針對“BIM+信息集成”的智慧工地平臺分析

【摘要】隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理方式越來越不符合實(shí)際需求，人們對項(xiàng)目管理也提出了更高的要求。在科技快速發(fā)展的背景下，集成化的管理模式對比傳統(tǒng)管理模式，可以更好的滿足現(xiàn)代化管理的需求。同時，關(guān)于BIM技術(shù)在基建施工中的應(yīng)用，也獲得了較多的實(shí)踐發(fā)展機(jī)會。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);信息集成;智慧工地平臺;技術(shù)分析

“智慧工地”是一種全新的工程全生命周期管理的理念，將大數(shù)據(jù)的概念及各種高新技術(shù)應(yīng)用到工程管理。“智慧工地”通過互聯(lián)網(wǎng)來搭建一個信息管理平臺，基于BIM技術(shù)對工程項(xiàng)目進(jìn)行信息化、三維化、可視化，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)，參建各方共享信息數(shù)據(jù)，達(dá)到對施工場地全天候、全方位的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)工程信息化管理，提升管理水平的同時降低管理成本，并提高施工場地的工作效率，從而逐步實(shí)現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造。

1、BIM技術(shù)信息集成

目前，BIM技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟.BIM技術(shù)主要通過對項(xiàng)目全壽命周期不同階段的信息集成、管理、存儲、交換、共享，支持各階段不同參與方之間的信息交流和共享，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)效率及質(zhì)量的提升。BIM技術(shù)在建筑業(yè)中的應(yīng)用并不是單獨(dú)進(jìn)行的，需要解決各方面軟硬件的配套問題。

2、基于BIM技術(shù)“智慧工地”

2.1基于BIM的三維可視化設(shè)計(jì)

在以往的建筑工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案都是通過二維的圖紙來模擬呈現(xiàn)的，需要設(shè)計(jì)人員通過自我的想象來構(gòu)建整個模型，但很多時候建筑微觀細(xì)節(jié)構(gòu)件復(fù)雜，系統(tǒng)繁多，設(shè)計(jì)人員難以直觀地想象、理解設(shè)計(jì)圖紙，在合作設(shè)計(jì)時造成影響。而BIM技術(shù)就完美解決了這個問題，擺脫傳統(tǒng)二維圖紙，可以將設(shè)計(jì)模型進(jìn)行三維、動態(tài)的展示，同時這也是BIM技術(shù)最基礎(chǔ)的一項(xiàng)功能。

2.2基于BIM的碰撞檢測及設(shè)計(jì)優(yōu)化

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方式受限于2D圖紙，許多潛藏的管線沖突、碰撞與多余設(shè)計(jì)難以發(fā)現(xiàn)，而應(yīng)用BIM技術(shù)只需將設(shè)計(jì)各方設(shè)計(jì)的建筑、管道、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等不同BIM模型導(dǎo)入專業(yè)的碰撞檢測軟件中，進(jìn)行管線碰撞檢測，即可將原本復(fù)雜的管線設(shè)計(jì)清晰展示，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與布置。

2.3基于BIM的4D施工模擬

通過BIM技術(shù)專門的施工模擬軟件還可以在模型中添加時間進(jìn)度信息，將模型實(shí)體與時間軸相關(guān)聯(lián)，建立4D模型，對整個建造過程中的施工進(jìn)度及工藝進(jìn)行模擬，可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中可能存在的問題及缺陷，減少開工后的設(shè)計(jì)變更及工程返工。同時也可以對工程中的施工進(jìn)度進(jìn)一步掌控，更好的管理施工設(shè)施，改變了以往傳統(tǒng)項(xiàng)目施工管理的管理混亂、計(jì)劃銜接不當(dāng)、溝通困難等問題。

2.4基于BIM的5D成本管理

進(jìn)一步再將成本信息添加至BIM模型中，形成3D模型+1D進(jìn)度+1D成本的5D建筑信息模型，可以對項(xiàng)目成本進(jìn)行預(yù)估。5D成本管理直接在模型中統(tǒng)計(jì)工程量，通過平臺生成報(bào)表，相比傳統(tǒng)人工計(jì)算成本更精確，可以讓施工方更有效的進(jìn)行成本管理，并采取更合理的施工工藝技術(shù)，來控制成本。

3、基于BIM+信息集成的智慧工地平臺應(yīng)用分析

3.1智慧工地管理平臺的構(gòu)建

在集成管理模式下，管理人員的核心任務(wù)為將已有資源進(jìn)行一體化整合，并積極尋找各類資源間的動態(tài)平衡，在應(yīng)對現(xiàn)場變化的同時達(dá)成管理目標(biāo)。一般情況下應(yīng)構(gòu)建智慧工地信息管理平臺。

（1）平臺集成內(nèi)容

智慧工地管理平臺可將各類子系統(tǒng)統(tǒng)籌管理，并在平臺之上構(gòu)建統(tǒng)一的管理界面、數(shù)據(jù)庫以及業(yè)務(wù)流程。智慧工地管理平臺包含物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺以及BIM技術(shù)平臺，并可以擴(kuò)展集成傳感器、硬件設(shè)備以及第三方軟件。

（2）平臺業(yè)務(wù)內(nèi)容

在平臺中系統(tǒng)管理員應(yīng)對不同級別的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，以保證不同管理功能的實(shí)現(xiàn)。同時應(yīng)運(yùn)用平臺實(shí)現(xiàn)信息共享，使得不同級別的用戶之間可以高效溝通。此外，平臺的界面設(shè)計(jì)還應(yīng)該滿足施工現(xiàn)場不同階段的施工要求，應(yīng)利用軟件與硬件實(shí)時記錄施工過程數(shù)據(jù)，再利用云平臺予以分析和傳輸。

3.2勞務(wù)實(shí)名制管理系統(tǒng)構(gòu)建

在工人進(jìn)場之前應(yīng)開展人員實(shí)名制信息收集，并將有關(guān)信息輸入系統(tǒng)，其后向工人發(fā)放一卡通以及智能安全帽。實(shí)名制考勤及一卡通系統(tǒng)的硬件部分由智能頭盔、智能手環(huán)、射頻基站、發(fā)卡器、射頻卡口、本地服務(wù)器等構(gòu)成。其中頭盔、手環(huán)與射頻基站的通訊技術(shù)采用433MHz無線組網(wǎng)技術(shù)，無需手機(jī)基站和GPS的支持就可以完成數(shù)據(jù)傳輸和定位功能，非常適合在地下、野外等沒有手機(jī)通訊和衛(wèi)星的施工地點(diǎn)工作，除此之外433MHz穿透力強(qiáng)，受環(huán)境因素干擾小。

通過一卡通，工人可以在現(xiàn)場用餐、洗浴、購物等。同時，APP應(yīng)用、Web網(wǎng)頁以及現(xiàn)場LED顯示大屏還可以實(shí)時統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場內(nèi)部工人數(shù)量、工人的進(jìn)出場時間、各工種人數(shù)等。

3.3現(xiàn)場智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

智慧工地系統(tǒng)從硬件設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)一步基于數(shù)據(jù)實(shí)施對施工現(xiàn)場人員、機(jī)具、物資、環(huán)境等要素的控制。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)借助布置于現(xiàn)場的攝像頭將現(xiàn)場實(shí)時情況進(jìn)行圖像采集、儲存并傳輸，確保管理人員可以全面透徹的認(rèn)知現(xiàn)場。同時，還可以通過人工智能主動分析數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場的安全隱患逐一識別，進(jìn)一步啟動報(bào)警接收以及發(fā)送功能，從而確保施工現(xiàn)場人員與機(jī)具的安全。

（2）環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)在“四節(jié)一環(huán)?！钡氖┕ぴV求下，為有效收集工地的溫濕度、風(fēng)力風(fēng)向、噪音以及粉塵等環(huán)境要素情況，應(yīng)將感應(yīng)器與智慧工地管理平臺集成，及時收集上述環(huán)境要素的信息，進(jìn)一步將霧炮機(jī)、報(bào)警器、噴淋等設(shè)備與智慧工地管理平臺聯(lián)動，當(dāng)現(xiàn)場噪音超標(biāo)時，報(bào)警器自動報(bào)警;當(dāng)PM2.5超標(biāo)時，霧炮機(jī)及噴淋等設(shè)備自動開啟并有效降塵。

3.4工程物料管理系統(tǒng)的構(gòu)建

一般來說，工程物料管理系統(tǒng)需與視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成，并在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，實(shí)施對于物料的全面動態(tài)管控。

（1）物料采購管控

將工程物料管理系統(tǒng)與BIM平臺聯(lián)動，進(jìn)一步將BIM平臺中的模型導(dǎo)入工程物料管理系統(tǒng)，系統(tǒng)識別模型后快速生成準(zhǔn)確的物料需求量清單，克服了人工統(tǒng)計(jì)方式存在的速度慢、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低等問題。相關(guān)工作人員可以依據(jù)物料需求量清單擬定物料采購計(jì)劃，并依據(jù)計(jì)劃在平臺上完成線上下單，進(jìn)一步在平臺上實(shí)時了解物料的物流狀態(tài)。

（2）物料驗(yàn)收管控

在物料驗(yàn)收環(huán)節(jié)，平臺可以大幅度提高稱重物料的過磅效率，實(shí)現(xiàn)車牌自動識別，并將原始單據(jù)、質(zhì)量證明等關(guān)鍵材料拍照留證;也可以利用移動APP實(shí)施對非稱重物料的收料，例如實(shí)施對非稱重物料的采購、調(diào)入、直入直出等。此外，還可以利用移動APP快速盤點(diǎn)工地物質(zhì)，克服了傳統(tǒng)手動盤點(diǎn)效率低、耗時長、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差等不足。

（3）物料現(xiàn)場管控

將視頻監(jiān)控與工程物料管理系統(tǒng)聯(lián)動，進(jìn)而實(shí)施監(jiān)控物料的存放情況。具體來說，應(yīng)依據(jù)施工現(xiàn)場平面圖存儲物料，在物料存放區(qū)布設(shè)電子標(biāo)識牌，并依據(jù)存取情況及時更新電子標(biāo)識牌。同時，應(yīng)基于平臺反饋的物質(zhì)存取數(shù)據(jù)將物料的數(shù)量以及成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核算。此外，當(dāng)現(xiàn)場實(shí)施抽檢或突發(fā)異常情況時，應(yīng)調(diào)動實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，查看監(jiān)控錄像，進(jìn)而實(shí)施對于物料的全面現(xiàn)場管控。

3.5工程目標(biāo)管理系統(tǒng)的構(gòu)建

（1）目標(biāo)計(jì)劃管理

通過構(gòu)建BIM模型，將施工耗材、施工時間以及施工成本等信息集成于BIM模型當(dāng)中。借助BIM軟件模擬施工過程，進(jìn)而確定建筑工程的安全、質(zhì)量、成本、進(jìn)度目標(biāo)，同時合理布局施工平面并將施工資源優(yōu)化配置，進(jìn)一步擬定科學(xué)的施工計(jì)劃并制定合理的施工方案。

（2）計(jì)劃執(zhí)行監(jiān)控

借助視頻監(jiān)控全面把握施工現(xiàn)場的管理及作業(yè)情況，統(tǒng)籌把握四大目標(biāo)，在確保安全的前提下，盡可能的提升質(zhì)量、縮減成本、縮短工期。具體來說，①可以借助人工智能技術(shù)，由平臺自主分析圖像，將施工現(xiàn)場人的不安全狀態(tài)以及物的不安全狀態(tài)逐一識別并予以預(yù)警。例如臨邊洞口防護(hù)不足、工人高空作業(yè)安全措施不到位等不安全狀態(tài)。②借助平臺實(shí)時對比施工實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，當(dāng)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度存在過大偏差時，應(yīng)及時制定糾偏措施并予以落實(shí)。③有效控制施工過程中的具體操作，借助人工智能技術(shù)，由平臺自主分析工人作業(yè)圖像，及時識別工人的違規(guī)操作并予以反饋。④利用平臺實(shí)時監(jiān)控物料的存取情況和工人的作業(yè)情況，有效減少材料浪費(fèi)的情況，并降低窩工現(xiàn)象發(fā)生的概率。

（3）目標(biāo)統(tǒng)籌管理

工程目標(biāo)管理系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的支撐下，收集并分析歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)有信息，考慮到建筑工程涉及的內(nèi)容復(fù)雜、工種繁多，因此工程目標(biāo)管理系統(tǒng)應(yīng)注重管理工作的協(xié)調(diào)性，充分考慮施工現(xiàn)場安全、進(jìn)度、質(zhì)量、成本管理四大目標(biāo)存在的對立統(tǒng)一關(guān)系，權(quán)衡其中的利弊。在目標(biāo)管理過程中借助BIM模擬施工、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，分析各類施工影響要素、不斷尋找四大目標(biāo)之間的平衡點(diǎn)，本著統(tǒng)籌管理的原則落實(shí)對于四大目標(biāo)的動態(tài)控制。

結(jié)語：

近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，關(guān)于建筑工程施工中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合BIM技術(shù)，實(shí)施的智慧工地管理平臺，則引起施工單位及技術(shù)研究人員的重視。本文基于BIM+信息集成的智慧工地平臺應(yīng)用分析，其對于施工單位的實(shí)際收益保障，以及工程施工中成本，安全合理控制奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬凱，王子豪.基于“BIM+信息集成”的智慧工地平臺探索[J].建設(shè)科技，2018（22）26-30+41.

[2]徐友全，賈美珊.物聯(lián)網(wǎng)在智慧工地安全管控中的應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2019（12）：101-106.

[3]鹿煥然.建筑工程智慧工地構(gòu)建研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2019（06）.

作者簡介：

曹瑩琛（1985.02-），女，漢族，黑龍江密山人，本科，主要從事建筑工程施工方面工作。