深圳地铁智慧工程管理：数据融合、移交与无人机监管创新

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 　　一、案例背景

　　地铁物业开发项目建设本身就是一个庞大、复杂、多行业、多专业的建设工程，同时深圳市政府要求将工程建设过程中涉及到的大型设备、危险源、环境、劳务人员等多方面关键数据进行上传监管。传统模式下人工采集数据和信息的方式，已经不能满足快速处理地铁建设涉及到的庞大数据量的需要。如何利用IOT(物联网)、AI(人工智能)等先进的信息化手段和前沿新技术手段将地铁建设数据和政府监管数据进行多维度汇总与展示，对事件相关联数据进行联动调取和分析，以便在宏观层面对深圳企业提供辅助管理和决策支持已成为需要思考的重要课题。因此搭建一个多类型数据集中展示和分析平台的需求已十分迫切。

　　二、应用内容

　　为提高深圳工程建设项目智慧工地和BIM应用的管控能力，降低项目管控成本，提高项目数字化综合管控能力。根据国家、深圳国资委对数字化转型工作的定位需求和地铁集团对信息化建设及下级单位的统筹部署，拟建设智慧工程管理系统。通过建立深圳智慧工程管理系统，监控工程建设中的安全、质量、进度、人员、设备、绿色施工等情况。打造“多维度，可联动，全数据”的工程数据中心，为项目管理团队提供强有力的辅助管理。通过专项管控、单项目、多项目群的数据纵深、横向对比，为决策提供全面的数据依据。

　　基于CIM数据对项目信息综合可视化展示，通过收集、汇总项目工程安全、质量、进度、投资等数据为基础，结合深圳市政府对施工工地数据监管的要求，将深圳工程建设数据和政府监管数据进行多维度汇总与展示，对事件数据进行联动调取和分析，从而为深圳提供辅助管理和决策支持。全方位实现深圳建设项目工程数字化应用情况的态势呈现、项目管理、应急指挥等事件的智能预警，满足深铁集团的应急指挥要求，与地铁集团应急管理系统实现无缝衔接。

　　一、数据可视化

　　基于CIM的三维可视化平台的核⼼功能解决建设过程中多项目管理、施工进度、安全质量监控等数据的基础信息获取、转换及与异构数据集成并建立核⼼数据结构从而实现大数据存贮、分析、决策和可视化展示的目标。

　　1.1项目总览

　　通过CIM场景展示在建工程的项目的信息，在地图上标注每个项目，并且可以对地块标段进行区分。通过异构数据集成，在地图上集成展示周边毗邻车辆段、停车场及在建工程信息，风险源分布图、隐患分布情况、基坑监测数据等信息。

　　根据工程工程项目建设进度情况，查看项目的工程概况，包含进度、投资、工期目标、对应标段及参建单位等信息。

　　1.2工程概况

　　综合展示工程所有在建项目信息，包含在建工程、已完成工程、标段数、总投资额等总体情况，统计各项目的信息，包含工程名称、投资完成情况、工期目标、进度等综合概况。根据项目和专业工程分类统计标段总数、已经开工的标段数、未开工的标段数。

　　对在建工程，根据总投资，年度/季度的投资计划和完成情况对比等，统计投资情况。根据参建单位勘察、设计、项目部、监理、施工单位等，统计主要参建单位名称，以及负责的主要工程及标段名称。

　　1.3安全质量管理

　　安全管理主要包含风险源、隐患问题、大型机械设备、基坑监测等工程建设重要安全指标和安全措施、安全检查、安全事故、事故伤亡、安全会议、安全培训等模块，以及安全考核排名。对项目施工现场安全管理情况监控，吊装令、地下管线施工、夜间施工等作业令的审批、高支模验收、塔吊安拆手续，自动生成相关资料存档。对施工人员的不安全行为、机械设备的不安全状态、合格材料的使用、作业方法、作业环境的防护安全五项重要工作进行安全管控。采用视频AI智能分析技术，对工服、口罩、工帽未戴、翻越、明火、吸烟、倒地、危险区域电子围栏警告、未成年人员入场识别告警。对现场施工的不规范操作、不文明行为、险性事件等进行曝光。

　　根据质量管理规范和标准控制每一质量控制单元的施工是否满足质量要求。主要包括质量检测标准、单元工程分解、工序检测记录、材料及试件检测记录、质量缺陷及事故的登记及处理、质量验收与评定等模块。泛普工程管理系统对施工现场质量管理情况进行汇总分析，将质量管理数据与CIM可视化模型进行融合展示，主要包含材料管理、质量验收和质量隐患等问题。

　　1.4进度管理

　　引入工作结构分解(WBS)，针对项目的目标(费用、工期、质量)，把整个项目分解成易于操作和管理的工作单元，对于项目整体目标的实现至关重要。根据合同情况对工作结构进行分解，并把每项分项目工程与对应的工程量清单进行关联，为计量支付与计划进度做准备。

　　通过计划编制提供组件可制定项目的整体计划，根据所制造的项目计划管理思想结合工程实际情况、快速编制好子段工程总体计划和阶段性工程计划;采用进度跟踪分析，随时采集到最新进度数据，通过数据的统计分析、及时评估项目前期工程进度存在问题，及时调整施工力量和方法，实现预期管理目标;根据深圳在建工程的建设情况，包括进度百分比、总产值、开累产值，产值百分比，计划开工时间、计划完工时间、实际开工时间、实际完成时间，并对滞后的工程进度进行预警。

　　1.5人员管理

　　通过身份证刷卡登记、表格批量导入登记、手工新增登记、省市级劳务人员信息管理平台信息导入等多种方式实现劳务人员信息的登记并生成务工台账。考勤数据通过人脸考勤设备进行人脸识别打卡，自动从施工现场同步到系统，每月进行劳务人员工资结算，系统会根据流水记录结算整理出每名劳务人员的考勤数据，作为考勤统计报表、工资结算的依据。

　　劳务看板是主要针对领导层的数据分析看板，通过项目中心的劳务看板可以实时显示项目的劳务人员分布，劳务人员违规操作影响、记录，以及各项目不同工种的用工情况等。对项目劳务人员工资发放情况进行监测，对比进场人员数量。

　　1.6大型设备管理

　　本项目对塔吊、施工电梯、大型设备以及二级和二级以上配电箱的安装数量、运行情况、设备维护状态、使用状态、维保情况进行监测、预警。综合统计、展示施工单位在项目、标段中使用大型设备的数量。并统计塔吊、施工电梯、爬模、爬架、桩机、电箱预警数量分布。对施工单位的大型设备参数超标预警统计、排名。

　　二、辅助决策

　　2.1辅助管理

　　基于三维可视化引擎、时空大数据中心数据，运用工程项目管理“三管三控一协调”的工程项目管理方法论，通过工程大数据分析、AI智能、OCR数字化扫描、条码中心、工程流程管理引擎、移动端应用等技术，通过项目分级分类多维数据可视化管理、运用数字化技术应用，将工程设计、工程投资成本控制、工程进度计划控制、工程质量管理、工程安全管理、工程人员管理、工程设备管理、项目信息管理(工程文件、工程图档、物料、验收材料)、项目合同履行管理、工程实施协同、智慧工地监测等项目实施各阶段通过运用智能化技术进行汇总分析、辅助决策、三维可视一体化管控，施工单位、监理、工程各部门、角色、人员全流程一体化协同、工程实施数据、事件实时监测、智能分析、实施流程三维仿真、智能推演，对工地发生突发事件、非正常状态、违规行为预警，并通过工程大数据和AI实现工程管理的全维度管控、统计分析和辅助决策应用。

　　2.2决策支持

　　基于CIM信息模型以及施工设备地图，通过三维看板，预先浏览施工现场的空间布局、土建、钢结构、机电设备的安装位置，通过空间预览、设备安装标准、尺寸参数、安全标准、以及与施工图纸进行人工比对，提前发现施工过程的安全、质量隐患，了解施工工序，实现施工前的人工检查和熟悉施工流程。

　　工程质量管理通过三维可视化的形式，以三维模型构建施工质量管理，生成质量管理清单、预置项目、分项工程、各工种的施工质量标准、质量检测标准，通过施工构件扫码管理、人工图纸、模型审核、现场仪器检测自动分析、质量管理BIM终端放样、点云数据自动分析、无人机采样模型智能比对分析等，进行施工质量的全方位、智能化管理与决策支持。

　　三、应急指挥

　　构建应急指挥系统，实现应急指挥PC端调度以及现场人员在移动端APP使用，包括监测预警、应急值守、态势研判、指挥调度、融合通信应用、地图应用、视频监控应用、移动应用、大屏应用、培训管理、应急基础库和总结评估。

　　四、数字化移交数字化移交将BIM、无人机、电子文档、其它系统数据整合到智慧工程管理系统形成数字化资产

　　4.1移交数据管理

　　按数据类型、业务、流程、归档等分类方式进行梳理，提供数据整理功能，按不同业务系统对数据的应用要求，对数据进行整理和交付操作。建立规范的目录，提供目录维护管理，支持目录的添加、更新与删除功能;按照标准化的目录进行资料上传、下载、展示等。

　　4.2工程数据移交

　　对倾斜摄影数据的处理、整理、合并，实现统一场景数据交付，对无人机应用方提交的三维场景进行处理、整理、合并，实现场景数据交付。对于电子文档、照片、其他来往文件等，实现统一集中存储与归档，避免资料的丢失，保证资料的完整性、可追溯性。

　　4.3移交过程管控

　　根据数字化成果移交管控流程以及各系统之间数据交互的规范，面向交换过程和内容进行规范化管理。通过数字化交互系统将不同阶段的交换过程进行固化，规范具体交换行为。

　　4.4数据汇集融合

　　根据建筑信息模型(BIM)规范以及数字化成果组织形式，系统在接入数字化成果时，对接入的数据内容按照类型分别予以解析，完成解析后对数据内容进行检查、校验、展示及数据传输。BIM模型、无人机模型、其他图形平台的模型按照深圳的模型存储标准转换为统一的数据格式。实现有编码及属性特征值的模型和图档的关联，自动关联有编码及属性特征值的模型和图档，为无编码及属性特征的模型和文档提供人工关联功能

　　五、应用效果

　　通过数据集成，适配多种集成场景消除信息孤岛，整合深圳各系统数据减少人工汇总及接口数量，为辅助决策提供数据支撑，无缝对接地铁集团应急指挥中心。基于工程数字化移交实现BIM、倾斜摄影等数字化资产的一键式打包移交，降低新技术的应用成本。通过统一的物联网集成平台对在建项目的智慧工地设备进行统一的数据接入、标准化汇总，同步政府监管平台，形成深圳CIM数字化底板，掌握项目动态数据、全面融合AI，打通信息孤岛、掌握动态数据、实现智慧化、可视化管理。

　　1、提高效率

　　整合深圳各系统数据，为决策系统提供数据，为地铁集团提供数据服务，减少人工汇总、接口数量。

　　2、减低成本

　　项目建设资产交付标准管理，BIM+倾斜摄影模型自动融合，BIM+图档资料融合，模型+数据自动关联，项目数据一键打包。

　　3、保障安全

　　同步政府监管平台，兼容所有智慧工地设备，提供易用的工地集成工具，工地智能设备标准统一，数据标准化汇总、管理。

　　4、协同联动

　　与地铁应急平台数据互通，多系统、多终端联动，实现预案流程化，演练信息化，响应速度快，案例可复盘。

　　5、决策支撑

　　通过CIM+AIoT数字孪生场景，数据多系统集成融合，覆盖多项目、全要素，实现项目现场实时监管，AI自动预警，辅助决策。

　　六、创新点

　　1、城市建设数据全过程融合

　　基于智慧工地的智能设备，利用IOT集成平台，实现真正的设备互联，汇集项目质量、安全、计划、成本、招采等多源数据，实现数据融合，数据价值的深度挖掘，消除信息孤岛和应用孤岛。

　　通过数字化的手段，以CIM模型为依托，融合项目建设全过程数据，同时降低协同成本，优化业务流程，实现状态全可视、时间全可控、业务全可管。

　　2、工程资料数字化移交，打造工程数字资产体系

　　深圳依托数字化移交系统，通过工程资料移交规范与移交目录模板结构，包含运BIM模型、CAD图纸、Word文档、纸质图档等，用数字化移交过程管控方法，规避数据需要依靠人工录入，周期长、成本高、错漏多、不够实时等问题，构建工程数字资产体系，形成建设、交付良性循环，为数字化转型提供强劲的动力。

　　3、智慧工地无人机监管

　　通过无人机定期对工程进度进行跟踪观测，实时掌握进度、质量、安全情况，及时对安全隐患点的识别预警，同时基于无人机喊话能力，实现应急事件快速下达，提高工作效率，降低安全风险。利用影像，提取可供工程有用的数据。并且高分辨率历史影像可作为工程结算及变更、索赔的可靠依据;也可用于大型迎检和宣传展示。

　　无人机的覆盖面大，可从高空拍摄到工地全貌。工作人员不太方便去的地方，无人机也可以及时通过高清的照片，反映出某个区域的施工状况。无人机的应用给建筑工程行业带来了全新的数字化管理方式。