BIM在“智慧工地”中的應(yīng)用

摘 要：目前全國(guó)范圍內(nèi)的BIM推廣是進(jìn)行得如火如荼，而推廣建設(shè)“智慧工地”是監(jiān)管部門對(duì)于提升工地管理水平的一項(xiàng)嘗試。將BIM和“智慧工地”這兩項(xiàng)工作進(jìn)行結(jié)合，需要將“智慧工地”分為不同的用戶端，分別應(yīng)用BIM技術(shù)。

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0296-02

當(dāng)前國(guó)內(nèi)工程建設(shè)項(xiàng)目的BIM實(shí)施仍處于發(fā)展階段，具體表現(xiàn)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍在逐步推出，已編制成體系的BIM標(biāo)準(zhǔn)還未有效形成，BIM的應(yīng)用軟件即使在同一行業(yè)也存在一定的多樣化。對(duì)于一個(gè)常見(jiàn)的以監(jiān)控監(jiān)測(cè)為主要手段，對(duì)上服務(wù)政府監(jiān)管層，對(duì)下服務(wù)工地建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)管理的“智慧工地”管理平臺(tái)，融合BIM的應(yīng)用要素，其本質(zhì)是需要圍繞項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程增加更多的管理內(nèi)容，并實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的管理目標(biāo)。

我們認(rèn)為，讓BIM技術(shù)在工程建設(shè)項(xiàng)目上得到全面應(yīng)用主要受到以下幾個(gè)方面的制約：

（1）工程建設(shè)項(xiàng)目管理的規(guī)范程度。不同的項(xiàng)目建設(shè)方和施工企業(yè)認(rèn)識(shí)不同，項(xiàng)目管理方式各不相同，有的實(shí)行精細(xì)化管理，有的實(shí)行粗放式管理。而具體BIM應(yīng)用軟件是根據(jù)相關(guān)需求定制的，不可能同時(shí)滿足不同項(xiàng)目的管理要求。

（2）施工企業(yè)的BIM實(shí)施技術(shù)能力。項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，施工企業(yè)需對(duì)提交的BIM設(shè)計(jì)模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并圍繞施工管理需要，建立多種（質(zhì)量、進(jìn)度、計(jì)量等）施工過(guò)程模型，并通過(guò)相關(guān)軟件進(jìn)行過(guò)程管理。

（3）BIM實(shí)施的額外成本。工程建設(shè)項(xiàng)目的BIM實(shí)施需投入額外的成本，主要包括BIM實(shí)施人員、BIM軟件和設(shè)備投入、管理方式變化帶來(lái)的轉(zhuǎn)化成本等方面。

考慮到工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的差異化，以及BIM應(yīng)用的成熟度，我們可以分段實(shí)施，實(shí)施的總體策略為：將“智慧工地”分解為面向政府監(jiān)管的監(jiān)管端，和面向項(xiàng)目管理的工地端。將BIM和GIS以表現(xiàn)層的方式融入監(jiān)管端，將BIM的項(xiàng)目管理應(yīng)用點(diǎn)融入工地端。各端功能逐步深入，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

1 基于GIS的監(jiān)管端展示

監(jiān)管端基于二維或三維GIS大場(chǎng)景展示整體的項(xiàng)目分布情況，同時(shí)搜集的全省工地信息可以通過(guò)圖表結(jié)合GIS場(chǎng)景進(jìn)行展示，對(duì)于一些數(shù)據(jù)超標(biāo)的或者情況異常的工地，可以根據(jù)不同情況采用不同顏色進(jìn)行顯示以便進(jìn)行區(qū)分和快速瀏覽。

監(jiān)管信息系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)目的智慧工地系統(tǒng)提出應(yīng)用技術(shù)要求，包括數(shù)據(jù)交換方法。基于云服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)從各智慧工地系統(tǒng)中自動(dòng)獲取或提供數(shù)據(jù)。

2 基于GIS+BIM的項(xiàng)目數(shù)字化展示

盡可能的把項(xiàng)目各種設(shè)施、地物、地下管網(wǎng)等從地上到地下全面進(jìn)行數(shù)字化，采用GIS+BIM技術(shù)，集成所有的數(shù)字化成果，最終形成一個(gè)項(xiàng)目數(shù)字電子沙盤，實(shí)現(xiàn)基于GIS+BIM的基礎(chǔ)信息化平臺(tái)，集成到平臺(tái)的主要數(shù)字化成果包括：

2.1 項(xiàng)目實(shí)景模型

以傾斜攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)，獲取園區(qū)地物的真實(shí)三維數(shù)據(jù)，以3DGIS+BIM融合為支撐，將項(xiàng)目全部地物和基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行全面精細(xì)的數(shù)字化。

2.2 三維地質(zhì)模型

通過(guò)地質(zhì)勘探和三維建模，將項(xiàng)目工地地質(zhì)信息數(shù)字化，為項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維等提供地質(zhì)信息服務(wù)。

2.3 地面構(gòu)筑物BIM模型

收集或構(gòu)建項(xiàng)目工地BIM模型，將園區(qū)大到樓宇、倉(cāng)庫(kù)、道路等，小到路燈、指示牌等進(jìn)行全面的模型化、數(shù)字化。

2.4 地下構(gòu)筑物BIM模型

將項(xiàng)目工地地下構(gòu)筑物數(shù)字化（包括供水、供氣、排水、電纜、通信等），全面掌控項(xiàng)目工地地下構(gòu)筑物和管線信息。

以平臺(tái)為基礎(chǔ)框架，通過(guò)接入各類數(shù)據(jù)，包括地圖、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，利用匯集而來(lái)的數(shù)據(jù)，搭建各類業(yè)務(wù)應(yīng)用，三維信息模型的輕量化處理，基于WEB的模型三維交互，提供多維化的數(shù)據(jù)分析，支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)智慧化決策。

3 基于BIM的項(xiàng)目管理

3.1 施工仿真

3.1.1 BIM工程樣板

在傳統(tǒng)工程首件制的基礎(chǔ)上，可利用BIM項(xiàng)目增加BIM樣板，利用項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，施工工序提前采用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬施工，效果對(duì)比，保證預(yù)期質(zhì)量。

3.1.2 工程地質(zhì)條件模擬

不同的工地的施工地質(zhì)條件不同。利用地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)，結(jié)合施工的需要模擬復(fù)雜的工程地質(zhì)條件，可指導(dǎo)地下隱蔽工程施工等，減小不利的環(huán)境因素給工期帶來(lái)的影響。

3.1.3 施工場(chǎng)地布置模擬

施工工地應(yīng)盡量避免影響周圍建筑和交通，故施工場(chǎng)地的平面布置尤為重要。若僅參考類似工程的布置方案進(jìn)行設(shè)計(jì)無(wú)法驗(yàn)證方案是否合理，通過(guò)在施工前創(chuàng)建施工場(chǎng)地平面布置的模型，可直觀分析其與周圍環(huán)境的關(guān)系。

3.1.4 施工工藝模擬

施工人員難以準(zhǔn)確掌握復(fù)雜的技術(shù)或新工藝技術(shù)，可利用模擬動(dòng)畫(huà)來(lái)指導(dǎo)施工。施工工藝模擬動(dòng)畫(huà)是在創(chuàng)建機(jī)械、構(gòu)件、建筑等模型的基礎(chǔ)上，再賦予其相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)，最后進(jìn)行渲染使畫(huà)面效果更加逼真。

3.1.5 基于BIM的碰撞檢測(cè)

基于BIM的碰撞檢測(cè)為各專業(yè)設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)以形象直觀的三維實(shí)體模型為基礎(chǔ)的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，減少了施工過(guò)程中由不同專業(yè)間碰撞導(dǎo)致的工程變更，保證工程能按時(shí)完成。

3.2 進(jìn)度模擬

現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度管理采用基于BIM的三維可視化進(jìn)度管理，將模型與現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度信息相結(jié)合利用圖形、模型等直觀表達(dá)實(shí)際施工進(jìn)度情況，并能形象地對(duì)比實(shí)際與計(jì)劃的區(qū)別。如標(biāo)記BIM模型中的已完成構(gòu)件，在模型中用顏色區(qū)分已完和未完工程，管理人員便可直觀了解工程進(jìn)展情況；在虛擬建造中加入實(shí)際進(jìn)度的信息，用不同顏色表示按時(shí)完成、提前完成、滯后完成的構(gòu)件；對(duì)比掃描獲得的實(shí)際建筑模型與事先創(chuàng)建的BIM模型，以發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工與設(shè)計(jì)的差異，找出施工中的問(wèn)題。

3.3 質(zhì)量控制

根據(jù)施工組織方案，編制現(xiàn)場(chǎng)巡檢計(jì)劃。能夠使用戶根據(jù)施工方案中的技術(shù)措施，在對(duì)應(yīng)的模型部位關(guān)聯(lián)，展現(xiàn)施工技術(shù)措施的視頻文件，和此措施下常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)通病圖片。視頻文件直觀形象的將方案實(shí)施過(guò)程展現(xiàn)出來(lái)，并對(duì)其中具有常見(jiàn)通病的部位加以重點(diǎn)說(shuō)明。

專職巡檢員每天對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視檢查，系統(tǒng)支持專職巡檢員在施工現(xiàn)場(chǎng)使用移動(dòng)終端掃描實(shí)體構(gòu)件上粘貼的二維碼標(biāo)識(shí)，讀取并展示系統(tǒng)中此構(gòu)件相關(guān)數(shù)據(jù)。并通過(guò)上傳照片、視頻等形式反饋質(zhì)量檢查結(jié)果。系統(tǒng)還將通過(guò)GPS定位功能，記錄巡檢人員巡視軌跡，加強(qiáng)巡檢監(jiān)督。

3.4 三維會(huì)商

在項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于項(xiàng)目的各種會(huì)商匯報(bào)工作是一項(xiàng)經(jīng)常性的工作。通過(guò)使用三維方式進(jìn)行會(huì)商，溝通，展示?？梢允箙⑴c會(huì)商的各方能夠更加直觀明確的了解相關(guān)的內(nèi)容的情況。通過(guò)三維會(huì)商系統(tǒng)生成三維仿真場(chǎng)景，動(dòng)畫(huà)視頻以及效果圖，改變傳統(tǒng)平面式交流展示模式，能夠有效提高溝通效率，方便匯報(bào)，會(huì)商及報(bào)審。

3.5 監(jiān)控監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)的監(jiān)控監(jiān)測(cè)的展示手段都是通過(guò)列表的情況去展示，不夠直觀，觀察者很難第一時(shí)間明確所看到的監(jiān)控監(jiān)測(cè)視頻和數(shù)據(jù)，代表的是什么位置，有什么含義。在GIS和BIM場(chǎng)景中顯示攝像頭位置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)用視頻監(jiān)控信息、分析、回放、遠(yuǎn)程控制，在相應(yīng)的傳感器位置實(shí)時(shí)顯示傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)值，對(duì)于數(shù)值進(jìn)行判斷，符合標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)，傳感器監(jiān)測(cè)的部件的模型以正常顏色顯示，對(duì)于超出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值，模型以警示性顏色顯示。監(jiān)控監(jiān)測(cè)可以接入視屏監(jiān)控、邊坡監(jiān)測(cè)、塔吊監(jiān)測(cè)、噪聲揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)等。

4 結(jié) 論

根據(jù)目前的實(shí)際情況，要將BIM技術(shù)和“智慧工地”結(jié)合起來(lái)，還是要從BIM技術(shù)最擅長(zhǎng)的三維展示特點(diǎn)切入，以提升不同用戶端的瀏覽展示層次為主，BIM技術(shù)不應(yīng)過(guò)多的具體涉及流程和管理的內(nèi)容，工地管理的事交給工地或者項(xiàng)目管理平臺(tái)去完成，BIM作為提升其平臺(tái)技術(shù)水平的手段，這樣才能打破BIM技術(shù)在工程建設(shè)項(xiàng)目上得到全面應(yīng)用的幾大制約，與“智慧工地”盡快結(jié)合應(yīng)用起來(lái)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾凝霜，劉 琰，徐 波，等.基于BIM的智慧工地管理體系框架研究[J].施工技術(shù)，2015，44（10）：96～100.

收稿日期：2018-10-19

作者簡(jiǎn)介：龍 藝（1983-），男，湖南長(zhǎng)沙人，助理工程師，本科，研究方向?yàn)樾畔⒒?/p>