基于物联网的建设工程监管模式研究

作者:郑应亨 邓伟 张凯 蒋颖
单位:重庆科技学院建筑工程学院
摘要:分析当前将物联网应用于建设工程监管方面存在体系不完整、使用成本较高、专业人员不足、全寿命周期意识淡薄等问题, 建立基于物联网的建设工程全寿命周期监管层次和架构, 提出相关有力措施以助于此监管新模式的推广, 如:建立健全法律法规体系、建立统一监管新模式、加快技术创新和物联网人才培养、强化全寿命周期监管理念、降低成本等。
关键词:物联网 建设工程 监管模式 全寿命周期
作者简介:郑应亨, 男, 生于1970年, 四川隆昌人, 博士, 教授级高工, 研究方向:项目管理、建筑经济、建筑安全。
基金:重庆市技术预见与制度创新基金 (cstc2017jsyj-zdcxBX0071); 重庆科技学院基金 (ck2017skyb008)

1 引言

随着经济的高速发展,建设工程体量与日俱增,由于监管手段比较落后,安全质量问题时有发生,严重影响了建筑行的稳定发展。如今,计算机、通讯等技术迅猛发展,探讨新的建设工程监管模式势在必行。所谓新型监管模式是指将物联网应用于建设工程全方位、多层次、全生命周期的监督管理模式。物联网作为继互联网之后的新一代信息技术,在很多领域得以研究应用并推广。在工程建设领域就施工过程的质量安全方面已经开展了一些应用研究,但物联网应用就整个建设工程全寿命周期全方位监管的研究相对较少。因此,开展基于物联网的建设工程监管模式研究有利于建设工程行业的可持续健康发展。

2 物联网应用于建设工程监管模式存在的问题

在不同的历史条件下,我国的质量监管经历了由施工企业的单一检查制到建设单位验收制的补充,再到政府第三方核验制的完善。工程监理制度的实施对政府监管有了很好的补充,这是工程市场发展的客观要求。政府监管和社会监管相辅相成,平衡了各方责任主体的关系,约束了工程建设领域的质量安全生产行为。但随着建设工程如火如荼的开展,传统的监管模式存在消耗时间长、需求人员多、缺乏实时性和工作效率低等弊端。基于物联网的建设工程监督管理模式可克服这些弊端,但是目前也存在着许多问题。

2.1 缺乏一套完整监管体系

近年来,随着物联网技术的应用,各地方建设行政主管部门在质量安全监管方面出台了一系列政策。如重庆市城乡建委规定超过规模或超过一定建筑高度的工程项目需进行远程监控,在渝北、巴南等区县城乡建委建立了安全远程监控系统,足不出户便可监管工地现场的施工状况及行为。北京、天津、广东、山东、湖北等地从监管模式上进行了试点,并取得了一定的成效。但是,从全国来看,尚未建立相应法律法规、统一的监督体系和数据标准。这就导致建设行政主管部门在建设领域开展物联网技术的应用难以操作。

2.2 物联网使用成本较高

物联网在建设工程领域监管的核心就是将整个建设过程特别是施工过程中获取的数据传输到监管部门。为保证数据获取的真实、准确,需要高精度的仪器设备,这些仪器设备目前都比较昂贵。此外,为确保数据传输不失真,对通讯技术的要求较高,且流量使用成本也较大。从成本角度讲,这些因素导致部分企业不愿意使用这些先进技术。为降低企业运营成本,很多地方行业主管部门所建立的一些远程监控系统形同虚设。

2.3 监督机构从业人员数量不足,综合能力有待提高

改革开放40年来,特别是上个世纪末期住房制度改革以来,建筑工程总量成倍增长,但整个领域的监督机构规模及人员数量并没有增加多少。在大规模生产建设过程中,建设工程的数量急剧飙升与监督执法人员有限的数量之间形成了明显的矛盾。监督机构的性质决定了这些从业人员是行政事业单位的在编人员,其中多数人员不懂得物联网等新技术。在执法过程中,监督人员长期与被监管对象直接接触、交往较多,导致日常监督检查工作流于表面,难以落在实处。所以建设一支懂物联网新技术、综合能力高、客观公正的监督执法队伍尤为重要。

2.4 全生命周期的监管意识薄弱

在建设工程项目“三阶段”(前期、实施期、运营期)的监督管理中,监督管理工作往往侧重在建设工程实施期,而对项目前期和运营期的监督管理力度不够,特别是运营期。我们一般理解建设工程项目监管就是设计、施工、竣工验收及交付使用,这实质就是项目实施期,而项目前期和项目运营期的监管较少。而实际上,全生命周期中的很多问题往往不是发生在实施期,如擅自改变使用功能。建设单位为了节约成本,按最简易的厂房等工程性质报批、施工、验收,待竣工备案后改成复杂的宾馆、酒店等,规避有效监管。如果建立了物联网监管体系,只需将监管周期延长便很容易发现并制止此类事件的发生。

3 基于物联网的建设工程监管模式

本文探索基于物联网技术,建立建设工程与监管平台的联系,将建设工程的信息数字化,实现建设工程与人之间的信息交互,期望在这种新的模式下,改善当前物联网监管模式存在的问题,提高监管效率。

3.1 基于物联网的建设工程监管模式管理层次

建设工程监管模式在建设项目的全生命周期中涉及到多个责任主体,主要责任主体有建设单位、勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位、物业单位。涵盖了建设项目全过程,包括规划阶段、勘察设计阶段、建设审批阶段、现场施工阶段、竣工验收阶段、运营阶段。图1所示为建设工程监管模式管理层次。

图1 基于物联网技术的建设工程监管模式管理层次

图1 基于物联网技术的建设工程监管模式管理层次

 

如图1所示设计单位、勘察单位、建设单位、施工单位、监理单位、物业单位和政府监管部门通过Internet与建设工程全过程进行信息的联通与交互,利用传感器、RFID和条码技术等在项目全生命周期作为信息采集技术,达到对规划、勘察、设计、施工、竣工验收和运营阶段的工程项目全生命周期监控的目的。物联网技术的应用可以对责任主体所做的工程活动进行存储信息。在不同建设阶段,参与人员通过信息系统能够及时有效地上传工程信息,各项目建立动态更新的信息资料。此外,执法人员、参建人员和使用人员通过手机扫描形式读取工程的追溯码,有权限地获取工程的部分信息,使得建设工程的信息透明化,真正达到建设工程信息的共享,规范约束参建各方的各种建设行为。

3.2 基于物联网的建设工程监管模式架构

一般情况下,学者普遍将物联网分为:感知层、传输层和应用层。而应用层中涉及到对数据的处理和应用,为便于分析和研究,本文将物联网分为四个层次:感知层、传输层、处理层和应用层。结合建设工程项目管理,构建基于物联网的建设工程监管模式架构图,如图2所示。

感知层的数据读写主要是通过无线网络,单个建设工程项目内部主要通过建立局域网进行信息传递,而各责任主体和政府部门主要通过Internet与各种信息系统进行衔接,实现对建设工程信息的利用。

项目前期资料中的土地性质、规划指标等可通过地理信息系统(GIS)与监管系统进行对接。在项目立项、可行性研究等各环节,建设单位通过监管系统上传相关资料。

在项目的实施阶段,勘察设计等图纸资料通过监管系统上传。施工过程中人、材、机、法、环等信息都可以实行实时监控。如,对于特种设备,项目管理者能够通过特种设备管理信息平台随时查看设备的运行状态,当设备运行超过本身负荷或出现危险情况时,系统通过系统设定的条件进行判断,发出预警指令。

在工程的运营使用阶段,通过沿用实施阶段的各种检测设备设施,对各种功能的建筑实体及设施进行实时监管,保证建设工程在使用阶段的质量安全,保证人民使用的安全性。如:通过预先埋入或粘贴现在结构表面的传感器,可以对结构后期的缺陷、损伤等情况进行监测。通过移动终端对构件电子标签或二维码进行识别,追溯构件信息,以便更加全面的掌握材料、施工等信息。

4 对策措施

基于物联网的建设工程监管模式,存在上述诸多问题,因此还需要采取一系列的措施,才能让这种新型模式顺利推广。

4.1 建立健全基于物联网的建设工程监管模式的法律法规体系

目前,没有一套关于基于物联网的建设工程监管模式的法律法规,全国无法统一推行。因此,只有加强立法工作或在现有的建筑法、安全法等法律中增加相关条文,并建立一套行之有效的制度,让各地建设行政主管部门有法可依。建设行政主管部门加强关于物联网监管规范、标准的拟定,以便各责任主体落实各自责任。

图2 基于物联网技术的建设工程监管模式架构

图2 基于物联网技术的建设工程监管模式架构

 

4.2 建立统一的物联网应用于建设工程监管新模式

认真总结各地已开展或正在开展的基于物联网的建设工程质量、安全的监管的工作,按照上述设计的基于物联网的建设工程监管模式建立统一的监管体系。并以此新模式在全国开展试点示范工作。当然,这种新模式的推行尚需各部门加强联动,经信、物价、税务、国土、规划、建设、房管等部门必须相互配合,才能让这种新模式得以顺利推行。

4.3 加快技术创新,提高监测精度

建设工程的监测精度同其他行业相比要求更高,如交通管理的视频只需能辨别清楚人脸,对车辆在道路上移动的距离能看清大致位置即可。而建设工程的监测大多要求很高,如沉降监测要求达到±2mm,甚至更高的精度。这就对用于建设工程的数据采集设备提出了更高的要求。因此,必须加快基于物联网的建设工程监测的技术创新,生产出更高精度的仪器设备。

4.4 加快物联网人才培养及职业道德教育

推行物联网的建设工程监管新模式,人才是必备条件。这种模式下一方面可以大大减少土建、工管专业人员的投入,以解决监管人员不足的问题。另一方面需要更多的IT人才,而这方面的人员目前本身就稀缺,同时仅是IT专业的人才还不能满足建设工程的要求,还需要他们懂得建设工程方面的专业知识。这就给人才培养单位提出了更高的要求。另外,建设工程领域历来都是廉政风险高的行业,也是腐败多发的行业。腐败虽然有时防不胜防,但通过物联网监管,减少政府监管人员与监督对象的接触机会,可以减少一些腐败现象。因此,监管人员除具备一定的专业知识外,还要加强职业道德和廉政教育,坚守底线。

4.5 强化全寿命周期的监管理念

目前,各地在建筑安全监管方面使用了物联网技术,但基本只停留在视频监控这一较为初级的阶段,且一般也只是在施工阶段使用,投入的摄像头等设备随着竣工验收就撤除或报废。对于物联网在建设工程中的应用,应当从前期开始,至少从土地规划开始,一直延伸到运营期直至建筑物报废或拆除为止。若能将物联网应用于建设工程的全寿命周期,不仅可以提高监管效率,保持规划、建设与运营的连续性,还可以将各种费用按使用时间分摊,从而降低使用成本。

4.6 降低成本,广泛推行

物联网在建设工程中的监测毕竟是新技术,一些企业为降低企业负担,不愿意投入更多的费用到新技术中去。加快技术创新,降低制造成本,是减少企业使用费用的途径之一。同时,政府有义务和责任强制推行新的监管模式,除了前面所述加强法律法规建设外,应当开展试点示范工作,对示范工程给予一定的税收优惠和补贴。如果大面积推行,用于建设工程监管的设施设备将形成规模生产,产生规模效应,从而降低使用费用。另外,通讯部门也要考虑建设工程相关信息传输的流量及费用问题,以减小各用户的使用费用,从而促进新型监管模式的推行。当然,推行一种新的模式也将产生极大的社会效益,所以,推行基于物联网的建设工程监管新模式不仅看其经济效益,还应当更加关注其良好的社会效益。

 

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Research on Construction Engineering Supervision Pattern Based on Internet of Things
ZHENG Yingheng DENG Wei ZHANG Kai JIANG Ying
(School of Civil Engineering and Architecture, Chongqing University of Science & Technology)
Abstract: This paper analyzes the problems existing in the application of the Internet of Things to the supervision of construction projects, such as incomplete system, high cost, insufficient professionals and weak awareness of whole life cycle. Then establishes the regulatory hierarchy and framework of the whole life cycle of construction projects based on the Internet of things, puts forward some beneficial measures to promote this new mode of supervision on the issues of establishing and perfecting the system of laws and regulations, establishing unified supervision mode, speeding up technological innovation and personnel training, strengthening life cycle awareness and reducing costs.
Keywords: internet of things; construction project; supervision model; whole life cycle
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