伴随着信息化技术的发展，移动技术、人工智能、传感技术、虚拟现实、智能穿戴及工具在工程施工阶段的应用不断提高，智慧工地建设应运而生。

2020年7月3日，住房和城乡建设部联合国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部、人力资源和社会保障部、交通运输部、水利部等十三个部门联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，指导意见提出：大力推进先进制造设备、智能设备及智慧工地相关装备的研发、制造和推广应用。

在此背景下，广州君和研发了智慧工地管理系统，实现人和物的全面感知、施工技术全面智能、物体互联互通、信息协同共享、风险智慧预控的新型工地管理手段。

智慧工地管理系统架构

智慧工地管理系统

智慧工地管理系统由五大模块组成：安全生产、质量管理、成本管理、绿色施工、技术创新。下面，我们一起来看下，这五大模块如何应用到项目中。

一、安全生产

1.人员定位系统

人员定位系统是将传统工人安全帽与无线传感技术相结合的新型应用。有GPS和蓝牙两种模式可供选择，GPS适用于非封闭式的施工地点，蓝牙适合封闭式的施工地点。

通过在工人出入通道及各施工区域部署的识读器对在工人安全帽上安装的电子标签进行射频识别，并将读取到的人员身份信息和位置信息发送至工地现场管理终端和云平台后台处理数据，从而实现工人的考勤记录和区域定位。

人员定位系统功能：

• 实时定位：通过软件界面随时掌握每位施工/巡检人员的实际位置和数量。
• 轨迹跟踪：对人员活动路线进行跟踪，实时描绘出历史运行轨迹，并可对历史轨迹进行回放
• 告警上传：当施工人员遇到危险情况时可通过标签向监控中心发送SOS报警信号，便于监控人员快速实时求援。
• 告警下发：监控人员在遇到紧急情况时，可以通过监控中心发出紧急指令提示人员撤离。
• 电子围栏：自定义围栏区域，当人员进入危险区域、超时滞留、越岗等行为，标签震动发出告警提示。
• 人员考勤：可对人员进行考勤统计，并且能够根据工种，班组等进行分类归纳统计，统计结果详细准确。
• 应用端可拓展标签管理、基站管理、地图交互、热区图、移动终端、摄像联动、短信报警、实时监控、门禁联动、视频联动、两票关联、巡检关联等。

通过人员管理、实时监控、地图贴图这三个工具，搭配报表查看，让项目人员的各项详细数据可视化。

1.1 安全帽定位设备

• 定时上报GPS/北斗位置，具有方便的电量及状态指示。
• 30秒上报间隔下最长可连续工作72小时以上。
• 适合安全帽的定位设计，避免人体头部对定位信号的影响。
• 大容量的工业级电池，全防水设计和抗摔安装方式，确保在各种气候条件下的稳定可靠运行。
• 安装方式不影响安全帽特性，美观大方，不破坏安全帽任何结构，使用者无不适感。
• 配合软件平台实现越区域报警、轨迹回放、运动和静止时间统计、人员分类统计等功能
• 可加装防脱检测模块，实现对现场人员的安全帽佩戴状况检测，如出现不佩戴或佩戴不规范情况，系统报警并记录，室内准确率为99%,室外在95%左右。
• 可加装高压检测模块，当现场人员接近高压设备时，安全帽蜂鸣报警并上传到系统平台。

1.2 硬件设备

硬件设备包括：定位标签（卡片式标签、腕带式标签、安全帽式标签、物资标签）、定位基站（室内定位基站、室外定位基站）

1.3 系统优势

系统优势

• 定位准确，连续工作时间长，可远程短信修改内部配置和上报方式。
• 支持多种地图方式，用户可从中选择最新在建工程的卫星图，减少单种地图下地图更新慢的缺点。
• 可加装防脱检测模块和高压检测模块，实现对现场人员的有效管理和人身保护
• 自动统计人员定位运动和停留时间并形成报表，便于领导分析统计
• 完整的人员和培训信息管理
• 可将施工平面图贴于地图上，避免在建工地在地图上没有标识的缺点。
• 采用分级定位管理软件平台，用户可按照级别权限对员工信息进行实时定位管理，平台支持用户数可满足大型工矿集团数量要求。

有效地加强对现场施工人员、技术人员的安全管理，实时定位现场人员

人员定位系统除了传统的传感器外，同样注重资产、人员智能化管理，提高生产效率的同时也注重作业人员的人身安全。利用先进的人员定位系统，可以有效地加强对现场施工人员、技术人员的安全管理，实时定位现场人员，直观及时地反映工地内的作业情况、人员状况，提高人员安全保障的力度及效率，是人员安全监控管理的有力工具。

2. 塔机安全监控系统

针对大型起重机械安全监控系统而设计，功能完善，可实时监控机械运行状态和操作行为，对设备可能出现的异常状态、非正常操作等进行声、光报警，并全过程记录，保证机械设备的安全、稳定运行，减少安全事故发生，便于事故追溯，提高安全管理水平。

• 幅度：指塔式起重机从回转中心轴线至吊物中心线之间的水平距离。也称回转半径或工作幅度工作半径
• 起重量：吊钩所能吊起的重量。不同的幅度有不同的起重量，分最大幅度时的起重量和最大起重量。分2绳、4绳、8绳(也有分倍率的)
• 起重力矩：起重量与相应的幅度的乘积，单位KN.m
• 起升高度：是指起重机的工作场的地面或运行轨道面至提升物体最高位置的距离，用H表示，单位m
• 工作速度：包括起升速度、回转速度、俯仰变幅速度、小车运行速度和大车行走速度

塔机安全监控系统功能

防超载功能：搭载重量感应系统，如果起重重量超过塔机的承受重量将会发出报警。

群塔防碰撞功能：系统采用17位高精度绝对值编码器，与塔吊回转平台精密结合，通过绝对值编码器计算塔吊的回转角度，精度可达0.01度，通过433M/2.4G模块等开放频段，将塔吊群之间的互通通讯周期缩小在0.5S之内，保证所有信息的实时性，准确性，快速准确的判断塔吊群内多个塔吊的实时状态并实现防碰撞功能。

区域保护功能：设置保护区域，比如学校等地方，吊钩吊钩是进不去设置的保护区域

3. 塔机吊钩可视化系统

塔机吊钩可视化系统有助于减少塔吊操作安全事故。

产品应用

产品软件应用：支持电脑、手机双管理端页面

产品实景应用：利用摄像头，通过视频查看设备。

4. 劳务实名制管理系统

2019年颁发的《关于印发建筑工人实名制管理办法（试行）（ 建市[2019]18号）》

第七条　建筑企业应承担施工现场建筑工人实名制管理职责，制定本企业建筑工人实名制管理制度，配备专（兼）职建筑工人实名制管理人员，通过信息化手段将相关数据实时、准确、完整上传至相关部门的建筑工人实名制管理平台。

产品特点

劳务实名制管理系统功能：采集图像，图像处理，建模入库，特征提取，0.1s快速通过，工薪发放，无需配备电脑。

• 劳务实名制系统具有数据精准性、唯一性
• 提高工程安全质量及工作环境
• 对合法工作人员放行，对非工作人员及不法分子进行及时预警
• 实时了解工人到场情况
• 数据上传云端，可随时随地查看
• 实名制系统，便于精准化管理

4.1 工地实名制人脸考勤系统

为了改变目前工地安全管理现状，掌控工地人员数量、信息，推出了工地人脸识别身份验证的解决方案，为工地出入口安全服务。通过使用工地实名制人脸考勤系统，规范用工、安全用工、高效用工。

产品软件与硬件

5. 无线wifi安全教育系统

无线wifi安全教育系统潜移默化中提高工人安全意识和素质，减少安全事故率。

产品作用

保证WiFi安全：避免他人蹭网，保证WiFi安全

普及安全知识：提高安全知识普及效率，随时更新题库

提升用户体验：免去获取WiFi密码麻烦

6. VR安全教育系统

模拟高处坠落、物体打击、机械伤害、坍塌伤害、触电伤害和火灾伤害6种典型的伤害类型，10余个安全教育场景。

7.无线烟感智能报警系统

智慧工地管理系统引进无线烟感智能报警系统，在施工现场加工区、材料堆放区、易发生火灾隐患区域安装烟感探测器，监测现场烟雾浓度。探测器内置芯片可实时上传监测数据至智慧工地管理系统，当现场发生火灾事故时，系统自动发出警报并短信提醒负责人，项目部人员能够迅速响应，及时组织人员疏散和作出后续应急措施。

产品特点：无线控制，减少走线负担；远程监控，实时报警。

8. 视频监控系统

通过在施工作业现场的安装各类智能装置，构建智能管理体系，有效弥补传统方法和技术在管理上的不足和缺陷，实现对人、机、料、环的全方位实时监控，并且所有数据可在本地存储，作为追溯依据，变被动监督为主动监控。

同时为安全生产、高效管理引入新理念，真正体现“安全第一、预防为主、防治结合”的安全生产方针。

产品软件与硬件

产品应用

远程查看工地施工进度和措施落实情况，通过录像回放，对问题原因进行溯源。

8.1 视频监控系统“AI智监”

AI智监嵌入式视频服务器中，集成了智能行为识别算法，能够对画面场景中的行人或车辆的行为进行识别、判断，并在适当的条件下，产生报警提示用户。

视频监控智能算法有安全帽识别，越界检测，反光衣识别，工人工衣，人员闯入，火焰识别等10余种智能算法，可以及时感知，及时处理，防止意外事故的发生。

8.2 视频监控系统（无人机）

无人机功能

• 广播级视频输出，最高支持全高清1080p/60fps输出。
• 高性能低延时，据图传画面操控飞行器和云台时，精准性显著提升，航拍取景一步到位。
• 超远距离传输，信号传输距离远达5公里。
• 高性能，采用无线链路动态适应技术，平衡了距离、电磁环境和画质的冲突。

9. 便携式临边防护系统

通过此系统可记录员工违规行为，架构简单、实时响应、功能联动，保障项目安全性。

• 四口：洞口、电梯井口、通道口、楼梯口
• 五临边：楼面临边、屋面临边、阳台临边、深降口临边、基坑临边
• 在防护边损坏的时候，可以通过扇形电子光幕和红外线搭建临时的防护边，及时预警危险发生。

10. 工地一卡通系统

一卡通用：考勤、门禁、消费、车辆、访客、机房、图书、梯控、电控、水控、宿舍管理等

工地一卡通管理系统分为三个系统层次，即前端设备层、传输网络层、管理控制层，同时层与层之间采用标准的通讯协议进行通讯，不受网络平台的限制。

管理中心后台

工地一卡通管理系统由中心服务器、平台软件、发卡器组成，统一开卡、销户，便于工地人员管理。

前端设备层组成

通道部分包括通道闸机、门禁控制器、读卡器（卡识别、人脸识别等）、指示灯等；监控部分包括网络摄像机、显示屏；通讯部分包括路由器、网络交换机等 。

11.工地智能广播系统

在地下作业或者手机信号弱及通讯不畅的地区作业，信息传递困难，智能广播系统通过无线喇叭进行实时信息传递。

二、质量管理

1. 标养室监测

混凝土标准养护室是一种具备特定温度和湿度，用于存放混凝土试块的房间。标养室设备专用于混凝土试件、水泥试体的标准养护及恒温恒湿试验，在公路交通、铁路、桥梁、公民建筑、水利、水电、科研单位有着广泛的用途和较大的推广价值。

标养室可在线实时24小时连续的采集和记录监测点位的温度、湿度各项参数情况，以数字、图像和图形等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息。

2.大体积混凝土监测系统

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m，表面系数较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以我们必须从根本上分析来监测它，来保证施工的质量。

产品特点：结构厚实、混凝土量大、工程条件复杂、施工技术要求高等。

产品监测：要尽量减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间，进行保温保湿养护。大体积混凝土监测系统主要对大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，体内最高温升、芯部与表层温差、降温速率及环境温度，凝土浇筑体的表层温度等进行监测。

三、成本管理

1.物料验收系统

1.1电子地磅

物料验收系统（电子地磅）

双向汽车衡无人值守系统

双向汽车衡无人值守系统采用静态称重的方式，车辆从秤台的任意入口上磅，从另一端下磅，秤台两边用两个道闸控制。系统具有2套读卡器装置，安装在秤台入口处，当配备有电子卡片的车辆接近秤台时，读卡器能够检测到车辆的到来，通过电脑的控制，完成抬栏、称重、语音报数、打印、落杆等动作，自动完成车辆的称重过程。

在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的信息化、自动化程度。

1.2车辆管理

系统各项功能和操作贴近用户需求，是一套真正以用户管理者、使用者的实际需要为前提的高端智能化车辆出入管理系统。

产品应用

• 实时监控：实时视频监控通道现场情况、停车场剩余车位、分区车位、设备状态、车位状态及各类进出刷卡记录、系统报警事件、通道报警事件、地感事件、控闸事件等全方位的停车场综合管理信息，可对所有车位进行图形化管理，电子地图实时反应各种事件。
• 图像对比：车辆进出抓拍图像对比功能、驾驶人员进出抓拍图像对比功能、抓拍图像与库中样照对比功能。
• 认证方式：可选用纸票认证、卡片认证、卡片和车牌同时匹配认证、卡片或车牌自动选择匹配认证通过后车辆放行。
• 防跟车：防止前一合法车刷卡通行后，下一辆车不刷卡尾随进入。
• 场内车辆应急管理：系统支持方向疏导、应急封锁、超时报警、手持POS机收费管理等功能，轻松应对各种突发事件。
• 车场与视频监控联动管理：系统支持对停车场各管理单元点（管理中心、岗亭、出入口、场区各角落）的CCTV监控管理及与关联的设备事件联动。
• 流量管理：支持大容量发卡方案、支持通道口的规划和定义、支持车位有效引导和分流，避免拥堵，提高车辆通行效率。
• 通道管制：可管制指定用户类型的车辆在指定的时间段内禁止从该通道通行。

四、绿色施工

1.扬尘噪音监测系统

扬尘噪音环境监测系统是根据国家关于PM2.5和PM10的有关标准进行监测，当扬尘超标之后，系统会根据自己设定的阀门进行喷淋，从而进行降尘处理。

产品软件与硬件

产品应用

与环境治理系统联动，实现更智能的监测与治理，提高作业环境，实现节能减排。

2.智能水电监测系统

产品构成

产品功能

• 自动远程读取水、电表数据，可按照月、日、时数据归档。
• 生活区用电可检测恶意用电：热得快、电磁炉、取暖器等。

产品软件与硬件

3.智慧用电

对电气线路、设备设卡“检测、监控”，全天候实时监控电气线路设备上的漏电、超负荷、接触电阻过大、温度、电火花及电弧等的变化情况。若上述故障异常达到预警值，该系统马上发出声光报警，并向有关监控人员自动拨打电话报障，准确定点定位显示故障情况。若监控人员延误处理，该系统可设定“自动脱扣”，启动切断故障电路电源的功能，有效避免电气火灾事故的发生。

4.太阳能智能路灯子系统

智能路灯子系统采用绿色的光伏发电技术，将太阳能转化为电能并存储在蓄电池内，可以在夜晚点亮节能LED，起到照明的作用。由于系统可以发电，因此一方面设备不受电源线敷设的局限性，只需要安装在太阳光充足照射的地方即可；另一方面系统可以节约大量用电成本。

产品功能

光能发电：系统配置的光能发电板可以将太阳能转化为电能，因此系统不需要敷设电源线，也不受电缆敷设的局限。

电量储蓄：系统带有蓄电池，将白天产生的电能积蓄在电池内，在夜晚向照明灯供给电能。蓄电池根据照明灯的功率合理配置容量大小，同时蓄电池的容量可以支持3个阴雨天夜晚照明

自动开关：系统带有亮度感应功能，可自动判定昼、夜。白天停止照明，夜晚自动开启照明设备。

5.智能垃圾分类系统

垃圾分类是对垃圾收集处置传统方式的改革，是对垃圾进行有效处置的一种科学管理方法。人们面对日益增长的垃圾产量和环境状况恶化的局面，如何通过垃圾分类管理，最大限度地实现垃圾资源利用，减少垃圾处置量，改善生存环境质量，是当前世界各国共同关注的迫切问题之一。

产品特色

扫描识别：箱体设有感应区，识别可降解垃圾袋上二维码，提示用户对应箱门开启

智能投口：用户投递时，根据投递分类二维码类型，投口自动开启

语音提示：扫码后语音提示扫码成功及开门。垃圾投递完提示关门，无障碍设计，方便各类人群使用

满溢进度提示：箱体设有满溢进度条指示灯，并将进度上报后台，清理时打开

五、技术创新

1. 深基坑支护监测系统

地下6米以上称为深基坑，此系统在基坑内壁打洞装入设备，实现对地基的变形监测，地下水监测，应变监测和环境监测。

产品应用

2.高支模监测预警系统

高大模板支撑系统在混凝土浇筑过程中和浇筑后一段时间内，由于受压可能发生一定的沉降和位移，如变化过大可能发生垮塌事故。为及时反映高支模支撑系统的变化情况，预防事故的发生，需要对支撑系统进行沉降和位移监测。

3.智慧工地展厅

3.1全息投影

全息投影技术（front-projected holographic display）也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

全息投影可以实现建筑结构精细呈现，如对一根钢梁的结构、尺寸、材质进行展现，实现随意的放大、缩小，如数字沙盘等技术。

3.2 3D打印

3D打印（3D printing），即快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

特点：数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造、快速制造

此工地3D打印技术，让3D打印的模型与实体建筑呈1：150，用以验证机械、材料堆放位置，并通过模型向工人讲解施工顺序和方法，提高交底效率。

3.3智能机器人

随着科技的进一步发展，智能机器人在各个领域的应用也越来越广泛，工业机器人、教育娱乐机器人、医疗机器人……相继出现在各个领域。在多功能区讲解方面，人工智能机器人可以自主与客人实时互动，引导客人到指定的功能展区参观，并对展区展示进行讲解，为客人答疑解惑。在展馆秩序维护方面，人工智能机器人还可以对展厅环境进行实时巡逻和监控、维持秩序和安保预警。

产品特色：智能签到、会务管理、VIP迎宾、大屏宣传、AI主持、产品讲解、自由移动、递送物品

3.4塔基模型

根据施工塔吊的结构比例开模研发，并考虑施工作业实际需求，从电控、走线等方面运用特殊工艺串联，使得模型可模拟设备的运行动作，进行大臂转圈、小车推动、吊钩上下等操作。

可运用于施工工地展厅演示，形象展示塔机作业过程中的高度、幅度、重量、回转、风速等信息，并可体验吊钩作业可视化，展示工地特种设备信息化。

3.5.AR投影

增强现实（Augmented Reality，简称AR），增强现实技术也被称为扩增现实，AR增强现实技术是促使真实世界信息和虚拟世界信息内容之间综合在一起的较新的技术内容，其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息在电脑等科学技术的基础上，实施模拟仿真处理，叠加将虚拟信息内容在真实世界中加以有效应用，并且在这一过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。真实环境和虚拟物体之间重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。

4.二维码应用系统

工人通过二维码注册信息，管理人员进行房间分配及管理。

利用二维码技术，在每车混凝土的运送料单上打印二维码，此二维码为料单编号，利用编号作为唯一标记，从混凝土搅拌站到混凝土的运送信息，都可以进行追踪读取信息，比如运送的方量，配比度，使用位置等信息。减少了管理人员工作量，提高效率，便于问题追溯，控制施工成本等功能。

利用二维码标识结合智能手机进行设备维护记录，并根据“线路-巡检点-设备”进行标准化巡检。有效的满足了对设备的日常巡视检查及维修人员的任务监管、实时跟踪、隐患问题汇报和调度派工等信息化管理方面的需求。工程的所有机械设备和建筑物资都制作二维码，用手机扫描二维码标签，就能获取相应的信息。

5.监控中心

6.Bim应用系统

BIM软件已经成为建筑行业一个不断兴起的应用领域。BIM以3D建模为基础，允许工程项目在建造之前进行虚拟构建，从而消除了施工过程中的众多低效问题，并有助于消除潜在的设计与施工风险。

BIM还是一个创建和管理项目所有信息的过程，包括项目流程中各项数据和信息的共享与协作；BIM对项目生命周期的每个阶段，甚至在建筑完成之后的维护、运营都提供了非常重要的管理平台。

产品功能

沟通协作：数字BIM模型允许共享、协作和版本控制，而纸质绘图却无法做到。借助诸如Autodesk的BIM 360等云端工具，BIM协作可以无缝地跨越项目内的所有部门，允许团队共享项目模型并协调规划。同时，借助云端工具，项目团队可以在现场和移动设备上查看图纸和模型，可以实时访问最新的项目信息。

施工前项目可视化：使用BIM工具，设计人员可以在施工前期，通过可视化方式预览整个项目。利用模拟和3D可视化，允许客户体验建筑空间设计，以便在施工前进行修改。这种施工前的预检查和预体验可以最大限度地减少后期费时费力的项目变更。

降低风险成本：据麦肯锡的一项研究显示，75％的采用BIM的公司都取得了正向的投资回报。利用好BIM，可以通过各种方式帮助建筑公司节省成本。例如，与承包商的密切合作可以降低投标风险，降低保险成本，减少整体变化，降低索赔几率；在施工之前，对项目进行详细的可视化可以实现更多的构件预制，并减少未使用材料的浪费；同时，可减少在文档工作和错误沟通上的劳动力成本。

改进协调和冲突检测：BIM可以让建筑公司更好地协调各分包商，在施工开始前检测任何MEP（暖通、电气和给排水）、内部或外部冲突。

7.智慧工地云平台

手机APP端基于移动办公、无纸化办公的理念，面向项目管理人员、企业、集团提供满足不同需求的移动端服务。通过考勤系统、环境监测、水电系统、监控系统、智能生活区、塔吊系统、党建管理、设备管理等功能模块页面，实现移动端的便捷云服务。

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