BIM支持的施工安全規(guī)范合規(guī)檢查研究綜述

吳松飛，鄧逸川，申琪玉，羅德煥

?

BIM支持的施工安全規(guī)范合規(guī)檢查研究綜述

吳松飛，鄧逸川，申琪玉，羅德煥

(華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640)

結(jié)合BIM的自動(dòng)化安全規(guī)范檢查可以提高安全管理效率，預(yù)防安全事故的出現(xiàn)，減少安全事故的發(fā)生。目前，我國(guó)的建筑安全事故頻發(fā)的現(xiàn)象仍未得到有效改善，建筑安全事故嚴(yán)重危害了人民的人身和財(cái)產(chǎn)安全。近年來，安全管理的研究熱度不斷增高，但目前國(guó)內(nèi)還未有總結(jié)BIM支持安全檢查的綜述類文章。為此調(diào)研了近10年的相關(guān)文獻(xiàn)，從相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用層面對(duì)國(guó)內(nèi)外BIM支持的安全檢查的研究和平臺(tái)進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)歸納了規(guī)則翻譯、模型準(zhǔn)備、執(zhí)行檢查和結(jié)果呈現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)，并總結(jié)了安全規(guī)范檢查的平臺(tái)和應(yīng)用領(lǐng)域。討論了目前安全檢查過程中存在的問題，提出相應(yīng)的解決辦法，為安全檢查進(jìn)一步自動(dòng)化的研究提供思路。

BIM；安全規(guī)范檢查；技術(shù)研究；應(yīng)用研究

1 概 述

1.1 背景

傳統(tǒng)的安全合規(guī)檢查(safety code/rule checking)是安全管理人員依據(jù)紙質(zhì)或電子檔安全相關(guān)規(guī)范對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境、機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行檢查或安全規(guī)劃，以減少或預(yù)防由物的不安全狀態(tài)所造成的事故[1]。面對(duì)規(guī)模和功能日趨復(fù)雜的建筑形式，依靠靜態(tài)冗雜的安全規(guī)范條例和管理人員經(jīng)驗(yàn)來完成安全檢查的方式，已然無法解決動(dòng)態(tài)復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)安全問題。由于建筑信息模型(building information model，BIM)具有參數(shù)化建模、模擬施工和可視化等優(yōu)點(diǎn)，許多學(xué)者提出在利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將規(guī)范轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)可計(jì)算形式的基礎(chǔ)上，結(jié)合BIM模型實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化合規(guī)檢查[2]?；贐IM技術(shù)的自動(dòng)化合規(guī)檢查不僅可以節(jié)省檢查過程的時(shí)間，而且可以提高檢查結(jié)果準(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)安全隱患的提前消除和實(shí)時(shí)解決。

目前，國(guó)外有關(guān)合規(guī)檢查的研究和應(yīng)用非常豐富，但是綜述類文章[2-4]較少，NAWARI[2]全面歸納了建筑設(shè)計(jì)自動(dòng)化規(guī)范檢查的過程、實(shí)施平臺(tái)和使用者反饋等內(nèi)容，但是其關(guān)注的是設(shè)計(jì)的規(guī)范檢查，并未針對(duì)安全規(guī)范特點(diǎn)和問題進(jìn)行具體討論。ISMAIL等[4]則主要討論了安全檢查過程中規(guī)則翻譯(rule interpretation)，僅是規(guī)范檢查的一個(gè)部分。相比之下，雖然國(guó)內(nèi)有較多規(guī)范檢查的研究和應(yīng)用，例如孫澄宇和柯勛[5]總結(jié)了基于Revit平臺(tái)的不同類型規(guī)范條款自動(dòng)檢查實(shí)現(xiàn)的過程，但是鮮有綜述類研究關(guān)注安全規(guī)范自動(dòng)化檢查。因此，本文總結(jié)了目前基于BIM的安全規(guī)范檢查的研究和應(yīng)用文獻(xiàn)，歸納了目前安全規(guī)范合規(guī)性檢查的現(xiàn)狀和問題。

1.2 文獻(xiàn)來源

本文以英文關(guān)鍵詞“safety code checking”、 “safety rule checking”和“building information model”等在國(guó)外知名數(shù)據(jù)庫(kù)engineering village 數(shù)據(jù)庫(kù)(EV)、Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)(WoS)和ASCE Library數(shù)據(jù)庫(kù)中查找了近10年基于BIM的安全合規(guī)檢查相關(guān)的文獻(xiàn)，并以中文關(guān)鍵詞“安全規(guī)則”、“規(guī)范檢查”和“BIM”等在中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)中查找相同時(shí)間段的基于BIM的安全合規(guī)檢查相關(guān)文獻(xiàn)，檢索結(jié)果如圖1所示。圖1按照年份展示2008–2017年每年相關(guān)的研究文獻(xiàn)數(shù)，根據(jù)趨勢(shì)可知國(guó)內(nèi)外在安全規(guī)則檢查方面的研究呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，在近3年的增長(zhǎng)速度加快。

1.3 綜述內(nèi)容

本文收集了國(guó)內(nèi)外總共68篇文章進(jìn)行技術(shù)和應(yīng)用分析。其中在規(guī)范檢查所用技術(shù)方面，EASTMAN等[3]將規(guī)范檢查分為4個(gè)步驟：規(guī)則翻譯、模型準(zhǔn)備(BIM model preparation)、規(guī)則執(zhí)行(rule execution)和檢查報(bào)告(rule check reporting)。而近年來，以規(guī)范檢查為主題的研究多以此作為實(shí)現(xiàn)規(guī)范檢查的步驟[4,6]。因此，本文也依據(jù)規(guī)范檢查的4個(gè)步驟對(duì)其過程所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。在應(yīng)用方面，本文從目前安全檢查所應(yīng)用的領(lǐng)域和階段的研究進(jìn)行了梳理，概括目前安全檢查技術(shù)的應(yīng)用水平，并在目前研究的水平上討論文獻(xiàn)現(xiàn)存的問題和未來安全檢查的發(fā)展方向。

圖1 中外數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量

2 相關(guān)技術(shù)

2.1 規(guī)則翻譯

規(guī)則翻譯是指將以人類語(yǔ)言形式所定義的安全規(guī)范、條款、公式、表格等轉(zhuǎn)換為電腦可以理解或處理的形式[3]。作為規(guī)則檢查中最重要的部分，目前已有大量的研究關(guān)注規(guī)則的翻譯，大致可以分為4個(gè)方向：基于邏輯的方法、基于本體(ontology)的方法、基于語(yǔ)言開發(fā)的方法和其他方法(如規(guī)則引擎)，相關(guān)技術(shù)和研究文獻(xiàn)見表1。

表1 規(guī)則翻譯相關(guān)技術(shù)

2.1.1 基于邏輯的方法

存在于規(guī)范中的規(guī)則一般是以自然語(yǔ)言處理的形式存在，而最直接的方式是將組成規(guī)則的條件和結(jié)果以邏輯形式編程為電腦可識(shí)別的形式。這種規(guī)則翻譯方法需要較高的專業(yè)性。最早基于邏輯的規(guī)則編譯方法，是由FENVES等[26]所提出的決策表格，該方法使用簡(jiǎn)單的參數(shù)表格形式表達(dá)復(fù)雜規(guī)范條款。TAN等[8]利用這種方法定義了圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的相關(guān)規(guī)范，定義的表格包括表頭、條件列和決策列，每行代表一個(gè)條規(guī)則。國(guó)內(nèi)有較多研究利用此方式建立參數(shù)化的安全檢查表格[27-29]。在決策表格的基礎(chǔ)上，更為先進(jìn)的一階謂詞邏輯方法被用來替代決策表。一階謂詞邏輯表示的規(guī)則考慮了與建筑元素的連接，并依據(jù)規(guī)范上下文實(shí)現(xiàn)嵌套的規(guī)則表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)一條規(guī)則對(duì)一類元素的自動(dòng)化檢查，目前應(yīng)用較為廣泛。比如ZHANG等[6-7]利用IF-Then的形式編輯了不同現(xiàn)場(chǎng)條件或背景(IF)下高處墜落安全事故(Then)的檢查參數(shù)，并定義相應(yīng)的解決措施。以上兩種方法仍然需要大量編輯工作來確定規(guī)則的各個(gè)組成，只能為規(guī)則檢查的后3個(gè)階段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。隨著近年來人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，有學(xué)者開始研究完全自動(dòng)化的規(guī)則翻譯方法，如自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等。自然語(yǔ)言處理是結(jié)合語(yǔ)言學(xué)理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)的一種技術(shù)[30]，包括信息檢索(information retrieval，IR)和信息提取(information extraction，IE)。SALAMA和EI-GOHARY[9,12]分別利用道義邏輯、本體技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)(machine learning，ML)的方法從規(guī)范文檔和文件條款的角度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化規(guī)則分類和翻譯。從文檔的角度，實(shí)現(xiàn)基于語(yǔ)義的規(guī)范文檔分類(Text classification，TC)，形成訓(xùn)練得到的文檔分類器有著100%和96%的召回率和準(zhǔn)確率。從文件條款角度，根據(jù)語(yǔ)言的組織特點(diǎn)和道義模型(deontic model)自動(dòng)完成包含規(guī)范概念、概念之間關(guān)系和道義邏輯公理的規(guī)范條款提取。類似的工作還包括ZHANG和EI-GOHARY[10,13]利用語(yǔ)義自然語(yǔ)言方法實(shí)現(xiàn)對(duì)于2009國(guó)際建筑規(guī)范(2009 International Building Code)規(guī)范條款的句法特征和語(yǔ)義特征的提取和分析，該方法取得很高的查全率和查準(zhǔn)率，大大節(jié)約人工查找和編輯規(guī)范中規(guī)則的時(shí)間。然而，自然語(yǔ)言處理技術(shù)對(duì)專業(yè)性要求很高，因此有學(xué)者(SOLIHIN和EASTMAN[15])考慮了規(guī)則編輯的專業(yè)性和人的可讀性，提出基于概念圖(conceptual graphic)的規(guī)則編輯方式。概念圖首先識(shí)別規(guī)則的概念，其次分析相互獨(dú)立的子規(guī)則，再次歸納子規(guī)則的約束和屬性，最后實(shí)現(xiàn)相互的連接[4]。MARTINS和MONTEIRO[14]利用這一方法結(jié)合SQL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了建筑給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的規(guī)則翻譯。

2.1.2 基于本體的方法

本體是某個(gè)領(lǐng)域形式化的概念知識(shí)的集合[31]。本體是由概念、屬性、以及概念之間的關(guān)系所組成，通過概念定義和層級(jí)關(guān)系可以從語(yǔ)義上呈現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)。語(yǔ)義網(wǎng)則是由元數(shù)據(jù)(metadata)、資源描述框架(resource description framework，RDF)和本體所組成，本體的知識(shí)描述和繼承為語(yǔ)義網(wǎng)的推理創(chuàng)造了條件。 ZARLI等[16]和WANG和BOUKAMP[17]分別利用基于語(yǔ)義網(wǎng)的本體技術(shù)構(gòu)建了施工過程、風(fēng)險(xiǎn)、解決措施等概念類和關(guān)系，并以概念和關(guān)系構(gòu)建起用于一致性檢查的安全規(guī)則。為了通用性和便捷性，關(guān)于規(guī)范概念和屬性的語(yǔ)義詞典被開發(fā)出來用于規(guī)則構(gòu)建、模型的映射機(jī)制的建立，如國(guó)際能源保護(hù)法規(guī)(IECC)詞典[32]和國(guó)際詞典框架[33]。豐富的語(yǔ)義詞典所提供的概念及屬性關(guān)系不僅使得規(guī)則建立變得方便，也使得與規(guī)則相對(duì)應(yīng)的被檢查對(duì)象的信息可以被提取，有利于提高規(guī)則檢查的準(zhǔn)確率和效率。概念全面、結(jié)構(gòu)清晰的本體構(gòu)建將會(huì)使安全檢查的規(guī)則編譯方法更加通用。正如?LAL和GüNAYDIN[19]指出，目前的規(guī)范翻譯模型存在4個(gè)缺陷：①不夠全面，無法呈現(xiàn)條款中所有信息；②對(duì)規(guī)范進(jìn)行硬編碼，缺乏靈活性和可維護(hù)性；③建筑模型和規(guī)范不存在直接的映射機(jī)制；④未考慮整體規(guī)范之間各條款的矛盾之處。因此，該文獻(xiàn)提出基于語(yǔ)義的4層級(jí)模型用于建筑規(guī)范的整體規(guī)則呈現(xiàn)，以適應(yīng)未來的自動(dòng)化規(guī)則檢查系統(tǒng)。四層級(jí)規(guī)則構(gòu)建模型從領(lǐng)域?qū)?、?guī)則層、規(guī)則集層和管理層梳理整個(gè)規(guī)范的概念、層次和屬性，并利用RASE (requirement，application，selection，exception)方法構(gòu)建系統(tǒng)的規(guī)則。

2.1.3 基于語(yǔ)言開發(fā)的方法

不同國(guó)家和領(lǐng)域建立了不同的規(guī)則檢查系統(tǒng)，而所用的規(guī)范翻譯方法各不相同，故遷移應(yīng)用是規(guī)則檢查的另一個(gè)挑戰(zhàn)。LEE等[20,34]開發(fā)了建筑環(huán)境和分析語(yǔ)言 (building environment rule and analysis，BERA)以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的規(guī)范編碼和對(duì)于建筑流通和空間規(guī)劃的規(guī)范檢查。EASTMAN等[3]提出要開發(fā)不受平臺(tái)環(huán)境限制的規(guī)則翻譯語(yǔ)言，即類似JAVA，SQL的便攜式語(yǔ)言，使編輯規(guī)則在不同工具或服務(wù)器上均能使用。盡管目前還沒出現(xiàn)這樣的成熟成果，但是有學(xué)者從其他的語(yǔ)言開發(fā)角度來促進(jìn)規(guī)范翻譯的通用性和便利。PREIDEL和BORRMANN[21]提出可視化規(guī)范檢查語(yǔ)言(visual code checking language，VCCL)以降低規(guī)則翻譯的專業(yè)門檻，使得規(guī)則翻譯的過程更加靈活獨(dú)立。

2.1.4 其他

目前存在許多基于本體推理機(jī)的規(guī)則檢查機(jī)制的研究，比如SWRL (semantic web rule language)規(guī)則。DING等[22]和LU等[25]分別構(gòu)建地下風(fēng)險(xiǎn)本體和建筑施工風(fēng)險(xiǎn)本體，利用本體中自帶插件SWRL規(guī)則編輯器直接利用本體概念和屬性構(gòu)建檢查規(guī)則。安全檢查的規(guī)則和本體實(shí)例能自動(dòng)轉(zhuǎn)換為JESS推理規(guī)則和事實(shí)，并利用JESS推理機(jī)完成規(guī)則推理。焦海霞[35]利用這一方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)于地鐵施工安全的風(fēng)險(xiǎn)檢查。此外還有利用成熟的規(guī)則檢查器，比如SMC (solibri model checker)[36]，CORNET[37]等進(jìn)行安全規(guī)范檢查，其內(nèi)容將會(huì)在應(yīng)用研究中進(jìn)行進(jìn)一步闡述。

2.2 模型準(zhǔn)備

2.2.1 模型視圖

在規(guī)則翻譯之前，模型與規(guī)則的映射是一個(gè)必須被考慮的問題。BIM作為建筑模型的數(shù)據(jù)載體，包含檢查所需要的構(gòu)件對(duì)象、屬性參數(shù)信息和關(guān)系[20]。不同檢查主題的對(duì)象所需要準(zhǔn)備的信息偏向有所不同，如臨時(shí)設(shè)施的結(jié)構(gòu)安全檢查需要荷載信息，而建筑設(shè)計(jì)中的空間合理性檢查只需要幾何信息等。HAN等[38]提出了獨(dú)立的模型視圖，即每個(gè)單獨(dú)的模型視圖包含一種主題的相關(guān)信息，而這些模型視圖所包含的信息則是總信息的子集。目前已有較多研究采用這一思路進(jìn)行模型信息的處理，如國(guó)外的International Code Council[39]和BuildingSMART[40]等。張偉勝[1]利用BIM、結(jié)構(gòu)信息模型和臨時(shí)設(shè)施信息模型來分別完成空間安全因素和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的安全性檢查的檢查方式。

不同視圖可以解決不同主題的問題，然而針對(duì)同一主題，信息的提取則需要根據(jù)建立的映射機(jī)制來進(jìn)行目標(biāo)構(gòu)件或信息“定位”。對(duì)于顯性信息，比如對(duì)于洞口檢測(cè)，只需要提取構(gòu)件信息的幾何信息即可，而對(duì)于隱性信息需要經(jīng)過計(jì)算和推理后方可得知，比如空間的連通、相對(duì)標(biāo)高等。目前存在幾種模型與規(guī)則的映射機(jī)制：①基于規(guī)則為導(dǎo)向的方式，GUO等[41]根據(jù)條款在規(guī)范中的主題和編號(hào)對(duì)安全規(guī)則進(jìn)行編碼，編碼組分別為規(guī)則類型、事故主體、屬性、規(guī)則編號(hào)、規(guī)范編號(hào)和條款編號(hào)幾個(gè)部分，根據(jù)這一組成來進(jìn)行構(gòu)件建模信息準(zhǔn)備。構(gòu)件ID，直接參數(shù)和間接參數(shù)分別于安全規(guī)則事故主體和參數(shù)對(duì)應(yīng)。②基于現(xiàn)成框架的信息準(zhǔn)備，比如IFC框架[42]。③基于本體技術(shù)，如ZHANG等[24]構(gòu)建了包括施工產(chǎn)品模型、施工過程模型和施工安全模型3個(gè)組成的施工安全本體模型，通過本體文件和進(jìn)度文件生成待檢測(cè)的本體實(shí)例并利用JESS推理引擎完成實(shí)例的檢查。

2.2.2 模型層次與維度

模型層次(level of detail，LOD)[39]是用于描述BIM的層次細(xì)節(jié)的水平，層次越高，信息量越大。LOD分為L(zhǎng)OD100-LOD600 6個(gè)層次，LOD300包括具體的對(duì)象、構(gòu)件的數(shù)量、尺寸、形狀、位置和附屬的非圖形信息[43]。項(xiàng)目不同層次和不同階段對(duì)模型的細(xì)節(jié)有不同的要求。文獻(xiàn)[44]認(rèn)為目前的規(guī)范檢查所需要模型的細(xì)度只需達(dá)到LOD300或LOD350即可。2011年以來，出現(xiàn)較多研究模擬動(dòng)態(tài)的規(guī)范檢查，即4D的建造過程中模擬[7,45-46]安全檢查。隨著動(dòng)態(tài)檢查的精細(xì)化，對(duì)裝飾裝修階段，機(jī)械設(shè)備自身的檢查需要融入更多信息才能實(shí)現(xiàn)這些目前還未達(dá)到的細(xì)節(jié)模擬。

2.3 檢查執(zhí)行

規(guī)則執(zhí)行階段是利用定義好的安全規(guī)則檢查準(zhǔn)備好的信息模型，通過規(guī)則與模型中具體的構(gòu)件或場(chǎng)景的連接，提取需要檢查的參數(shù)進(jìn)行檢查的一個(gè)過程。檢查執(zhí)行的任務(wù)包括兩個(gè)：①能識(shí)別出不安全的條件或參數(shù)；②能提供備選的問題解決辦法來糾正不合規(guī)問題[20]。為判斷執(zhí)行的效果，評(píng)價(jià)機(jī)制是有必要的。文獻(xiàn)[47]提出在檢查之前進(jìn)行預(yù)檢查，以確保模型中所包含信息是足夠的。由于規(guī)則和問題類別的多樣性，檢查過程中對(duì)于不合規(guī)的參數(shù)檢查結(jié)果可能會(huì)因?yàn)椴煌?guī)則的應(yīng)用而導(dǎo)致矛盾，因此對(duì)不合規(guī)問題的結(jié)果呈現(xiàn)必須包含對(duì)應(yīng)規(guī)則的相關(guān)信息。

2.4 檢查結(jié)果呈現(xiàn)

檢查結(jié)果的呈現(xiàn)的形式目前常見的包括Excel或PDF的電子文檔形式、可視化的呈現(xiàn)方式等。文獻(xiàn)[7, 24-45]在高處墜落安全檢查和臨時(shí)腳手架的安全檢查結(jié)果以Excel形式呈現(xiàn)每條檢查結(jié)果。Excel檢查結(jié)果表中包含檢查構(gòu)件的ID、相關(guān)屬性和參數(shù)以及建議的預(yù)防方法。但是存在的問題是構(gòu)件或問題的所在的位置信息、超限的參數(shù)等并未呈現(xiàn)。文獻(xiàn)[45]則包含了類似信息，比如施工工序、危險(xiǎn)所在區(qū)位以及工序的相關(guān)信息，但是未包含相應(yīng)的解決或預(yù)防方法。相比于Excel表格，可視化的呈現(xiàn)方式更能直觀呈現(xiàn)危險(xiǎn)所在位置和時(shí)間等信息，文獻(xiàn)[24]還提出自動(dòng)化安全措施建模來自動(dòng)優(yōu)化模型?？梢暬姆绞綄?duì)于呈現(xiàn)局部問題有著較好優(yōu)勢(shì)，而信息充足的Excel表和可視化呈現(xiàn)二者結(jié)合的方式將更為合適。

3 應(yīng)用研究

3.1 應(yīng)用平臺(tái)

國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)了大量?jī)?yōu)秀的規(guī)范檢查平臺(tái)，主要可以分為商業(yè)軟件和基于商業(yè)軟件的二次開發(fā)應(yīng)用，但只有較少的研究針對(duì)具體的檢查目標(biāo)進(jìn)行了檢查原型的開發(fā)。目前主要的商業(yè)平臺(tái)和應(yīng)用插件介紹如下。

3.1.1 商業(yè)軟件

目前應(yīng)用較為廣泛的合規(guī)檢查系統(tǒng)軟件有芬蘭Solibri Model Checker (SMC)、挪威Jotne EDModelChecker、新加坡CORENET e-PlanCheck、國(guó)際規(guī)范委員會(huì)(ICC)開發(fā)的SMARTcodes，國(guó)內(nèi)只有廣聯(lián)達(dá)BIM審圖軟件。而這些軟件在規(guī)則檢查的實(shí)施過程中存在著不同的特點(diǎn)和應(yīng)用要求，因此本文將從基本功能、檢查規(guī)則、實(shí)際應(yīng)用幾個(gè)方面總結(jié)以上軟件的優(yōu)勢(shì)和不足。

芬蘭SMC[48]是基于Java的BIM軟件應(yīng)用平臺(tái)，能夠檢查施工之前和之中的設(shè)計(jì)問題，比如缺失的模型構(gòu)件或模型空間的流通問題。其包括諸多內(nèi)置功能：類似形狀重疊、構(gòu)件命名等的模型預(yù)檢查、火災(zāi)疏散路徑寬度檢查、自動(dòng)查看檢查問題及輸出報(bào)告，包括PDF、XML以及可視化等方式[3]，而這些檢查的對(duì)象是以IFC形式表達(dá)的模型。實(shí)施檢查的規(guī)則是將參數(shù)化表格硬編碼(hard-coded)為電腦可以處理的形式來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢查，這需要耗費(fèi)較多人力去實(shí)現(xiàn)。由于SMC不支持非開發(fā)人員的規(guī)則擴(kuò)展，因此檢查的主題只能限于開發(fā)人員所提供的規(guī)則。但是由于其豐富的功能，SMC平臺(tái)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，比如美國(guó)總務(wù)管理局項(xiàng)目(GSA project)[49]和挪威國(guó)家管理的項(xiàng)目(HITOS project)[3]的模型空間一致性檢查。

挪威Jotne EDModelChecker(EDM)[50]提供對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)，并支持開源的EXPRESS語(yǔ)言的規(guī)范檢查開發(fā)和復(fù)雜擴(kuò)展，能一次對(duì)大型建筑項(xiàng)目或多個(gè)主題實(shí)現(xiàn)檢查。由于EXPRESS語(yǔ)言是IFC框架的基礎(chǔ)語(yǔ)言，所以可以基于EDM服務(wù)器靈活地開發(fā)并建立規(guī)則，而建立的規(guī)則可以被其他能識(shí)別EXPRESS語(yǔ)言的軟件所使用[28]，但是對(duì)規(guī)則建立者有一定的編程基礎(chǔ)要求。目前這一平臺(tái)在挪威的一些項(xiàng)目得到了應(yīng)用[3]。

新加坡CORENET e-PlanCheck是由政府主導(dǎo)的建筑規(guī)范檢查平臺(tái)，使用了挪威的EDM模型服務(wù)器，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在建筑規(guī)劃(如建筑控制、無障礙接入等)和建筑服務(wù)(如火災(zāi)預(yù)警、管線排水系統(tǒng)等)兩大類的諸多規(guī)范檢查。相比于前兩種檢查器，其在檢查規(guī)則的翻譯方面具有自動(dòng)化程度高、擴(kuò)展方便的優(yōu)勢(shì)。開發(fā)人員在檢查器中開發(fā)了名為FORNAX的對(duì)象庫(kù)，通過檢索或擴(kuò)展IFC模型來創(chuàng)建具體對(duì)象獲取具體的規(guī)則語(yǔ)義，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)則的自動(dòng)翻譯，避免了再度編程的工作。但是調(diào)用Fornax對(duì)象需要擁有C++編程技術(shù)和領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)才能實(shí)現(xiàn)，限制了其應(yīng)用擴(kuò)展。新加坡政府規(guī)定2014年之后，所有新加坡建筑面積大于20 000 m2的項(xiàng)目必須通過這一平臺(tái)的審查，在2015年將此標(biāo)準(zhǔn)提高到50 000 m2[51]。

國(guó)際規(guī)范委員會(huì)(ICC)開發(fā)的SMARTcodes[3]規(guī)則檢查平臺(tái)，目前主要用于住宅和商業(yè)相關(guān)建筑的規(guī)范檢查。ICC開發(fā)的SMARTcodes builders可以通過事先建立的包含領(lǐng)域概念的領(lǐng)域詞典來快速翻譯自然語(yǔ)言表達(dá)的規(guī)則。其檢查過程實(shí)現(xiàn)所需要的被檢對(duì)象(IFC模型)也可以利用領(lǐng)域詞典形成與規(guī)則對(duì)應(yīng)的形式，從而實(shí)現(xiàn)安全的檢查。所以此平臺(tái)應(yīng)用的范圍和深度取決于領(lǐng)域詞典的豐富性。其以網(wǎng)站形式發(fā)出，用戶可以登錄網(wǎng)站進(jìn)行使用，應(yīng)用方式十分便捷。但是由于國(guó)家地域的原因，領(lǐng)域詞典的全面性將會(huì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。目前這一檢查平臺(tái)利用國(guó)際節(jié)能規(guī)范[37]進(jìn)行了測(cè)試。

國(guó)內(nèi)廣聯(lián)達(dá)BIM審圖軟件能進(jìn)行針對(duì)三維建筑信息模型的空間碰撞、門窗開啟、樓梯凈高、管線沖突等檢查，能支持Revit、Tekla和Magicad等主流BIM軟件的格式。但其所支持檢查的規(guī)則為內(nèi)置，檢查的問題還處于初級(jí)水平，與國(guó)外類似平臺(tái)還有很大的差距[28]。

3.1.2 軟件插件

國(guó)內(nèi)外有許多研究利用以上相關(guān)商業(yè)軟件進(jìn)行二次開發(fā)應(yīng)用，大部分二次開發(fā)集中在利用SMC和SMARTcodes兩款商用軟件上(表2)。由于SMC提供了豐富的參數(shù)配置模板和多樣的結(jié)果呈現(xiàn)方式，SMARTcodes提供了豐富概念和定義的詞典，提高規(guī)范代碼訪問能力[18]，故兩款軟件較為常用。而國(guó)內(nèi)在這方面的應(yīng)用較少，只有簡(jiǎn)單的測(cè)試應(yīng)用。

表2 檢查軟件插件檢查應(yīng)用

3.2 應(yīng)用領(lǐng)域

規(guī)范檢查經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)在建筑施工行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，具體總結(jié)見表3?，F(xiàn)在規(guī)范依據(jù)從民用建筑的設(shè)計(jì)施工安全向基礎(chǔ)設(shè)施、地下工程安全發(fā)展，從靜態(tài)安全規(guī)范檢查向動(dòng)態(tài)檢查發(fā)展，此外對(duì)建筑性能的檢查也有一定的研究。其中CLAYTON[55]和DIMYADI等[56]分別對(duì)醫(yī)院火災(zāi)人員疏散和防火墻設(shè)計(jì)進(jìn)行安全檢查，以實(shí)現(xiàn)建筑防火參數(shù)的優(yōu)化。在施工規(guī)劃中，高處墜落中臨邊和洞口的規(guī)范檢查[6,7,24,57]得到了大量的關(guān)注，對(duì)于起重事故[58]和模板安全[46]的安全檢查較少。HU和ZHANG[46]開發(fā)了一套完整的4D模擬系統(tǒng)檢查施工臨時(shí)設(shè)施-模板的結(jié)構(gòu)安全，對(duì)于安全檢查的深度實(shí)施具有重要意義。除了建筑領(lǐng)域安全檢查之外，基礎(chǔ)設(shè)施和復(fù)雜的地下安全也出現(xiàn)了一些嘗試，MARTINS和MONTEIRO[14]利用空間推理算法和自然語(yǔ)言處理對(duì)地下管網(wǎng)施工進(jìn)行安全檢查，從而面對(duì)復(fù)雜的地下基坑或基礎(chǔ)等安全風(fēng)險(xiǎn)[23,35,59]，在此領(lǐng)域語(yǔ)義網(wǎng)和本體是目前主要采取的技術(shù)手段。隨著檢查技術(shù)的提升，對(duì)于更加細(xì)節(jié)、復(fù)雜的安全問題的規(guī)范檢查，如墻體熱工性能[8]、聲學(xué)性能[60]、動(dòng)態(tài)施工檢查[45,54]將會(huì)得到進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)。

表3 插件應(yīng)用領(lǐng)域

4 討論與展望

4.1 相關(guān)技術(shù)方面難點(diǎn)討論

規(guī)范檢查已經(jīng)在多年的發(fā)展下，出現(xiàn)了大量的研究成果和應(yīng)用案例。安全檢查的過程已經(jīng)逐步由耗時(shí)費(fèi)力的人工檢查轉(zhuǎn)為半自動(dòng)、自動(dòng)檢查；在技術(shù)上不斷得到更新，BIM技術(shù)、語(yǔ)義本體和自然語(yǔ)言處理、數(shù)據(jù)挖掘等信息技術(shù)已經(jīng)開始被用于助力安全檢查的過程；在范圍上從普通民用建筑設(shè)計(jì)和施工向基礎(chǔ)設(shè)施、地下工程等進(jìn)行擴(kuò)展；結(jié)合3D BIM模型和時(shí)間、成本等的動(dòng)態(tài)安全規(guī)范檢查也有一定的發(fā)展和應(yīng)用，這些成果對(duì)安全管理效率提升具有重要意義。在文獻(xiàn)研究和應(yīng)用的調(diào)研基礎(chǔ)上，還存在如下問題：

(1) 規(guī)范檢查停留在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段。預(yù)防是安全管理的目標(biāo)，良好的安全規(guī)劃可以減少很多不必要的安全問題。但安全規(guī)劃也不能完全應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性，而目前大部分的研究都是集中在設(shè)計(jì)階段，只有較少的研究開始進(jìn)行動(dòng)態(tài)安全識(shí)別規(guī)則的開發(fā)。

(2) 規(guī)則翻譯自動(dòng)化和復(fù)用程度低。目前已經(jīng)存在多種規(guī)則翻譯技術(shù)，而由于規(guī)則條款以自然語(yǔ)言形式存在，翻譯的過程仍然需要大量人工工作來完成。盡管有學(xué)者開始利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化規(guī)則分類與提取，但對(duì)于專業(yè)性要求高，并且對(duì)規(guī)范類別有一定依賴性。國(guó)內(nèi)外存在各種研究翻譯了不同類別的安全規(guī)則，但是由于地區(qū)不同，復(fù)用的可能比較低，導(dǎo)致大量重復(fù)工作，洞口和臨邊的檢測(cè)就是很好的證明。

(3) 模型與規(guī)則的連接問題。現(xiàn)在大部分研究都是針對(duì)某一特定主題的安全檢查，因此規(guī)則的檢測(cè)對(duì)象的連接只具有局部適用性，而尚未出現(xiàn)能對(duì)安全問題的各個(gè)方面檢查的連接方法。該問題的原因在于安全問題的檢查不僅僅包括對(duì)模型構(gòu)件信息的獲取，還包括隱形動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景信息的獲取。

(4) 檢查結(jié)果的呈現(xiàn)形式。安全檢查的目的在于找到問題，并處理或消除。不同項(xiàng)目的參與方只關(guān)注各自專業(yè)內(nèi)的相關(guān)問題，而規(guī)范檢查的結(jié)果需要分類呈現(xiàn)給不同專業(yè)，不同管理層次的相關(guān)人員以便采取措施。這一問題目前只有較少研究關(guān)注，可視化方式或Excel檢查報(bào)告是目前的主要呈現(xiàn)的方式，但是隨著建筑規(guī)模、功能的復(fù)雜化，安全檢查問題的數(shù)據(jù)量將會(huì)增多，如何有效獲取并呈現(xiàn)安全管理人員關(guān)注的內(nèi)容是仍是需要解決的問題。

(5) 國(guó)內(nèi)技術(shù)水平需要提升。國(guó)外已經(jīng)存在大量的商用規(guī)范檢查的軟件和研究，但是國(guó)內(nèi)關(guān)于安全檢查的研究深度和應(yīng)用相對(duì)來說非常少，國(guó)內(nèi)有必要開發(fā)出基于本國(guó)的安全檢查系統(tǒng)以提升安全管理的效率。

4.2 未來研究方向

針對(duì)以上問題，本文展望了未來的研究方向：

(1) 建立全生命周期的安全檢查系統(tǒng)。安全檢查的目的是使得建筑在建造之前和之中的風(fēng)險(xiǎn)能被提前識(shí)別并消除。安全檢查的過程貫穿在整個(gè)建筑全生命周期內(nèi)，融合BIM技術(shù)的自動(dòng)化安全規(guī)范檢查能為設(shè)計(jì)規(guī)劃的安全優(yōu)化(如人員疏散)、施工階段和運(yùn)維階段的實(shí)時(shí)安全識(shí)別與預(yù)防提供決策和建議。三維激光掃描、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺、GIS等新興技術(shù)為施工現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)維階段的信息實(shí)時(shí)獲取和BIM模型更新提供支撐，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)之后的其他階段動(dòng)態(tài)建造安全的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)防。

(2) 開發(fā)規(guī)則翻譯技術(shù)或框架。目前規(guī)則翻譯技術(shù)或方法的專業(yè)性和不可復(fù)用性阻礙了自動(dòng)化安全技術(shù)的應(yīng)用普及。以語(yǔ)義本體和語(yǔ)義詞典為主的安全規(guī)則編譯方法可以幫助規(guī)則概念和關(guān)系的復(fù)用，為破除地域障礙，減少重復(fù)工作，增加規(guī)則翻譯準(zhǔn)確性提供途徑；結(jié)合語(yǔ)義的自然語(yǔ)言處理技術(shù)可以提供完全自動(dòng)化的規(guī)則建立；可視化編程技術(shù)降低了規(guī)則翻譯門檻，這些技術(shù)的深度開發(fā)將會(huì)提高安全規(guī)則編譯過程的自動(dòng)化程度，并使得規(guī)則編譯的準(zhǔn)確度和應(yīng)用廣度得到提升。

(3) 模型與規(guī)則的連接框架。面對(duì)建筑全生命周期的安全檢查，建立起基于本體技術(shù)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的概念詞典(如IFD)的連接框架，以實(shí)現(xiàn)規(guī)則在不同階段應(yīng)用時(shí)的目標(biāo)對(duì)象或場(chǎng)景的識(shí)別和相關(guān)信息提取。本體網(wǎng)絡(luò)或語(yǔ)義詞典所提供的語(yǔ)義概念和邏輯關(guān)系為模型與規(guī)則的智能映射提供了解決思路。

(4) 智能安全檢查報(bào)告呈現(xiàn)。語(yǔ)義自然語(yǔ)言檢索技術(shù)可以從語(yǔ)義上理解用戶自然語(yǔ)言表達(dá)的查詢需求，從而進(jìn)行信息提取與呈現(xiàn)。而面對(duì)不同的安全管理職能或范圍的的工作人員的查詢需求，利用檢索技術(shù)完成查詢和呈現(xiàn)，可以提高安全管理的效率和節(jié)約時(shí)間。

5 結(jié) 論

本文通過調(diào)研近10年來關(guān)于安全規(guī)范檢查的相關(guān)文獻(xiàn)，從發(fā)展趨勢(shì)，安全檢查過程的相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行了梳理和總結(jié)，列舉了目前規(guī)則翻譯、模型準(zhǔn)備、規(guī)則執(zhí)行和結(jié)果呈現(xiàn)所用的技術(shù)和方法，并概括了安全檢查技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)和插件應(yīng)用。新技術(shù)、新主題以及不斷完善的檢查平臺(tái)將會(huì)使得安全規(guī)范完全自動(dòng)化檢查成為可能。此外，本文討論了目前安全規(guī)范檢查所存在的問題，并提出了一些解決思路。

[1] 張偉勝. 集成BIM與安全規(guī)則的不安全設(shè)計(jì)因素自動(dòng)識(shí)別機(jī)制研究[D]. 北京: 清華大學(xué), 2015.

[2] NAWARI N O. Automating codes conformance [J]. Journal of Architectural Engineering, 2012, 18(4): 315-323.

[3] EASTMAN C, LEE J M, JEONG Y S, et al. Automatic rule-based checking of building designs [J]. Automation in Construction, 2009, 18(8): 1011-1033.

[4] ISMAIL A S, ALI K N, IAHAD N A. A review on BIM-based automated code compliance checking system [C]//5th International Conference on Research and Innovation in Information Systems. New York: IEEE Press, 2017: 1011-1033.

[5] 孫澄宇, 柯勛. 建筑設(shè)計(jì)中BIM模型的自動(dòng)規(guī)范檢查方法研究[J]. 建筑科學(xué), 2016, 32(4): 140-145.

[6] ZHANG S J, TEIZER J, LEE J K, et al. Building information modeling (BIM) and safety: automatic safety checking of construction models and schedules [J]. Automation in Construction, 2013, 29: 183-195.

[7] ZHANG S J, LEE J K, VENUGOPAL M, et al. A framework for automatic safety checking of building information models [C]//Proceedings of the 2012 Construction Research Congress. Reston: American Society of Civil Engineers, 2012: 574-581.

[8] TAN X Y, HAMMAD A, FAZIO P P E. Automated code compliance checking for building envelope design [J]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2010, 24(2): 203-211.

[9] SALAMA D A, EI-GOHARY N M. Automated compliance checking of construction operation plans using a deontology for the construction domain [J]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2013, 27(6): 681-698.

[10] ZHANG J S, EI-GOHARY N M. Automated information transformation for automated regulatory compliance checking in construction [J/OL]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2015, 29(4)-. Reston: American Society of Civil Engineers, 2015-. [2018-02-01]. https: //ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29CP.1943-5487.0000427.

[11] LI S, CAI H B, KAMAT V R. Integrating natural language processing and spatial reasoning for utility compliance checking [J/OL]. Journal of Construction Engineering and Management, 2016, 142(12)-. Reston: American Society of Civil Engineers, 2016-. [2018-02-11]. https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/% 28ASCE%29CO.1943-7862.0001199.

[12] SALAMA D M, EI-GOHNARY N M. Semantic text classification for supporting automated compliance checking in construction [J/OL]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2016, 30(1)-. Reston: American Society of Civil Engineers, 2016-. [2018-03-02]. https:// ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29CP.1943-5487.0000301.

[13] Zhang J S, EI-Gohary N M. Semantic NLP-based information extraction from construction regulatory documents for automated compliance checking [J/OL]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2016, 30(2)-. Reston: American Society of Civil Engineers, 2016-. [2018-02-14]. https://ascelibrary.org/doi/abs/10. 1061/%28ASCE%29CP.1943-5487.0000346.

[14] MARTINS J P, MONTEIRO A. LicA: a BIM based automated code-checking application for water distribution systems [J]. Automation in Construction, 2013, 29: 12-23.

[15] SOLIHIN W, EASTMAN C. A knowledge representation approach in BIM rule requirement analysis using the conceptual graph [J]. Journal of Information Technology in Construction, 2016, 21: 370-401.

[16] ZARLI A, YURCHYSHYNA A, THANH N L, et al. Towards an ontology-based approach for formalizing expert knowledge in the conformity-checking model in construction [M]//eWork and eBusiness in Architecture, Engineering and Construction. London: Taylor & Framcis Group, 2008: 447-456

[17] WANG H H, BOUKAMP F. Ontology-based representation and reasoning framework for supporting job hazard analysis [J/OL]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2011, 25(6)-. Reston: American Society of Civil Engineers, 2016-. [2018-02-15]. https:// ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29CP.1943-5487.0000125.

[18] GETULI V, VENTURA S M, CAPONE P, et al. BIM-based code checking for construction health and safety [J]. Procedia Engineering, 2017, 196: 454-461.

[19] ?LAL S M, GüNAYDIN H M. Computer representation of building codes for automated compliance checking [J]. Automation in Construction, 2017, 82: 43-58.

[20] LEE J K. Building environment rule and analysis (BERA) language and its application for evaluating building circulation and spatial program [EP/OL]. [2018-02-18]. https://smartech.gatech.edu/handle/1853/39482.

[21] PREIDEL C, BORRMANN A. Refinement of the visual code checking language for an automated checking of building information models regarding applicable regulations [C]//Asce International Workshop on Computing in Civil Engineering. Reston: American Society of Civil Engineers, 2017: 157-165.

[22] DING L Y, ZHONG B T, WU S, et al. Construction risk knowledge management in BIM using ontology and semantic web technology [J]. Safety Science, 2016, 87: 202-213.

[23] ZHONG B T, DING L Y, LUO H B, et al. Ontology-based semantic modeling of regulation constraint for automated construction quality compliance checking [J]. Automation in Construction, 2012, 28: 58-70.

[24] ZHANG S J, BOUKAMP F, TEIZER J. Ontology-based semantic modeling of construction safety knowledge: Towards automated safety planning for job hazard analysis (JHA) [J]. Automation in Construction, 2015, 52: 29-41.

[25] LU Y, LI Q M, ZHOU Z P, et al. Ontology-based knowledge modeling for automated construction safety checking [J]. Safety Science, 2015, 79: 11-18.

[26] FENVES S J, GAYLORD E H, GOEL S K. Decision table formulation of the 1969 AISC specification [EP/OL]. [2018-03-11]. https://www.ideals.illinois.edu/handle/2142/14275.

[27] 宮培松, 琚倩茜. 地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)與致險(xiǎn)工程參數(shù)關(guān)聯(lián)研究[J]. 施工技術(shù), 2013, 42(13): 106-110.

[28] 王詩(shī)旭. 基于BIM的規(guī)則檢查技術(shù)輔助建筑設(shè)計(jì)方法研究[D]. 重慶: 重慶大學(xué), 2015.

[29] 吳躍星. 基于BIM與Eworks技術(shù)的建筑工程事故預(yù)防系統(tǒng)研究[D]. 徐州: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 2015.

[30] KUMAR, E. Natural language processing [M]. New Delhi: I. K. International Publishing House Pvt. Ltd, 2011: 2-11.

[31] ZHANG J, EI-DIRABY T E. Social semantic approach to support communication in AEC [J]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2012, 26(1): 90-104.

[32] The International Code Council. 2009 International energy conservation code (IECC) dictionary [EP/OL]. [2018-03-07]. https://www.iccsafe.org/codes-tech-support/ codes/2018-i-codes/iecc/.

[33] International Organization for Standardization. ISO 12006-3: 2007 Building construction - Organization of information about construction works – part 3: framework for object-oriented information [EP/OL]. [2018-03-03]. http://www.csinet.org/s_csi/sec.asp?CID= 2446&DID=15842.

[34] LEE J K, EASTMAN C M, YONG C L. Implementation of a BIM domain-specific language for the building environment rule and analysis [J]. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 2015, 79(3-4): 507-522.

[35] 焦海霞. 基于本體的地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)庫(kù)構(gòu)建與應(yīng)用[D]. 南京: 東南大學(xué), 2015.

[36] Solibri Inc. Solibri model checker [EP/OL]. [2018-02-20]. http: //www. solibri. com.

[37] KHEMLANI K. CORENET e-plancheck: singapore's automated code checking system [EP/OL]. [2018-02-19]. https://www.aecbytes.com/buildingthefuture/2005/CORENETePlanCheck.html.

[38] HAN C S, KUMZ J C, LAW K H. Client/Server framework for on-line building code checking [EP/OL]. [2018-01-30]. https://www.researchgate.net/publication/ 228938666_ClientServer_Framework_for_On-Line_Building_Code_Checking.

[39] BIMForum. Level of development specification — for building information models [EP/OL]. [2018-02-02]. http://bimforum.org/wp-content/uploads/2013/08/2013-LOD-Specification. pdf: BIMForum 2013.

[40] BuildingSMART. IFC solutions factory — the model view definition site [EP/OL]. [2018-03-09]. http://www. blis-project.org/IAI-MVD/.

[41] GUO H L, YU Y T, ZHANG W S, et al. BIM and safety rules based automated identification of unsafe design factors in construction [J]. Procedia Engineering, 2016, 164: 467-472.

[42] MELZNER J, ZHANG S J, EIZER J, et al. A case study on automated safety compliance checking to assist fall protection design and planning in building information models [J]. Construction Management and Economics, 2013: 31(6): 661-674.

[43] LEE J M. Automated checking of building requirements on circulation over a range of design phases [EP/OL]. [2018-03-03]. https://www.researchgate.net/publication/ 46267568_Automated_checking_of_building_requirements_on_circulation_over_a_range_of_design_phases.

[44] SOLIHIN W, EASTMAN C. Classification of rules for automated BIM rule checking development [J]. Automation in Construction, 2015, 53: 69-82.

[45] KIM K, YONG C, ZHANG S J. Integrating work sequences and temporary structures into safety planning: automated scaffolding-related safety hazard identification and prevention in BIM [J]. Automation in Construction, 2016, 70: 128-142.

[46] HU Z Z, ZHANG J P. BIM and 4D-based integrated solution of analysis and management for conflicts and structural safety problems during construction: 2. development and site trials [J]. Automation in Construction, 2011, 20(2): 155-166.

[47] CONOVER D. Method and apparatus for automatically determining compliance with building regulations: US, 20090125283 A1 [P/OL]. [2018-03-11]. http://www. freepatentsonline.com/y2009/0125283.html.

[48] Solibri Company. Model Checker [EP/OL]. [2018-02-10]. http://www.solibri.com/.

[49] MALSANE S, MATTHEWS J. Automated compliance checking using building information models [EP/OL]. [2018-03-06]. https://www.researchgate.net/publication/ 276886468_Automated_compliance_checking_using_building_information_models.

[50] QI J, ISSA R R A, OLBINA S, et al. Use of building information modeling in design to prevent construction worker falls [J/OL]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2014, 28(5)-. Reston: American Society of Civil Engineers, 2014-. [2018-01-30]. https://ascelibrary. org/doi/abs/10.1061/(ASCE)cp.1943-5487.0000365.

[51] LEE Y C, EASTMAN C M, LEE J K. Automated rule-based checking for the validation of accessibility and visibility of a building information model [C]// Proceedings of the 2015 International Workshop on Computing in Civil Engineering. Reston: American Society of Civil Engineers, , 2012: 572-579.

[52] LEE J M. Automated checking of building requirements on circulation over a range of design phases [EP/OL]. [2018-01-10]. https://search.proquest.com/science/ docview/757945615.

[53] 吉久茂, 童華煒, 張家立. 基于Solibri Model Checker的BIM模型質(zhì)量檢查方法探究[J]. 土木建筑工程信息技術(shù), 2014, 6(1): 14-19.

[54] 曾雯琳. 基于安全設(shè)計(jì)的建筑施工安全事故預(yù)控研究[D]. 南京: 東南大學(xué), 2015.

[55] CLAYTON M J. Automated plan review for building code compliance using BIM [EP/OL]. [2018-02-15]. https://www.researchgate.net/publication/254862600_Automated_Plan_Review_for_Building_Code_Compliance_Using_BIM.

[56] DIMYADI J, CLIFTON C, SPEARPOINT M, et al. Regulatory knowledge encoding guidelines for automated compliance audit of building engineering design [EP/OL]. [2018-01-29]. https://ascelibrary. org/doi/10.1061/9780784413616.067.

[57] QI J, ISSA R R A, HINZE J, et al. A fall hazard checking tool based on BIMserver [EP/OL]. [2018-04-01].https://ascelibrary.org/doi/10.1061/9780784412343.0045.

[58] YEOH J K W, WONG J H, PENG L. Integrating crane information models in BIM for checking the compliance of lifting plan requirements [EP/OL]. [2018-02-13]. https://www.researchgate.net/publication/320167757_Integrating_Crane_Information_Models_in_BIM_for_Checking_the_Compliance_of_Lifting_Plan_Requirements.

[59] LUO H B, GONG P S. A BIM-based code compliance checking process of deep foundation construction lans [J]. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 2015, 79(3-4): 549-576.

[60] VOSSEBELD N, HARTMANN T. Supporting tunnel safety assessment with an information model [C]// International Conference on Computing in Civil and Building Engineering. Reston: American Society of Civil Engineers, 2014: 57-64.

[61] HAMMAD A, SETAYESHGAR S, ZHANG C, et al. Automatic generation of dynamic virtual fences as part of BIM-based prevention program for construction safety [EP/OL]. [2018-02-15]. https://dl.acm.org/ citation.cfm?id=2429839.

[62] JIANG L, LEICHT R M, MESSNER J I. Automated rule-based constructability checking: Case study of formwork [J]. Journal of Management in Engineering, 2015, 31(1).

[63] PAUWELS P, VAN DEURSEN D, VERSTRAETEN R, et al. A semantic rule checking environment for building performance checking [J]. Automation in Construction, 2011, 20(5): 506-518.

A Review on Research and Applications of BIM-Based Construction Safety Compliance Checking

WU Songfei, DENG Yichuan, SHENQiyu, LUODehuan

(School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangdong Guangzhou 510640, China)

Automatic safety compliance checking integrated with BIM can significantly enhance management efficiency and reduce the occurrence of safety accidents. Currently, the high frequency of construction accidents are not alleviated, which has seriously affected the life and property security of our people. Although research on safety management has been increasing in recent years, there is no review for the current research on safety compliance checking. This paper reviews the related literature in ten years. Domestic and foreign researches and safety checking platforms based on BIM are reviewed on rules translation, BIM model preparation, rule execution and checking results from the perspective of relevant technology and application. The application domain and platform of safety compliance checking were introduced. Finally, the existing problems in the process of safety compliance checking were discussed and the corresponding solutions proposed for facilitating further automation of safety compliance checking.

BIM; safety compliance checking; technology research; application research

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2018061156

A

2095-302X(2018)06-1156-09

2018-04-09；

2018-05-17

廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2017A030313393)；亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題(2017KB12)

吳松飛(1993-)，男，湖北荊州人，碩士研究生。主要研究方向?yàn)榻ㄖ畔⒛Ｐ?、安全管理等。E-mail：201520105774@scut.edu.cn

鄧逸川(1989-)，男，廣東河源人，助理教授，博士。主要研究方向?yàn)榻ㄖ畔⒛Ｐ?、?jì)算機(jī)視覺。E-mail：ctycdeng@scut.edu.cn