信息化背景下智慧工程监理平台的构建与应用研究

在基础设施快速发展的背景下，工程项目规模不断扩大、结构复杂度提高、参与方多元化，对全过程监管提出更高要求。然而，传统监理仍以人工记录和线下沟通为主，存在信息孤岛、响应滞后和监督盲区，难以满足现代工程对高效、科学管理的需求。随着物联网、BIM、大数据、云计算等技术在工程建设中的广泛应用，智慧监理逐渐成为行业发展的新方向。通过构建集感知、分析、协同与预警于一体的智慧工程监理平台，不仅可提高项目透明度和监理效能，也为实现全过程标准化与可视化监管提供技术基础。如何整合资源、搭建具前瞻性的智慧平台，已成为亟需研究的重要课题。

一、智慧工程监理平台构建的理论基础与必要

（一）信息化与工程监理转型的关系

工程监理是保障工程质量、安全与进度控制的重要手段，在我国建筑业发展中承担着关键角色 [1]。然而，传统监理方式严重依赖纸质文档与现场手动巡查，信息传递链条长、响应效率低，无法满足现代大型复杂工程的实时管理需求。信息化的引入推动监理方式由“经验导向”向“数据驱动”转变，赋予监理体系更高的时效性与可控性。尤其是在多项目并行建设背景下，通过数字化平台实现多点采集、集中分析和远程协同，能够有效解决监理人员数量有限与监管范围广泛之间的矛盾，促进工程管理的精细化、透明化与高效执行，显著提升项目整体管控能力。

（二）构建智慧监理平台的必要性分析

随着智慧城市、绿色建筑等新型项目的大量推进，工程项目呈现出周期长、系统复杂、技术集成度高的特点，对监理系统的响应速度、数据处理能力和多维协调能力提出了更高要求。传统监理方式在高频次的隐蔽工程记录、施工进度同步、质量事件溯源等方面力不从心。同时，政府监管政策也不断强化项目全生命周期的信息化管理要求，《住房和城乡建设部关于推进建筑业信息化发展的指导意见》《工程监理行业数字化转型指南》等文件均明确提出推动“智慧监理”的目标。因此，构建具备智能感知、实时响应、数据闭环能力的智慧工程监理平台，不仅是技术发展的结果，也是政策与行业内在需求的双重驱动。

（三）智慧监理平台的功能定位与目标

智慧监理平台的核心目标是实现工程数据的采集标准化、信息传输自动化与监理决策智能化。在功能设置上，应覆盖质量控制、安全监管、进度追踪、合同履约等关键环节，形成监理全过程的数字化闭环 [2]。平台应具备以下核心能力：第一，基于多源传感设备的工地环境实时感知与视频监控；第二，利用 BIM 模型进行施工过程三维比对，实现构件定位与进度同步；第三，结合数据仓储与智能分析算法，提供质量缺陷识别与趋势预测；第四，通过移动终端与 Web 端实现监理资料的在线签章、远程审核、问题流转等功能，减少线下交付的误差与延迟。

二、智慧工程监理平台的架构设计与关键技术实现

（一）平台总体架构设计

智慧工程监理平台通常采用“前端感知 + 中端分析 + 后端决策 + 多终端协同”的四层技术架构，确保从现场感知到管理决策的闭环运行[3]。前端层通过部署温湿度传感器、振动采集器、视频监控系统、RFID 标签等感知设备，实现对施工现场的环境参数、结构状态和人员作业情况的自动化采集，并通过边缘计算节点进行初步筛选与过滤。中端层则搭建数据处理与 AI 分析中心，负责海量异构数据的格式转换、清洗归类和模型运算，提升异常检测的及时性与准确性。后端依托云计算资源构建分布式数据库与指标评估体系，支持对各类监理数据的统一存储、可视化呈现和策略推荐。多终端协同层覆盖 PC 端、移动 APP 端、平板终端等接入方式，确保管理者、监理人员、施工单位与监管方之间的数据互联、实时同步和操作权限分级控制。平台同时通过 RESTful API 接口与施工单位 ERP系统、BIM 协同平台、政府监管门户等系统实现高效对接，满足工程建设全过程的信息集成管控需求。

（二）关键技术支撑

物联网感知层技术。在施工过程的关键位置和高风险节点布设多类型传感设备，如高精度温湿度传感器（精度 ±0.1℃ /±1%RH）、扬尘浓度检测仪、倾角传感器、钢筋应变计和位移监测器，满足对混凝土养护、支模系统稳定性、深基坑变形等关键参数的连续监测和历史趋势分析。这些传感设备通过 LoRa、NB-IoT或 5G 工业模组实现低功耗、远距离的数据传输，确保在边远、复杂或地下作业环境中的数据通信稳定不丢包。同时，系统配合部署边缘计算节点，对原始数据进行本地缓存、预处理与初步筛选，降低传输压力，提高数据处理效率，确保关键异常数据的快速响应与上报。

BIM + GIS 集成技术。将工程BIM 模型与GIS 地理信息系统进行深度集成，通过 Revit 建模软件与 ArcGIS Server 服务平台实现数据互通与空间坐标匹配，使构件属性信息与实际地理位置紧密结合 [4]。该融合不仅实现了对建筑构件的精准定位与属性查询，还支持地形叠加分析、水系影响模拟、交通通道协调等空间综合管理功能。监理人员可在 GIS 环境中调取 BIM 模型，对施工进度进行分阶段对比、隐蔽节点进行实时问题标记，从而显著提升地下管廊、基坑支护等隐蔽工程环节的可视化监管精度。

大数据与 AI 分析模块。平台集成分布式数据处理框架（如 Hadoop/Spark），支持海量施工数据的高效处理与实时分析，并构建基于规则引擎与机器学习算法的智能分析模块。通过聚类算法（如 K-means）对质量隐患、结构异常等数据进行聚类归纳，识别潜在风险区域与高频问题工序。结合时间序列模型（如 ARIMA、LSTM）对关键路径任务进行进度预测，判断可能的工期偏差趋势，并生成多级预警信息。同时，平台集成图像识别技术，识别现场未佩戴安全帽、违规吸烟、违章用电等行为，为安全管理提供可视化、智能化的技术支撑，显著提升非结构化视频与图像数据的应用效率。

云计算与数据安全技术。系统整体架构采用混合云部署模式，将计算密集型服务和一般性业务数据部署于公有云平台（如阿里云、华为云等），而将合同文档、监理日志、问题记录等涉密数据部署于本地私有云服务器中，实现敏感信息隔离存储、分级管理与访问控制。平台采用国密标准的 SM2 非对称加密与 SM4 对称加密机制，对所有传输数据及指令交互进行全链路加密处理，并通过 TLS/SSL 协议加固通信链路，防止数据在传输过程中被截取或篡改。同时，平台配套设置细化的角色权限控制体系，记录所有操作日志，实现数据访问全过程留痕，并通过双因素认证、IP 限制等措施保障平台使用的身份安全性与合法性。

（三）平台开发与实施流程

智慧监理平台的开发和部署需分阶段稳步推进，确保系统契合实际工程场景、稳定性良好、用户体验可接受。首先在需求调研阶段，通过组织专题访谈、业务流程梳理和现场勘查，对项目所涉施工类型、监理标准、数据采集需求等进行全面分析，明确平台功能模块与接口需求。系统设计阶段基于 UML 建模工具绘制平台用例图、类图与数据流图，采用微服务架构设计原则，确保系统模块独立可部署、可维护性强。开发阶段选用SpringBoot + MyBatis + Vue.js作为主要技术栈，结合 Redis 缓存与 MySQL 数据库构建高性能系统，并通过 Docker 容器技术部署至 Kubernetes 集群中，实现弹性伸缩与高可用保障。试点运行阶段选取典型工程作为平台应用试点，周期不少于 3 个月，期间对平台在实地环境下的数据采集稳定性、分析准确性、用户操作便捷性进行全面测试与反馈收集。持续优化阶段根据用户意见进行功能微调，修复 Bug 与系统漏洞，升级性能瓶颈模块，形成具有良好用户适配性与二次开发空间的成熟产品形态。

三、智慧工程监理平台的应用成效与优化建议

（一）典型工程案例分析

在某地级市市政综合管廊项目中，项目管理单位联合监理公司引入智慧监理平台，对沉井下沉、高支模架体和深基坑变形等高风险施工环节实施重点监控。系统通过布设 23 套结构传感设备（包含激光位移计、应变传感器、倾角仪等）与 10 路高清摄像头，构建实时监测网络，对沉降量变化实施 24 小时不间断采集与分析。当监测数据偏离平台设定阈值 ±3mm 时，系统自动触发红色预警，并通过移动 APP 与管理端发出报警信息。施工现场指挥部可同步调阅该节点历史监测曲线、视频图像和三维模型交互界面，快速定位异常区域并制定干预方案，有效避免结构失稳和次生事故的发生，大幅提高安全响应效率。

另一项位于一线城市的高层住宅房建工程，在主体结构施工阶段全面应用智慧监理平台中的 BIM 质量核查模块。施工构件在进场验收和安装完成后均粘贴二维码标签，绑定其 BIM 模型参数及施工工序信息。监理人员利用手持终端扫描二维码，系统自动比对构件实际施工数据与设计模型数据（如钢筋规格、混凝土强度等级、节点连接方式等），一旦发现偏差，立即生成问题工单并上传云端记录。此机制有效提高了隐蔽工程质量抽查效率，整体验收工作效率提升约 38% ，同时避免了因纸质资料遗漏或记录不清带来的责任不明问题。平台还与政府“建筑工程监管平台”无缝对接，自动上传关键工序的施工日志、监理签到、图像资料和质量检测报告，实现政府部门对工程项目质量的实时监管与过程留痕。

（二）平台应用中面临的挑战

尽管智慧工程监理平台在多个项目中取得良好效果，但在大范围推广过程中仍面临诸多现实挑战。首先，当前 BIM 模型的数据格式缺乏统一规范，不同设计单位使用的建模标准、坐标基准和参数属性存在较大差异，造成平台在进行 BIM模型集成时需进行繁琐的格式转换和人工修正，降低了系统效率和通用性。其次，部分传统监理单位技术人员信息化水平较低，缺乏对平台操作的熟练掌握和理解，尤其是在数据输入规范、问题工单流转、模型审阅等方面存在适应困难，培训成本高、周期长成为一大障碍。同时，智慧监理平台在建设初期需投入较多的软硬件资源，包括传感设备布设、系统定制开发及数据中心部署等，对中小型工程项目而言回报周期较长，造成经济可行性不足，影响其普及率。此外，现有工程建设领域在法律层面对数字数据的证据效力尚缺乏明确认定标准，平台采集的图像资料、传感数据在合同争议与质量纠纷中缺乏强制性效力，也对智慧监理作为法律支撑工具的作用构成制约，亟需配套制度进一步完善。

（三）平台优化与未来发展方向

未来智慧监理平台应朝着开放、智能与自动化方向发展。首先，推动行业统一接口标准（如 IFC、gbXML），实现数据互联互通与模型信息的一致性表达，提升平台在不同项目间的适配能力[5]。其次，引入 AI 图像识别技术，提升视频数据的识别效率，支持自动识别安全帽佩戴、人员越界、设备违规操作等现场违规行为，强化安全监管的智能反应能力。再次，建立基于区块链的数据存证体系，实现监理数据的加密存储与防篡改留痕，提升监理记录的可追溯性与法律效力，增强其在工程争议处理中的证据价值。同时，探索数字孪生平台与智慧监理系统的深度融合，实现施工现场的实时虚实同步与预测性控制，形成动态关联的反馈机制，推动工程监理真正迈向“智能自治”阶段。

总结：智慧工程监理平台是工程建设信息化、智能化发展的必然产物，也是提升监理效率与质量控制水平的重要路径。通过集成物联网、BIM、GIS、大数据、云计算等关键技术，平台实现了对施工现场的实时感知、数据驱动决策与全过程协同管理，有效克服了传统监理手段在数据滞后、记录不全和反应迟缓等方面的不足。实际案例显示，该平台在安全预警、质量核查与进度控制等方面具有显著成效。然而，在推广应用过程中仍面临系统集成、人员能力、成本投入与法律效力等多方面挑战。未来，应从标准统一、智能分析、数据安全与数字孪生融合等方向持续优化，推动智慧监理平台向更高水平演进，为工程建设全过程监管提供更加科学、高效的技术支撑。

参考文献

[1] 葛健 . 智慧工程监理系统的设计 [C]// 中国计算机用户协会网络应用分会 . 中国计算机用户协会网络应用分会 2023 年第二十七届网络新技术与应用年会论文集 . 中国社会科学院工业经济研究所 ;,2023:420- 424.

[2] 叶丽宏 . 基于云计算的智慧工程管理平台在监理项目中的应用研究 [J]. 市政技术 ,2021,39(S1):158- 163.

[3] 宋继全 . 工程监理在建筑工程成本控制工作中的作用研究 [J]. 房地产世界 ,2024,(22):68- 70.

[4] 许小斌 , 杨有宏 , 杨康 , 等 .“ BIM+^′′ 在水利工程监理中的应用方案研究[J].价值工程 ,2024,43(27):102- 105.

[5] 钟冬花 . 房建工程监理施工全过程安全监理的探讨 [J]. 中国住宅设施 ,2024,(04):139- 141.