題十分重視。采用物聯網技術有效豐富施工現場監測手段，提高對環境變化和高危設備運行情況的敏感度，為安全監管、綠色監管奠定基礎[19]。（2）加強對施工空間位置的全過程控制，嚴格梳理各專業的管理層次。持續優化施工現場的總體布局，并結合基礎設施層的空間管理能力，將施工階段的作業區域與空間、污染變化等與施工管理過程中的各專業緊密結合，方便智慧工地系統進行現場管理。（3）加強現場技術支持和解決突發問題的能力，完善現場管理的短板。利用物聯網技術成果，提升施工現場管理模式的及時性和針對性。例如，當施工現場出現煙霧，利用這些監測設備能夠迅速鎖定可能產生明火的位置，進而調用視頻監測設備對現場情況進行智能化識別，管理人員針對緊急情況迅速發出緊急信號并啟動應急管理方案，極大提高施工現場的應急管理能力。（4）加強設備精準感知和高智能化水平，實現施工現場全域覆蓋、智能識別、有效管理。采用訂制化的識別算法，提高視頻數據的多重識別能力。一是通過未戴安全帽識別、區域穿越識別、紅馬甲識別[20]等基本形成工地違章智能識別能力；二是通過工作區域人員數量識別、工程進度自動識別等，輔助專業監管高效開展。

4結束語

通過對電網工程現場管理業務的層次化梳理，本文在研究層面系統歸納了電網工程智慧工地的特點和總體架構，結合國家電網公司視頻接入和現場系統當前建設形勢，在實踐層面對于4個層次的實施應用情況進行了梳理，并結合大數據、物聯網技術、BIM技術等方面介紹了電網工程智慧工地的未來發展情況。目前信息化建設已經進入各行各業，施工現場中的智能建造給企業帶來的效益更加受到重視，通過進一步全面融入物聯網技術、云邊協同計算、智能識別監測算法等信息化手段，豐富現場管理人員管理手段，提高管理水平；與此同時，基于信息化的管理理念日益施工現場組織和管理人員的信息化素質，從而進一步完善智慧工地的系統放方案，通過技術和人員之間的良性循環，不斷推動電網基建工程的高效創新發展。

作者:吳威 徐鑫乾 許志勇 陳磊 陳勇 黃濤 許奇 單位:1.國網江蘇省電力有限公司 2.國網江蘇省電力工程咨詢有限公司