建筑施工的智能化管理方法与流程

1.本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种建筑施工的智能化管理方法。


背景技术：

2.智慧工地，是近年来兴起的一种基于bim技术(building information modeling，建筑信息模型)和物联网技术(iot，internet of things)的施工场地的数字化管理系统，利用建筑信息模型技术通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的生命周期过程中进行信息共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为建筑设计团队和施工单位提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
3.然而，现在智慧工地，更多地仅仅只在于信息共享和传递本身，更像是一种大型数据收集装置，而对施工现场的智能化管理上还有很大的改进空间。虽然有智慧工地这样的智能化系统，但是现在施工现场的管理，并不能根据施工现场的实际情况进行智能管理，远没有达到智能化，仍然离不开操作人员的手动操作。因此，现在急需一种智能化管理方法，来充分利用现有智能化管理系统，真正做到施工现场的智能化管理。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种建筑施工的智能化管理方法，用来解决现有施工现场管理无法充分利用现有系统进行智能化管理的问题。
5.本发明提供的基础方案为：通过环境监测模块实时监测施工现场，通过现场生产管理模块对施工现场进行智能管理；所述环境监测模块实时监测施工现场，包括以下内容：监测施工现场的pm2.5，当pm2.5当前测量值大于预设范围后，启动喷淋装置；当pm2.5当前测量值小于预设范围后，关闭喷淋装置。
6.本发明的优点在于：
7.本发明建筑施工的智能化管理方法能够结合施工现场的实际需求，利用现有的智能系统，对pm2.5进行实时监测，通过pm2.5当前测量值来判断是否启动喷淋装置，在保证施工现场pm2.5小于预设范围的前提下，动态控制喷淋装置的启闭，能够达到节约能源的目的。
8.更重要的是，本方案由小见大，能够充分利用现有智能化系统，在施工现场中进行智能化管理，达到节约人力成本和节约能源的目的。
9.进一步，所述现场生产管理模块，包括喷淋控制单元；所述喷淋控制单元，用来启动或者关闭喷淋装置；所述环境监测模块包括在施工现场分布设置的多个环境传感器；所述监测施工现场的pm2.5具体为，通过多个环境传感器实时监测施工现场的pm2.5；每个环境传感器与每个喷淋装置对应设置，当一个环境传感器检测到的pm2.5当前测量值大于预设范围后，启动与该环境传感器对应的喷淋装置。
10.通过在各个位置设置的环境传感器来监测整个施工现场的pm2.5，对应的环境传
感器启动对应的喷淋装置，能够达到哪里有污染哪里就消除的效果，能够有效节约能源，精准进行粉尘消除。
11.进一步，当所有环境传感器检测到的pm2.5当前测量值小于预设范围后，关闭所有的喷淋装置。
12.在关闭喷淋装置的时候，需要所有环境传感器检测到的pm2.5当前测量值小于预设范围，这样能够有效避免因为环境传感器布置的不合理而形成的监测漏洞。
13.进一步，所述现场生产管理模块，包括门禁控制单元；门禁控制单元通过识别各种门禁授权等级对应的预设门禁通过方式，比对人员信息，比对成功则开启门禁放行；所述预设门禁通过方式，包括ic卡识别方式、nfc识别方式和人脸识别方式。
14.通过多种门禁通过方式，有助于不同授权等级的工作人员在快速通过门禁的同时进行分等级地识别排查，有效避免无关人员进入到施工现场中，有效保护施工现场的财务和施工安全。
15.进一步，所述通过识别各种门禁授权等级对应的预设门禁通过方式具体为，对于出现在施工现场时间小于等于七天的工作人员通过ic卡识别方式作为门禁通过方式，对于出现在施工现场大于七天的工作人员通过nfc识别方式作为门禁通过方式；对于小于等于七天但是操作不便的工作人员采用nfc识别方式作为门禁通过方式；对于重要位置的门禁采用人脸识别方式作为门禁通过方式。
16.这样设置能够最合理地对不同操作的工作人员进行合理的授权通过门禁，效果最好。
17.进一步，所述对于小于等于七天但是操作不便的工作人员采用nfc识别方式作为门禁通过方式具体为，对于卡车司机、货车司机及其他携带物料不便的工作人员采用nfc识别方式作为门禁通过方式，同时在该工作人员通过门禁的时候通过声音播报读出人员信息。
18.携带大量物料的工作人员，因为不方便拿出ic卡进行读取识别，极易因为携带大量物料停而堵塞大门，不利于施工现场的快速流通，用nfc识别的同时通过声音播报读出人员信息，不仅不影响工作人员的快速通过，也能够方便门卫对应查看该工作人员的人员信息，并且对工作人员本身有提醒作用，结合大门处设置的摄像头，能够声像合一地完成对工作人员的监控。
19.进一步，所述对于重要位置的门禁采用人脸识别方式作为门禁通过方式包括，在人脸识别的同时对被识别者进行辅助身高检测，当人脸识别和身高检测都识别通过后启动门禁放行。
20.这样设置，能够降低人脸识别的精度，但不会降低整个识别精度。
21.进一步，所述进行辅助身高检测包括，在工作人员靠近人脸识别装置的过程中，随机选择两张以上工作人员的全身图像以及工作人员距离人脸识别装置的距离，在人脸识别的时候通过图像识别计算出工作人员的身高与预设该工作人员的人员信息进行比对，比对成功则身高检测通过。
22.不需要额外设置其他设备，通过人脸识别装置能够在识别人脸信息的同时，完成身高检测和比对。
23.进一步，所述随机选择两张以上工作人员的全身图像为，通过人脸识别装置的人
脸识别摄像头拍摄工作人员的全身图像，所述工作人员距离人脸识别装置的距离为，通过人脸识别装置上的红外线测距离传感器检测工作人员距离人脸识别装置的距离。
24.红外线测距离传感器是常用的测距器件，只需要在人脸识别装置上加装该器件，即可通过人脸识别装置一台设备完成人脸识别的同时完成身高检测，且检测过程不影响工作人员的人脸识别过程。
25.进一步，所述现场生产管理模块包括地下控制单元，通过地下控制单元监测地下施工过程并随着施工进度动态移动监控位置。
26.对于地下施工操作，动态移动监控位置能够更加精准地监控地下施工的具体施工工况。
附图说明
27.图1为本发明实施例一中施工管理系统的逻辑框图。
具体实施方式
28.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
29.说明书附图中的标记包括：现场生产管理模块1、塔吊防撞控制单元11、地下控制单元12、门禁控制单元13、喷淋控制单元14、环境监测模块2、视频监测模块3、上报模块4。
30.实施例一
31.实施例基本如附图1所示：本实施例中的建筑施工的智能化管理方法，是基于bim模型构建的施工管理系统基础上的，本实施例中的施工管理系统，包括彼此连接的环境监测模块、视频监测模块、上报模块和现场生产管理模块，其中生产管理模块包括塔吊防控控制单元、地下控制单元、门禁控制单元和喷淋控制单元。
32.环境监测模块，通过现有的环境传感器等硬件，实时监控工程施工现场环境的噪声、扬尘等环境信息，并通过现有软件系统及硬件显示设备，分析及显示施工现场环境信息。全天候户外扬尘监控系统，除了可以实现扬尘监控以外，还可以监测pm2.5、pm10、噪声、环境温度、风速等环境因子，各个环境传感器安装在不同的测试点，各测试点的测试数据通过无线通讯直接上传到监测后台，大大节省了环保部门监测成本，提高监测效率。该系统还可与各种污染治理装置联动，以达到自动控制的目的。此外，环境监测模块，会对测试点的天气情况和空气质量通过显示设备进行可视化呈现，其中天气情况至少包括温度、湿度、噪音，天气情况包括当天以及未来三天的天气情况都进行动态展示。而空气质量也分为历史空气质量分析和当前二十四小时空气质量数据变化图两部分呈现。同样，每个参数项的随着时间的动态变化情况都通过显示设备呈现出来。更重要的是，环境监测模块会根据各个环境因子数据的变动得到对应的提示结果，并将提示结果进行显示和传输到上报模块。例如，当噪音为99分贝时，此时的提示结果就是“噪音较大！请注意做好降噪处理。”33.视频监测模块，综合利用视频、网络、通信等现有技术，实时查看、监督现场施工情况。能够通过安装在工地各个位置的摄像机，以及用来接收摄像机拍摄画面并进行实时播放存储的显示器，对工地各区的关键要害部位、重点区域等的现场情况进行二十四小时实时监控。对每个进入监视区域的人、进入时间、离开时间以及在监视区的活动情况都会有清晰的显示。全方位摄像机则可以对较大范围内的情况进行监视。值班人员在值班室内就可
以同时对各个监控点的情况进行监视。若有异常，可以马上采取必要的措施，从而防止意外情况的发生。
34.上报模块，用来接收各个模块传递来的上报信息，并根据上报信息控制与系统连接的辅助装置进行对应的操作。
35.现场生产管理模块，用来聚焦于施工现场，实现现场生产精细化管理。以bim模型为载体、流水段结构为支撑，以标准工序为预设追踪标准，实现快速计划、动态管控、及时调整、按时完成、降本增效。
36.现场生产管理模块，基于现有bim模型构建网络平台，在bim模型构建的用来表示施工现场的三维模型基础上，将每日的数据通过网络平台可直接呈现出来，为生产例会提供汇总统计的数据，提高会议效率。可将bim模型中的各种成果输出成汇报ppt，便于向公司进行汇报。基于bim模型本身，打通了总、月、周三级计划管理，通过流水段可将总计划拆解到月计划，月计划拆解到周计划；计划从上到下逐层链接。周计划的完成情况，可同步回滚到月计划，月计划可回滚到总计划，可以直接通过总计划来把控整个计划是否有偏差。本实施例，通过现场生产管理模块，可同步监控50余项指标数据，能够对公司全国各地项目的具体指标分析。
37.此外，现场生产管理模块，通过bim模型的现有功能设置，能够自动抓取各项目生产管理数据，如施工状态、里程碑进展、开工、停工等；自动收集现场各项数据，一键生成施工日志；对项目生产管理体系及管理人员进行综合排名、选择优秀团队和个人。
38.更重要的是，现场生产管理模块，包括塔吊防撞控制单元。按照现有技术，通过塔吊防撞控制单元，塔吊监测可以实现塔机监测、群塔防碰撞、塔机区域防护和吊钩可视化。
39.塔吊防撞控制单元，通过与之连接的现有采集装置和显示设备，清晰实时显示起重机械设备运行工况，其主要显示的内容：起重量、起重力矩、起升高度、幅度、回转角度、风速、倍率。
40.塔吊防撞控制单元，通过与之连接的现有监控设备和提醒装置，监控设备采集提醒参数达到预设提醒参数范围时，提醒装置能发出声光信号，提醒司机注意操作，安全驾驶。提醒参数包括：重量、力矩、高度、幅度、回转，并且各项参数可以单独配置提醒参数阈值。
41.塔吊防撞控制单元，通过与之连接的现有监控设备和提醒装置，具有超载保护功能。本实施例中，当起重量达到额定起重量100％
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110％时，塔吊防撞控制单元判断为发生超载行为，塔吊防撞控制单元会控制提醒装置自动向司机发出连续清晰的声光提醒信号。通过塔吊防撞控制单元，可控制与之连接的起重机械设备实现危险行为的自动控制，限制吊钩上升和增大幅度方向的运动，只允许吊钩下落或减小幅度方向的运动。
42.塔吊防撞控制单元，通过与之连接的环境传感器，这里的环境传感器为风速传感器，具有风速报警功能，如果风速过大，影响塔机安全运行，则塔吊防撞控制单元通过与之连接的提醒装置发出声光提醒信号进行提醒。通常在风速为12m/s，塔吊不能进行正常工作，而本实施例中塔吊风速在10m/s的时候已经启动预警工作，针对已经存储的历史同时段的风速变化情况，预测当前风速变化情况，当当前风速的变化趋势和历史同时段变化趋势相同时，启动准备停止塔吊工作信号发出，若风速在短时间内(本实施例中为5
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20分钟内)从10m/s上升到11m/s后，即使历史上同时段的风速变化情况不是上升情况，也需要发出紧
急避险预备通知，在发出紧急避险通知一个小时候，若风速始终没有上升到12m/s后再发布临时启动通知，在临时启动通知的时间段内需要每个半小时进行风速预测操作，直到风速降低到9m/s以下后发出恢复正常塔吊操作通知。这样做，能够有效避免因为风速影响而带来的各种问题，充分保障了人员和设备安全。
43.塔吊防撞控制单元通过现场生产管理模块与上报模块连接，塔吊防撞控制单元将与之连接的所有设备的全部运行记录、历史数据和违规操作上报信息发送给现场生产管理模块和上报模块，并能够在现场生产管理模块的网络平台上完整显示。通过与网络平台的无缝对接，通过网络平台对塔机运行情况可以进行远程实时监控。
44.此外，现场生产管理模块，还包括门禁控制单元，用来控制施工现场的门禁，并利用现有技术给不同的工作人员不同的授权等级，进行门禁授权，并通过现有的ic卡、nfc以及人脸识别等现有方式作为不同授权门禁等级的门禁通过方式。
45.相比于现有bim模型，本实施例中，现场生产管理模块，还包括地下控制单元，所述地下控制单元采用bim模型构建，地下控制单元采用bim模型构建，在建筑三维信息模型基础上，让施工人员全面了解地下施工情况。bim模型能够自动反应管道交叉碰撞情况和建筑结构的空间几何关系，可以清晰地做出表达地下施工状况，因管线布局不合理发生碰撞而导致返工，造成不必要的经济和能耗的损失等这些问题可以避免。
46.利用以上施工管理系统，本实施例在进行建筑施工的智能化管理方法时，具体包括以下内容：
47.通过现场生产管理模块中bim模型的现有内容，按照标准工序，对施工场地内的人员、机械、物料进行管理，利用现有bim模型的管理内容，增加接收北斗卫星导航信号，利用北斗卫星导航，可对工地上车辆机械定位管理，结合传感器和现有施工机械算法模型，精确计算工作部位的三维坐标值。通过对工地车辆机械动态追踪，可以直观的看到每辆工程车的工作状态，对未处于工作状态的车辆进行调度，可协调施工中车辆机械资源优化配置，提高工程车辆的利用率。通过信息录入系统，对劳务人员信息资料、机械设备信息资料和物料信息资料进行有效整合，实现劳务人员信息、机械设备信息和物料信息的管理系统化。
48.通过塔吊防撞控制单元，在超过预设提醒参数范围的时候，启动与之连接的提醒装置，提醒操作人员安全进行塔吊操作，保证起重机械设备、塔机和操作人员的安全。与塔吊防撞控制单元连接的采集装置，实时将提醒参数采集并发送给塔吊防撞控制单元，这些提醒参数包括重量、力矩、高度、幅度、回转。提醒装置的提醒方式为声光方式。当操作人员出现违规操作的时候，塔吊控制单元将违规操作记录作为违规操作上报信息发送给现场生产管理模块和上报模块，通过现场生产管理模块的网络平台能够看到实时操作的所有信息。
49.同时，视频监测模块，通过安装在各个测试点的摄像机和与之连接的显示器，实时监控各个测试点的显示画面，并将在上报模块接收上报信息所在测试点对应时间段出现的显示画面提取出来单独存储在待处理显示画面中，便于经过人为确定后，及时对发出相信上报信息的测试点工况进行溯源和记录。本实施例中的上报信息，不仅仅包括塔吊防撞控制单元传递来的违规操作上报信息，还包括其他各个模块各个单元传递过来的异常信息。
50.同时，环境监测模块通过设置在各个位置的环境传感器，实时监控pm2.5、pm10、噪声、环境温度和风速等环境因子，当发现pm2.5超过预设值时，通过现场生产管理模块中的
喷淋控制单元，启动设置在施工现场中的各种喷淋装置开始工作，通过喷洒出来的液体减少粉尘排放，直到检测到pm2.5小于预设值时，停止喷淋装置工作。这样既能够有效保证施工环境始终处在一个适宜的环境中，又能够尽可能地节约能源。
51.pm2.5为细颗粒物又称细粒、细颗粒，指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然pm2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，pm2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。本实施例中的pm2.5预设值采用在空气质量标准中的日均值75μg/m3的基础上，结合施工现场所在地理环境的特殊性得到的。本实施pm2.5预设值为69
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75μg/m3。除了通过达到预设值来触发启动喷淋装置以外，环境监测模块还对预存历史数据中同时段的指定细颗粒物进行监测，指定细颗粒物为施工现场所在地域环境影响较大的细颗粒物，例如在昆明，花粉这样不作为常规pm2.5监测的细颗粒物会作为指定细颗粒物进行监测，避免其对工作人员产生的影响。更重要的是，除了实时监测以外，如同对吊塔防撞控制单元对风速的监控预测一样，环境监测模块对pm2.5中所有细颗粒物和指定细颗粒物进行预测，若预测结果是在某个时间段pm2.5会上升到预设值时，则会提前半个小时至40分钟提前启动喷淋装置进行喷淋除尘。
52.同时，环境监测模块，通过各种现有环境传感器，实时监测pm10、噪声、环境温度等环境因子，当各种环境因子实测参数超过预设值时，环境监测模块形成对应描述信息作为上报信息发送给上报模块，上报模块通过与之连接的显示设备、显示器、施工人员便携终端以及现场生产管理模块的网络平台，进行对应环境因子处于异常情况的提醒。
53.同时，门禁控制单元，通过识别各种门禁授权等级按照预设的门禁通过方式比对人员信息，比对成功则开启门禁放行，比对失败的则形成上报信息发送给上报模块，同时通过现场生产管理模块的网络平台进行画面信息显示。能够有效避免无关人员进入到施工现场。
54.此外，当在进行地下施工操作的时候，地下控制单元通过控制与之连接的监控设备，实时监控地下施工操作环境。
55.本实施例，在现有bim模型的基础上构造施工管理系统，对施工现场进行智能化管理。本方法解决了现有施工现场管理无法充分利用现有系统进行智能化管理的问题，能够利用现有系统充分结合施工场地现场环境，进行智能化管理。
56.实施例二
57.本实施例中，地下控制单元内预设有监控位置调整表。当施工场地土质疏松需要夯实回填的时候，地下控制单元通过与之连接的监控设备，根据回填进度动态移动监控设备的监控位置，能够实时将地下施工情况通过地下控制单元传递给现场生产管理模块，并通过网络平台显示出来。本实施例中，为了更好地控制安装在地下的监控设备精准移动，在随着地下挖坑掘进的过程当中，及时沿着掘进方向布置可卷绕的轨道，轨道上具有刻度，监控设备的底端连接有可在轨道上行径的轨道车。通过控制轨道车在轨道上的移动，来移动监控设备的监控位置。而在泥土回填的时候，轨道车在向外移动的过程中，带动轨道卷绕，使挖掘坑在被完全回填后，轨道车也带着被卷绕的轨道收卷完成。本实施例不仅能够精准
调节监控设备的监控位置，还能自动回收轨道和轨道车。
58.实施例三
59.本实施例中，对于出现在施工现场时间小于等于七天的工作人员通过ic卡(integrated circuit card，集成电路卡，也称智能卡)识别方式作为门禁通过方式。对于出现在施工现场大于七天的工作人员通过nfc(near field communication近场通信)识别方式作为门禁通过方式。对于小于等于七天但是操作不便的工作人员采用nfc识别方式作为门禁通过方式。对于特别重要位置的门禁，采用人脸识别方式作为门禁通过方式。而与现有技术最大的区别在于，本实施例中的人脸识别方式需要辅助身高检测，即在人脸识别装置上预设有身高计算规则，不需要额外增添其他元器件，只需要在工作人员走近人脸识别装置时，将拍摄工作人员全身图像的两张或者两张以上的图片，根据工作人员与人脸识别镜头的距离，在进行人脸识别计算的同时计算出被识别人的身高即可。这样能够将人脸识别本身的精准度适当降低，使操作人员在被灰尘弄脏的局部脸时也能够通过人脸识别和身高识别一起完成对比操作。这样不仅更加适合施工现场使用，也能够通过降低人脸识别精度而降低设置成本，同时又能够起到门禁授权管理的目的。
60.本实施例中，在工作人员距离人脸识别装置5米的时候开始启动对工作人员的全身图像抓拍，以每秒一张的速度连续抓拍多张全身图像，直到工作人员走到人脸识别装置的一米以内距离进行人脸识别时。因为人脸识别过程中，工作人员所站立位置是预先布置的，其距离是确定的，工作人员从远到近靠近人脸识别装置的距离也是预先确定的。因此，在工作人员进行人脸识别的同时，能够从抓拍的所有全身图像中选取三张通过图像识别出相邻两个全身图像拍摄时工作人员所处位置彼此之间的距离，再通过现有的图像识别技术识别出对应全身图像中工作人员的身体长度，即能够通过三角形边长计算公式，计算该工作人员的实际高度。因为这样的计算量很小，能够在人脸识别的同时进行身高识别，将该工作人员的人脸信息和身高信息与预设的人员信息进行对比，能够对比上即可通过验证，开启门禁。正是因为有身高检测的辅助，此阶段的人脸识别的扫描点可以降低到原来的百分之六十至百分之七十五，对人脸识别装置的精度要求略微降低，使投入成本大幅度降低。
61.实施例四
62.本实施例中，在上报模块进行异常情况提醒的同时，能够通过与上报模块连接的应急控制单元，控制对应的应急设备启动。本实施例中，应急设备包括空调、消音围布、除湿器、加湿器等。当温度出现异常的时候，启动空调降低或者升高温度。当噪音超标时，通过打开消音围布，对操作人员所在空间进行消音降噪处理。当湿度过高或者过低时，分别启动除湿器或者加湿器工作。这样能够使施工现场既达到施工要求，又能尽可能地符合人体舒适度。能够有效降低职业病出现的可能。更重要的是，本实施例中，除湿器和加湿器均设置在消音围布上，安装方便，且不占用额外空间，便于应急设备的放置和安装，便于及时启用应急设备。
63.实施例五
64.本实施例中，环境监测模块将风速和天气情况进行结合，通过预设的风速变化记录表，对风速变化进行预测得到风速变化预测结果并将风速预测变化结果发送给塔吊防撞控制单元。塔吊防撞控制单元，根据从风速传感器传递来的当前风速以及从环境监测模块传递来的风速变化预测结果，塔吊防撞控制单元控制起重机械设备和塔机按照预设的风速
应对表停止一段时间后再次启动。通过本实施例的方法，能够精准控制起重机械设备和塔机的操作，在充分保护塔机和起重机械的前提下，能够最大限度地节约施工时间。
65.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。