智慧工地视角下的“四节一环保”绿色施工管理探究

1. 智慧工地助力绿色施工管理的必要性

自 2007 年《绿色施工导则》实施以来，我国逐步形成了以资源节约和环境保护为核心的“四节一环保”绿色施工体系。通过示范工程以及试点项目的推广，该体系在建筑行业中的应用范围不断延伸。但就目前整体而言，该体系推广力度仍显薄弱，主要局限于理论层面的认知，实际执行层面的绿色施工实践相对匮乏，且对绿色施工管理及技术的深入研究尚存在不足[1]。

伴随着信息技术的迅速发展，智能化工地建设也正逐渐普及，并融合了 5G通信、物联网、BIM、大数据等前沿技术。这种依托于信息化的管理模式，不仅大幅提升了施工现场的管理效率和决策质量，还为绿色施工管理的创新带来了新的发展机遇。因此，基于智慧工地视角深入研究绿色施工管理，不仅具备重要的现实意义，还展现出广阔的应用前景，值得进一步的探讨与分析。

2. 相关概念辨析

2.1 绿色施工

绿色建筑施工是一种新的施工模式，其核心目标与传统施工显著不同，除了关注品质、进度、安全和成本外，绿色施工还强调环境保护和资源节约。尽管绿色施工在资源节约以及环保方面的要求高于传统施工，但因为其往往需要采用更先进的材料和技术，以及进行更为细致的管理和监督 , 直接经济成本也因此增加。不同于侧重企业利润最大化的传统施工模式，绿色施工除了考虑经济效益，环境效益和社会责任同样被视为重要的考量因素，反映了两种管理模式在局部与整体效益的不同关注点。

在我国现行的《建筑工程绿色施工评价标准》中，绿色施工被定义为：“在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步 , 最大限度地节约资源，减少对环境负面影响，实现‘四节一环保’（节能、节材、节水、节地和环境保护）的建筑工程施工活动。”自 2011 年 10 月该标准正式实施至今，业界对于绿色施工的界定已逐渐形成广泛认同。继此，2014 年10 月颁布的《建筑工程绿色施工规范》国家标准不仅继承了此定义，而且对其进行了更广泛的传播与应用。

综上，绿色施工是一种以社会整体利益为核心，致力于建筑行业可持续发展的管理模式。它所倡导的节约不仅局限于资源节省，同时也注重对自然与社会环境的保护，旨在通过优化建造过程，将对生态和社会的影响降至最低，最终实现资源的高效利用。

2.2 智慧工地

智慧工地作为智慧城市理念在建筑领域的延伸，目前尚未在行业内形成统一的定义 [2]，同时我国也缺乏相应的规范。因此，各企业对智慧工地的理解和解释各不相同。例如，品茗股份将其视为基于物联网等技术的安全监控云平台；另一软件企业则强调通过管理关键环节提升工地精益化。根据《中国建筑施工行业信息化发展报告（2017）》，智慧工地是利用信息化手段建立的管理系统，具备管理支持、互联互通、智能决策和知识共享功能[3]。

伴随着信息化技术在智慧工地领域的深入应用，该领域功能不断完善，其应用边界也在持续拓展。起初，智慧工地主要涉及信息、安全、业务管理等层面，现已逐步涵盖人员、进度、施工策划、质量等多个管理维度，其内涵亦随技术进步而持续演变。当前，智慧工地这一领域正处于由传统的数字化向新型的智能化转型的关键时期，结合行业特性和技术发展趋势，本文对智慧工地概念作出如下界定：

智能化施工管理平台—智慧工地，是一种依托于建筑信息化模型（BIM 技术）、云计算、物联网感知技术、大数据分析等前沿信息技术，对施工现场的关键要素，包括人员配置、设备运行、物料供应、施工工艺及环境条件等进行集成化的管理策略。其宗旨在于提高工程项目的品质、保障安全、加快进度、优化技术及商务等各方面的业务管理效能与决策水平，形成了一个具备全方位感知、信息交互、技术智能化、决策科学化及风险预先控制等特性的高级信息化监管系统 [4]。

3. 绿色施工发展现状

尽管我国在绿色施工领域的发展起步相对滞后，但进展迅猛。自2005 年《绿色建筑技术导则》颁布以来，2007 年出台的《绿色施工导则》、2010 年《建筑工程绿色施工评价标准》及 2014 年《建筑工程绿色施工规范》，逐步为绿色施工的实施确立了相应的规范体系，促进了研究与应用的深入。相关行业组织在此期间亦开展了绿色施工典范项目的评审活动，以推动绿色施工技术的广泛应用 [5]。自党的十八大以来，生态文明建设得到了显著加强，绿色发展理念逐渐成为共识 , 而建筑行业在全生命周期内的绿色建设则成为实现可持续发展目标的重要路径。现阶段，伴随着 EPC、PPP 等建设模式的普及，绿色策划、设计、施工正致力于实现综合效益的最大化。

4. 现存问题

虽然绿色施工的理念自诞生以来历经数十载，并在业界得到了广泛的推广，同时促进了众多绿色施工示范项目的产生，但考虑到我国建筑行业的巨大体量和项目数量的庞大，从整个行业的宏观视角来看，我国绿色施工的整体水平仍有待提升，目前依然面临许多挑战和问题，可以主要概括为以下六个方面：

4.1 绿色施工意识不足

在建筑施工现场，完成工程任务时，通常以最简便的方式进行操作，往往忽略了环境保护的必要性，从而导致绿色施工意识的缺乏。例如，有的项目在施工过程中为了节省时间或成本，直接将建筑垃圾随意堆放，甚至在未处理的情况下掩埋或倾倒，均反映出环保意识的缺失和绿色施工意识的不足。

4.2 绿色施工政策激励薄弱

现阶段，虽然我国已陆续出台了一系列行业标准，诸如《建筑工程绿色施工评价标准》、《建筑工程绿色施工规范》以及《绿色施工导则》等，但与之相匹配的激励措施体系尚待健全。施工企业实施绿色施工理念的主要驱动力源于对申报高品质工程项目的迫切需要，此需求又源于我国及地方优质工程评审准则的明确规定，要求参评工程必须在节能减排等与环保相关的关键技术领域内达到国内领先标准。这一标准促使众多争创优质工程的项目积极打造绿色施工示范，而对于未纳入评优范畴的一般项目，绿色施工的关注度则普遍较低。

4.3 绿色施工管理制度体系不完善

在现阶段，施工企业承担着绿色施工实践的主要责任，其中施工项目经理作为绿色施工管理的首要负责人。然而，实现绿色施工的深入发展，关键在于各建设参与方的协同治理 , 倘若设计机构未融入绿色设计的理念，建设主体未能高效地实施协调策略，监理机构未能有效发挥其监督职能，这些环节的缺失均将对绿色施工的落实产生重大阻碍。此外，若施工企业在绿色施工策略的审核、实施监管以及进程评价等环节的内部机制未能得到有效实施，也会对绿色施工的实际效果造成负面影响。

4.4 绿色施工技术的创新程度尚显不足

现阶段，绿色施工技术在传统施工技术的革新与提升方面仍存在缺陷，众多绿色施工策略的执行常常伴随着建筑成本的单一增加，这一现象导致多数企业对于在环保领域的深入投资持有保留态度。因此，行业迫切需要加速绿色施工技术的创新，以增强其及经济性和普及性。

4.5 施工人员整体素质偏低

在我国建筑行业，工人队伍呈现出老龄化趋势且整体文化水平偏低，这一状况不仅对施工现场的安全与质量管理构成了挑战，同时也成为推行绿色施工战略的关键性难题。鉴于绿色施工的实施依赖于一线施工人员的实际操作，施工人员的素质高低直接关系到绿色施工成效的实现。

4.6 绿色施工数据收集不全面

在绿色施工过程中，必须对“节能、节地、节水、节材和环境保护”的实际成效进行持续监控与审核。此过程涉及通过详细的数据记录来掌握施工中的水资源利用、能源消耗、物料节约及浪费情况，以及粉尘和噪音污染等关键指标，以便为评估绿色建筑施工成效提供可靠的数据支撑。然而，此类数据的搜集需要项目管理团队在常规建设活动之外投入额外的时间和精力，导致许多项目难以按照规定及时且有效地完成绿色建筑施工数据的收集和分析工作。现阶段，绿色建筑领域的数据采集手段相对匮乏，且相关人员面临较大的工作压力，导致数据搜集的效率低下，且所收集数据的精确性不易得到有效保障。

5. 智慧工地视角下实现“四节一环保”的优化措施分析

绿色施工的实施关键在于环境保护与资源节约，具体包括节约材料、土地、水资源和能源。智慧工地的建设通过综合管理手段，搭建绿色施工的智能化管理平台，其优化措施涵盖以下几个方面：

5.1 环境监测

在绿色施工管理的目标体系内，环境保护的范畴涵盖了废水排放、边界噪声的排放水平、建筑废弃物的产生量、扬尘的抑制以及光污染控制等多个方面。通过在施工场地安装扬尘监控系统与自动喷淋控制系统，并实现与智能化工地管理系统的互联互通，从而实现对温湿度、噪声、颗粒物浓度以及风速风向等关键环境指标的实时监测与分析。一旦环境监测数据超出既定的预警界限，管理系统便会主动向管理人员发送警示通知，确保环境问题得到迅速响应与处理；在扬尘浓度超过标准限值时，系统将指令喷淋装置启动，即时激活喷淋系统以实现对扬尘污染的有效抑制。

为有效监控建筑废弃物的产生量，引入了车辆出入自动化管理系统，以辅助实施项目安全防护及废弃物外运的量化记录工作，从而高效完成对出入项目部的车辆进行检验和登记的任务。同事，系统具备将车辆通行记录传输至云端平台的功能，有助于对异常车辆进出情况进行实时追踪和追溯，显著提高了项目部车辆管理的效率，确保对施工现场车辆的有效监控与治理。结合地磅称重管理系统，该方案还能精确记录每辆车的废弃物装载量及其回收再利用量，确保了建筑废弃物数据的精准统计。

5.2 物料管理

物料管理涵盖了对入场材料的接收及项目现场材料的发放两个关键环节。在物资的入场验收过程中，引入了集成软硬件的物料验收系统，结合互联网技术，对物料验收流程进行全方位监控，以堵塞管理漏洞，有效监督供应商的供货准确性，确保原材料核算的精确性，实现对项目部物资流动的全面监控。具体实施手段包括：采用室外布置的三摄像头系统，对司机身份、车载材料及车辆过磅实时监控；利用磅区前后的红外对射技术防范作弊行为；此外，地磅仪表自动收集称重数据，系统自动识别皮重异常及重复称重行为，并触发警报机制。

a) 某品牌物料验收系统示意图

5.3 水电能源监测

通过安装智能型水电计量装置于施工场地以及办公与生活区域，实现了对水电气使用数据的远程采集。该系统能够对办公区、生活区以及施工区的水电消耗进行独立统计，并能按照日、周、月、季度等不同时间跨度进行能耗数据分析，使得各区域的能源消耗状况清晰可见。所收集的统计数据可为后续工程项目的成本估算提供重要参考。

b) 智能水表安置

通过安装漏电监测装置、温度感应器、烟雾探测装置及开关状态感应器等设备，实现对电路漏电、超负荷运行、火灾等潜在危险的及时识别。所采集的数据实时传输至智能工地管理系统，系统基于电缆温度波动趋势对潜在安全隐患进行预测性分析，并对不同类型的安全隐患报警的频率与占比进行统计，从而为有针对性的安全教育培训提供依据。该设备可对电压、电力、电流等核心指标进行动态呈现，并对异常数据实施预警及记录，同时对于漏电、温度异常状况实施即时报警。此外，设备配备的电工信息功能便于管理人员迅速联络作业人员进行问题处理，从而降低项目损失。在绿色施工过程中，对节电规范实施科学化的细致管理，以便及时调整能源消耗问题，优化施工和生活用电资源的配置。

5.4 土地资源利用

在土地资源的高效利用与节约用地领域，研究重点在于运用建筑信息模型（BIM）和无人机技术于项目策划初期，对临时建筑、设施以及场地道路进行细致规划，旨在最大限度地降低对耕地及原生土壤的侵占与损害。此外，在基坑支护环节，借助数据进行模拟分析，选取适宜的支护策略，减少土方开挖及边坡开挖，这对于提升土地资源的使用效率具有显著作用。

场景：施工规划阶段，需要了解项目实地和建筑设计（建筑物、道路、降排水等）的布局，以便做施工设计方案价值：采用实景建模和图纸叠加，能清晰的显示现场实地与建筑物布局关系，有利于在施工阶段进行土石方工程施工部署，能很好的指导施工道路设置做到永临结合，覆盖所有工作区间；同时在降排水及地表明排的设置规避楼栋，对场地阻碍物一目了然，帮助现场阻碍物迁改

c) 某平台技术方案

通过无人机进行巡回监测，远程操作人员能够向施工区域内的无人机发送作业指令及控制信号。无人机在作业区域进行实时数据采集，并将监测信息及现场图像即时反馈，以便实时监控工程进度，实现低延迟的远程实时直播。无人机的原始采集数据能够迅速上传至远程服务器，服务器上的自动化系统负责对数据进行加工与分析，输出成果。此外，无人机测绘技术的协同运用有助于实现土方量的精确调配，并对土地资源的实时利用情况进行监控，从而推动土地节约目标的达成。

d) 无人机测绘进行土方计算具体流程

5.5 绿色施工教育平台

实现施工现场的绿色化作业依赖于全体工作人员的共同努力，在项目执行阶段，必须严格执行绿色施工的培训与教育体系，以增强全体成员的参与意识，推动绿色施工的深入实施。通过智能化教育平台，个性化定制绿色施工的培训资料，并将绿色施工计划、操作说明、视频教程以及知识库等资源整合至平台，以便项目管理部门能够高效地进行日常绿色施工管理及活动