工程建设如何数字化？

2008-03-17 00:00:00 来源:www.cps.com.cn 责任编辑: boxer8888 收藏本文

    随着计算机技术的进步和安防行业的壮大，数字技术已经在各个社会领域得到广泛的发展和应用。“数字地球”概念的提出，宣告“数字化”时代已经来临。相对其他行业来说，建设工程领域的数字化概念还很模糊，研究也少见。但不可否认，“数字化工程”已经成为安防行业一种新的管理方式。据记者了解，数字化工程就是将工程项目的建设过程依借技防技术和信息化技术进行数字化处理，它主要包括工程全部施工过程信息的数字化、网络化、智能化、可视化以及建立数字化的监理模式，甚至可以对工程项目成本进行数字化分析和项目质量的评比考核，在此基础上，数字化工程通过数字化手段完善性地解决工程建设一整套流程的安全和防范问题，并最大限度地利用了信息资源。本文主要从数字施工和数字监理两部分进行解析，希望能给行业有所启发和收益。

    一、数字化施工控制

    数字工程项目施工是一个科学谋划和实施的过程。如何更有效地提前达到工程预期目标和保障项目中的人员和物品安全，是众多安防技术人员一直努力的方向。数字施工大致是利用了视频监控、报警探测、卫星遥感影像技术、全球卫星定位系统技术以及相应的施工技术手段，将工程的施工、运营和管理运用数字化技术进行采集，建立一个保护施工进程安全进行的数据库分析系统，体现数字化施工的随时监看调用、随时查询的目的。基于数字化施工是一个综合性的技术平台，记者将这些技术依次介绍。

    1、视频监控技术

    目前我国城市工程建设呈现出火热的态势，同时它给我们建设工程的安全与质量监管工作带来了压力和挑战。过去我们施工监控采用“点对点”的视频传输方式，即直接从工地前端安装的摄像机上拉一条光缆到监控中心。“点对点”视频传输方式占用传输带宽资源小，图像相对比较清晰、稳定，上传信号或下传信号均较快捷。但建筑工地比较分散，有的距离监控中心七、八公里，远的几十公里，沿途要经过桥梁、道路，传输的光缆不仅要高架，甚至还需破路、横穿地下管道等。另外，在部分大型建筑施工现场实施监控，其难度和复杂程度超过其他应用领域，有时建筑施工现场几十种工序在不同部位，不同时间交错进行着，且设施都是临时的，变数较大，这是施工监控的难点。针对这些问题，数字化施工的视频监控技术需要有所突破: 首先，为保证有较高清晰度的图像从安装在高处的建筑物上输出，工程前端摄像机应合理设计，尽量缩短安装在高处建筑物的摄像机到主机的距离，并使之尽量控制在500米以内，同时适当放大信号，保证传输线有良好的屏蔽; 另一方面是提高压缩视频保帧技术，保证电脑主机在24小时不间断运行的情况下工作稳定、正常。其次是建议选用适合某些复杂建筑工地特点的远程监控传输方式，降低传输费用。我们可以选用三种方式:

    ①采用低功耗设计的微波无线摄像机，通过成熟的802.11B数字微波无线技术，能满足某些工地施工时视频信号需传输距离远、抗干扰能力强的要求，从而解决铺设线缆困难的问题。

    ②设定为网桥模式，这时工程前端摄像机不但本身可完成视频传输，还可以接收其他无线摄像机的视频信号，然后再一起传送到监控中心。在城市有阻挡物的情况下，这种数字施工视频传输形式较好满足了“借道连接，绕开障碍物”的用户需求。

    ③无线——有线桥接，无线摄像机完成自身视频传输同时，还可以通过五类线接收其他摄像机的视频信号，接着上传至监控中心，实现工程施工无线——有线的结合和技术互补。

    再次，工程当地监控中心使用的图像系统操作软件，应性能较稳定、功能较齐全，才能确保数字施工的远程图像传输的质量及操作控制的有效性。考虑到对于工程施工的监控图像有时需要连细小的钢筋也能清晰显示的问题，这就要求监控中心的系统软件基本达到高清晰录像，每小时录像约350M，回放质量应几乎与监视预览画面完全相同; 每个分控端可以同时接收前端主控音、视频信息，并可无限延伸扩充，在真正意义上实现工程施工远程集中监控的目标; 超强的智能化网络传输功能也是数字化施工对视频监控的技术要求。智能化的网络传输能降低对带宽的要求，不再需要提供专门的固定IP地址，只要有512k以上的宽带就可以联网传输图像，且传输的图像消除了“马赛克”，便于将工程监控的细小末微环节都监看得一清二楚。

    所以，对于安全事故多发的工程施工，如何做好施工现场管理，控制事故发生频率，一直是政府管理部门、施工企业关注的焦点。利用现代科技优化监控手段，实现实时、全过程、不间断的安全监管也成了我们安防工作者亟待解决的问题。下面分析数字施工需要监控的部位。

    地面、楼面施工的监控。数字化施工监控转入地面、楼面施工阶段，建筑物四周敞开，作业面宽，施工人员多，各个分项工程往往交叉作业，要求的各项安全防范和质量要求都要考虑周到。为此，系统应设置多项监控重点，如针对以下内容的重点监控: 验槽、砼的输送、浇捣、养护、模板安装（“两超一大”模板支撑变形）、钢筋安装及绑扎、混凝土浇捣、施工人员安全帽和安全带佩戴、建筑物的安全网设置，以及楼梯口、电梯口、井口防护、预留洞口、坑井口防护、阳台、楼板、屋面等临边防护和作业面临边防护等。监控的时间、内容、标准及监控方式均应按照工作人员的需要设定。

    高层作业的监控。针对高处作业的特点，所需要监控点为建筑物的安全网设置、施工人员作业面临边防护、施工人员安全帽佩戴、外脚手架及落地竹脚手架的架设、缆风绳固定及使用、吊篮安装及使用、吊盘进料口和楼层卸料平台防护、塔吊和卷扬机安装及操作等。为了加强建筑工地的文明施工管理，数字化施工监控系统还可以有针对性地设置工地文明施工的重点监控，主要有: 工地围挡、建筑材料堆放、工地临时用房、防火、防盗、施工标牌设置等内容进行监控，目的均在于加强安全管理工作。这些可通过ADSL或专线接入互联网，在重点位置安装网络摄像机或无线网络摄像机，通过WLAN连接到宽带路由器上，在保安室通过工地无线联网监控系统进行多画面监控，而且可以直接进行录像文件的保存，以便在有其他情况发生后进行取证。

    2、空间信息技术

    空间信息是数字化施工管理的首要前提，它包括对施工场地的地形、地貌、建筑物、施工项目等一切空间的信息进行集中统一分析。本文所说的空间信息技术是目前市场应用中数字化处理最为有力的工具，它主要包括遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），即3S。其中，地理信息系统在工程施工管理中作用尤其突出。

    地理信息系统具有存储、处理、传输和显示海量地理信息或空间数据的功能，因而适合用于管理规模庞大的工程施工建设的各类信息。记者了解到，我国三峡工程决策支持系统集成指挥中心，是以GIS为工地信息处理的主要构成，结合监控系统提供的可视化操作和监管，为决策用户提供各种施工动态、静态信息。

    地理信息系统可以对信息进行空间分析和可视化表达，这些功能适用于工程地质勘探、工程项目选址分析、工程项目风险评价、施工平面规划等工程建设领域。丰富的查询功能也是GIS的一大显著特点，GIS提供图形查询、文字查询、事件查询和过程查询，利用这些功能不但能获得与空间坐标有关的各项实体的信息（如设计参数、图纸等），还可以获得动态的过程信息，如施工过程信息等。近年来，随三维、四维的数据模型日趋成熟，三维、四维的GIS技术也逐渐得到研究，并广泛应用于水利、水电工程的施工过程中，如坝区地质三维可视化、地下洞室和大坝施工过程三维动态演示、施工导截流施工管理、施工场地总布置等。因此，数字化的施工也必将随着安防技术和电子技术的日新月异得到更加深入和广泛的应用。

    综合来说，数字化施工的实现它本身也是一个长期复杂的工程，它需要各种相关知识、技术的共同提高，软环境与硬件环境的并重。在硬件方面，要在工程施工区内布置高速宽带互联网，大量的现场跟踪摄像设备，可随时接入Internet、具备无线上网功能的电子计算机和数码设备等，每个现场施工人员需配备先进的数字设备。同时，施工现场应配备多台跟踪摄像与监测设备，在施工中结合系统仿真计算，实现数字化施工; 在软环境方面，要组建高效精干的数字化施工管理机构，做好施工前的数据资料收集准备工作，强化施工过程中的管理与控制。

    二、数字监理模式

    数字化施工简单点说，是在工地现场关键点设置数码摄像探头，24小时监控施工过程，为及时发现问题和事后总结过程提供技术支持。数字化监理，基本原理同前者一样。只不过，是把现场情况图像传送到监理部的计算机屏幕上。复杂来说，数字化监理模式应具备以下特征: 

    监控数字化: 数字化监理模式与传统监理模式最大区别在于其是以数字化信息为主，工程项目所需的各种信息（如设计图纸、规范标准、监理中各种函件以及工程照片、音像等）均能直接通过摄像机进行本地实时监看和操作，也可以通过网络进行远程图像传递和处理。

    资源共享化:数字化监理是一个开放的监理模式，其监理资源的共享是数字化监理模式的不二法则，各个监理公司在维持自身特有定量的实体资源同时，还可通过网络互联，跨省市、跨单位的互借互阅来建立虚拟资源，将各自不同的资源作为监理网络的一个节点，最终实现资源无限扩大。

[NextPage]    档案无纸化:数字化监理模式在项目监理实施过程中直接形成的档案，均是能被计算机相关软件处理的文档文件或电子文件。而对于非监理产生的纸质载体的监理档案则用扫描仪等设备转化为电子档案，项目竣工后利用光盘刻录机刻录成光盘，便于永久保存或连接入网，实现远程访问。

    从上看出，建设数字化监理带给我们的用处，首先是改变了目前工程监理在工地的高负荷、高强度的“巡回式”管理模式，从而使得现场监理人员大部分精力将不再用于现场巡视，而将更多的精力用在针对工地现场实际情况的提前预控和对重要部位、关键工序进行严格把关的工作方面上。这不但提高了工作效率，而且可相应减少监理人员的配备数量; 其次，可以提高监理的工作精度和实时性。就传统的工程现场监理而言，效率不高是一个现实的普遍问题，不少管理行为都是滞后的。以质量控制为例，一般都要等到错误或违规行为延续了一段时间后，才被发现，甚至还需要花费另一段必要的时间，才能有效纠正。而运用数字化监理模式，则有可能在第一时间发现并制止质量问题; 最后，有利于提高监理工作的规范化、标准化。在建筑工地运用数字化监理模式时，首先会要求监理工作必须及时到位，所下发的函件必须符合规范、标准，且监理工作也必须在规定的程序下或标准下进行。因为记录的大量工程实体的同步音像资料可随时再现工程历史情况，这必然要求监理对工程的质量、安全等问题按规范、标准去处理。另外，公司的远程监控对监理自身工作也起到很好的约束作用。

    那么，如何建立高效、实用的数字化监理模式，并使之形成科学、专业的“安防能手”是我们今后需一直探索的研究课题。因为数字化监理既要考虑数字时代信息化的要求，又要思考怎样充分利用现有的监控系统来适应建设工程的现代化数字监理模式。针对以上数字化监理应具有的特征范围，记者通过采访沟通，了解到可以从以下几方面建设数字化监理模式。

    1、现场监理控制的远程监控

    通过预先设置在对施工现场的质量、安全进行监控的关键点位上安装摄像机和报警探头，把现场施工实况传送到监理部的计算机屏幕上，监理人员根据需要及时存储。若发现违规操作及时抓拍、联动报警并粘贴于监理联系单、通知单上，发送给施工单位要求整改、纠正。特别是在工程工序或部位需要监理时，可实现多工作面、多工序的监理同步旁站，监理只需1人查看计算机屏幕即可，省去较多的人力且劳动强度也大大降低。监理人员在巡视、平行检查时可利用数码相机将重点部位、关键节点等施工情况拍照后接入计算机进行编码、配文字说明，形成档案资料与验收记录一并永久保存，在今后需要调看时可以一目了然。另外，如果建设的工程出现质量隐患时能做到用事实说话，有很强的说服力，当施工单位纠正完后再拍照留样，形成前后对比，处理问题，突出监理工作的规范化、科学化。当遇到重大问题时还可将取得信息（照片、录像、文件等）通过网络传递给公司，便于监理公司及时了解、掌握和果断处理工程现场的突发和紧急事件。

    2、信息资源共享

    因为每个建设工程需要涉及监理的信息多，如建设法律、法规及规范、标准，建设项目招投标、合同文件、施工索赔、工程投资与使用、质量测控验收、工程进度、监理资料、设计施工图纸和有关的文件资料等，这些信息量大且十分重要。因此必须由计算机来辅助管理，建立专门的信息管理系统来处理。数字化监理对于建设法律、法规及规范、标准等信息作为共享资源，可自己开发建立，也可从第三方获得，如联入中国建设信息网。另外，对于不同项目形成的监理档案可联入监理公司的主服务器，与公司内部其他项目联网实现计算机资源共享，而且公司领导也可通过因特网、宽带数据网随时查阅公司所监理各工程的基本概况，在建立工程的各种数据、图片，各工地施工进度、质量、安全等情况信息库的同时，给予相关指示，从而不受区域、时间的限制，也减少了人员，简化了手续，又大大节约工程监理时间，提高了工作效率。

    3、计算机处理文档，实现无纸化管理

    建设工程监理工作最终是通过文字和图表来反映的，而文字、图表编印又是工程监理日常工作处理的主要内容，从监理工作开始的招投标文件、合同文件、会议纪要，到监理规划、监理细则、监理月报以及监理记录、监理发出的各种函件、通知单等，都可用Word、Excel和PowerPoint来处理。按照预先建立的各文档标准格式和内容，分类归放到相应的文件夹内，还可利用Windows系统可以使用长文件名的特性，清楚明了地分类存放，便于工程管理和查阅使用。而对于监理月报、汇报总结、演示演讲、专题纪要等所用到的提纲、图示、图解可用PowerPoint来制作，与投影仪配合使用，形成图文并茂的监理档案。对于建设单位、施工单位传递来的纸质载体文件则及时用扫描仪录入到计算机内，形成电子监理档案。

    数字化监理将是建设工程监督和管理一次质的飞跃。这时，行业会出现一些怀疑的声音，在我国是否具有可行性？记者认为，数字化网络在我国已成功搭建和推广普及，建筑业不存在网络支撑平台的滞后; 另一方面，安防产品与技术日臻成熟，其技术储备能满足数字化监理对安全防范的要求，特别是安防企业技术的研发与其他行业的互融，将推动数字化监理在实际应用中问题的解决。

    三、结束语

    现代科技文明的进步为社会生产力的提高创造了条件，我们正以空前的速度步向数字时代，数字化工程也是数字时代必然产物之一。虽然，目前数字化工程更多的停留在概念阶段，一些实际应用中会显露出技术的不足，但是，哲学告诉我们，矛盾是事物发展的源泉和动力，正是有了技术应用和应用缺陷这一组矛盾，我们才可以继续认为，“革命尚未成功，同志还需努力”。