可視化動態(tài)監(jiān)控智慧橋梁預制場研究

盧小剛，何 濤，楊杰夫

(四川交投建設工程股份有限公司，四川成都 610041)

近年來，隨著我國基礎設施大量建設，公路交通行業(yè)也得到了長足的發(fā)展。大型橋梁工程的施工一般采用預制梁場施作，因此，橋梁施工現(xiàn)場預制梁場的管理成為預應力橋梁工程建設中重要一環(huán)[1-3]。

可視化(Visualization)的含義是指利用計算機的圖像處理技術，將抽象數(shù)據(jù)轉換成可以顯示在電子屏幕上的直觀描述的圖形或圖像，最后再對其進行交互處理的理論、方法以及技術[4-5]。隨著可視化智能技術的發(fā)展和成熟，開發(fā)可視化系統(tǒng)，并將可視化技術應用到工程實踐中的時機已經(jīng)成熟。利用BIM技術模擬橋梁預制場，將建筑物或結構物及施工現(xiàn)場3D模型三者和施工進度進行鏈接，并且將其與施工源、安全質量及場地布置等工程信息集成為一體，實現(xiàn)施工進度、計劃、安全、質量和場地布置的BIM信息的集成管理[6-10]。

1 工程概況

本文依托四川成樂高速公路擴容建設青龍場至眉山試驗段青龍梁場(以下簡稱“青龍梁場”)，采用梁場可視化動態(tài)監(jiān)控技術，利用可視化的特點提高梁場的管理水平，致力于打造“智慧梁場”。成樂擴容建設項目部安裝視頻會議系統(tǒng)，并與公司及業(yè)主公司視頻會議系統(tǒng)對接。同時，在重要工程、工區(qū)、臨時場站以及互通等施工點安裝攝像頭，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)實時掌握現(xiàn)場施工情況，且可通過智慧工地手機APP即可隨時隨地觀察現(xiàn)場施工進度情況(圖1)。

圖1 青龍梁場三維場景

2 建設方案

可視化動態(tài)監(jiān)控智慧橋梁預制場總體建設框架如圖2所示。

圖2 總體建設框架

2.1 可視化梁場

通過GIS軟件系統(tǒng)和項目設計圖紙及相關的地形圖，再通過3D軟件建模、構建，最后形成3DGIS和BIM，完成地形和BIM建造后，數(shù)據(jù)驅動模型則需要靠后期程序驅動模型并加載模型，流程圖如圖3所示。

圖3 建模流程展示

針對于GIS軟件必須具有完善的、可伸縮的、面向服務的系統(tǒng)架構，具有強大的空間分析和地理圖層管理功能，能夠支持大規(guī)模地形的下載需求，能夠支持多種模型格式，具有標準、開放和互操作性。對于建模軟件必須具有加載大規(guī)模地形且響應速度較快，能打開多種格式并能導出同一種支持軟件編程控制的模型文件。對于模型編程控制軟件必須具備單個場景加載速度快，針對大型地形場景加載速度適度且易編程控制，生成GIS和BIM模型能很好控制。

可視化梁場采用Unity3D技術實現(xiàn)真實梁場場景布局展現(xiàn)，為梁場提供專業(yè)的信息化、可視化服務，節(jié)約成本、提高產品質量，提高管理效率。使施工生產過程更加科學、高效、環(huán)保的標準化建設理念。箱梁工序模擬圖以及空心板工序模擬如圖4所示。

圖4 工序模擬

2.2 生產進度

依托BIM模型對生產進度整體進行管理，通過對比分析，管理者可以及時掌控梁場生產進度，當實際生產數(shù)量落后于計劃數(shù)量時及時調整資源配置、優(yōu)化施工組織。預制梁場梁片生成計劃數(shù)量與實際數(shù)量對比如圖5所示。

圖5 預制梁場梁片生成計劃數(shù)量與實際數(shù)量對比

2.3 追蹤溯源

在可視化信息管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場人員上報的進度信息進行數(shù)據(jù)整合，為已預制梁體生成一張寫入了架設位置、編號、類型、長度、混凝土強度、綁扎日期、立模日期、澆筑日期、張拉日期、灌漿日期、現(xiàn)場負責人、現(xiàn)場監(jiān)理、設計單位、建設單位、監(jiān)理單位、施工單位等信息的二維碼。該二維碼采用戶外防水材質，避免下雨天被打濕，具備了抗損性強的特點。梁體二維碼如圖6所示。

圖6 梁體二維碼

2.4 車牌識別系統(tǒng)

運用物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術，青龍梁場大門實施梁場進出車輛動態(tài)管理制度，每一輛進出車輛都要通過車牌識別系統(tǒng)。當車輛經(jīng)過時，架設攝像頭會捕捉到車輛的畫面信息，系統(tǒng)通過車牌識別程序提取車輛的車牌信息，并發(fā)送放行的指令。車牌識別系統(tǒng)硬件安裝完成現(xiàn)場如圖7所示，梁場現(xiàn)場視頻監(jiān)控如圖8所示。

圖7 車牌識別系統(tǒng)硬件安裝完成現(xiàn)場

圖8 梁場現(xiàn)場視頻監(jiān)控

2.5 視頻監(jiān)控

在具備取網(wǎng)條件下的施工點現(xiàn)場安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)施工現(xiàn)場安全的實時監(jiān)控，保證工程施工質量，降低甚至杜絕工程事故的發(fā)生?？梢杂行г黾邮┕ぶ械墓芾硎侄危蠓岣哳A制梁場管理效率，有利于及時掌握各個工地現(xiàn)場第一手的工程建設情況，為指揮中心提供第一手的資料。方便管理者作出及時、準確的決策，確保項目建設的順利進行，實現(xiàn)項目建設的現(xiàn)代化管理模式。制梁區(qū)監(jiān)控畫面如圖9所示。

圖9 制梁區(qū)監(jiān)控畫面

2.6 安全質量管理

傳統(tǒng)的項目現(xiàn)場安全質量管理模式很可能因現(xiàn)場作業(yè)人員的原因導致部分問題無法得到及時有效的解決，后期責任往往難以追溯。在采用可視化動態(tài)監(jiān)控智慧橋梁預制場系統(tǒng)的情況下，工程項目的質檢人員和安全員在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題后，隨即通過手機上傳到云端記錄。與此同時，相關負責人將會即時收到質量安全的問題提醒，并需要按時按規(guī)定整改，并在整改后及時上傳照片及整改描述。此外，項目管理層也可以隨時隨地通過PC端、Web端以及手機端進行整改問題的調取和檢查，實現(xiàn)了質量安全問題全過程透明化。安全檢查整改、整改回復、安全檢查消息如圖10所示。

圖10 安全檢查整改、整改回復、安全檢查消息

2.7 拌合站管理

(1)拌合站數(shù)據(jù)自動采集。用于對拌合站中材料配合比、拌合站的工作運行情況數(shù)據(jù)自動采集并保存至數(shù)據(jù)庫中，顯示相關數(shù)據(jù)，對不合格數(shù)據(jù)進行警示報警提醒。管理人員收到提醒信息后，可迅速做出響應，以此加強拌合站的管理。拌合站自動數(shù)據(jù)采集流程如圖11所示。

圖11 拌合站自動數(shù)據(jù)采集流程

(2)地材入庫數(shù)量統(tǒng)計。對拌合站進出的地材、水泥、粉煤灰等材料進行管理，通過地磅數(shù)據(jù)自動采集(不具備自動采集條件采取人工錄入)集成，系統(tǒng)自動記錄材料數(shù)量等信息，形成材料出入庫臺賬，且具備查找功能，從而提高拌合站對材料管理。

(3)材料消耗對比。利用自動采集拌合站入庫材料數(shù)量和生產數(shù)據(jù)進行質量監(jiān)控管理、入庫與消耗對比，監(jiān)控材料使用情況，從而保證生產質量，降低不合格率從而提高生產效率。混凝土拌合站動態(tài)管理如圖12所示。

圖12 混凝土拌合站動態(tài)管理

3 結論

通過工程實踐，BIM可視化技術具有以下優(yōu)勢及特點：

(1)可視化梁場采用Unity3D技術實現(xiàn)真實梁場場景布局展現(xiàn)，為梁場提供專業(yè)的信息化，可視化服務。

(2)采用物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術，梁場大門實現(xiàn)進出車輛動態(tài)管理。

(3)通過對橋梁預制梁場應用可視化動態(tài)監(jiān)控技術，大大提高了梁場生產、安全、材料消耗信息傳遞的及時準確全面性，從而系統(tǒng)的提高了梁場現(xiàn)場管理的效率，實現(xiàn)了預制梁場管理工作的科學化、標準化以及智能化的目標。

該技術對類似工程具有較廣的推廣前景。