BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在海綿城市項目施工過程中的應(yīng)用

朱俊成，陽林

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）是在計算機輔助設(shè)計(CAD)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[1]。

依托玉溪海綿城市項目，將BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)場人員管理、施工安全管理、視頻監(jiān)控、物料管理、塔吊運行監(jiān)測等幾個方面，對項目的管理運營進(jìn)行了簡單的闡述，管理的智能化、精細(xì)化進(jìn)行了簡單的介紹。

2 工程概況

玉溪市海綿城市工程項目是2016 年度全國海綿城市試點項目之一，項目占地面積約8.5km2，建安工程費約9.6 億元，項目采用PPP 模式，施工內(nèi)容包括建筑與小區(qū)海綿化改造，廣場與公園海綿化改造，城市道路海綿化改造排水管網(wǎng)分流制改造工程，東風(fēng)水庫水污染綜合整治，東風(fēng)中路（鳳凰路至玉興路）段857m 地下管廊建設(shè)。

3 BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在海綿城市項目中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場人員管理

圖1 現(xiàn)場人員管理

本項目施工項目類型多，包括公園治理、管廊、小區(qū)地面樓面改造、道路排水系統(tǒng)改在等，不同種類項目間距離較遠(yuǎn)，所需的工種多，人數(shù)分布不均，所以有效地組織各工種在不同項目中進(jìn)行穿插施工不僅可以保障施工進(jìn)度，而且可以充分利用人力，不出現(xiàn)人員窩工的情況，為此項目采用手機app 對項目人員進(jìn)行信息化管理，軟件功能如圖1。另外項目以工人勞務(wù)實名制為基礎(chǔ)，以物聯(lián)網(wǎng)+智能硬件為手段，對現(xiàn)場施工人員安全帽無線射頻識別，結(jié)合在基于BIM 技術(shù)的GIS 系統(tǒng)中進(jìn)行精確定位，進(jìn)一步確定相關(guān)工種是否在正確施工范圍內(nèi)施工。

3.2 施工安全管理

BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工安全管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在危險性較大工程安全監(jiān)測和防護(hù)過程中。例如在基坑監(jiān)測過程中，結(jié)合Dynamo 技術(shù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，以三維模型直觀展現(xiàn)基坑變形情況，便于監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值時，能及時與設(shè)計單位、技術(shù)顧問協(xié)商。對建筑工地環(huán)境的監(jiān)測、大體積混凝土澆筑監(jiān)測、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、地基監(jiān)測、預(yù)應(yīng)力梁的監(jiān)測、基坑支護(hù)監(jiān)測以及工地危險區(qū)域的監(jiān)測等也可以通過傳感器實時采集工程結(jié)構(gòu)健康安全數(shù)據(jù)信息，然后對應(yīng)到BIM 模型相關(guān)位置，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析以檢驗專項施工方案的可靠性。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值時可以在模型中迅速找到感應(yīng)器位置，一方面加強監(jiān)測頻率，另一方面快速做出有針對性的解決方案。

3.3 視頻監(jiān)控

本項目施工范圍大，在不增加管理人員的數(shù)量情況下，應(yīng)用BIM+視頻監(jiān)控+GIS 的技術(shù)可以大大提高總承包單位對現(xiàn)場的把控能力[2]。項目將航拍模型輕量化處理后放入GIS 系統(tǒng)中，分析出攝像頭最佳的安放位置和種類，在空曠區(qū)域安裝VR 全景攝像頭，在有單邊障礙位置安裝帶有可轉(zhuǎn)動方向云臺的攝像頭。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況根據(jù)模型中攝像頭的位置迅速查到緊急事件發(fā)生的位置和現(xiàn)場情況。

3.4 物料管理

BIM 模型具有可量化的特性，在物料管理中BIM 技術(shù)一項重要的應(yīng)用就是為編制材料計劃提供準(zhǔn)確依據(jù)。另外，BIM 模型可以為建筑構(gòu)件附加信息，為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供數(shù)字信息基礎(chǔ)[3]。在材料進(jìn)場驗收時，利用BIM 模型信息如生產(chǎn)時間、重量、廠家信息、注意事項、安裝位置、防偽信息等附加到二維碼以及和RFID 中進(jìn)行驗收管理。基于物聯(lián)網(wǎng)追蹤技術(shù)，項目利用自主研發(fā)混凝土打灰系統(tǒng)，如圖2 所示，通過貫通物流過程中生產(chǎn)商、運輸商、收貨方三者相關(guān)業(yè)務(wù)工作，從而合理安排物資運輸計劃，實時監(jiān)控運輸過程，嚴(yán)密管控物資運轉(zhuǎn)，提高了項目對材料的精細(xì)化管理水平。

3.5 塔吊運行監(jiān)測

在方案編制階段，利用BIM 技術(shù)的三維可視化特性，在三維空間內(nèi)進(jìn)行塔吊布置，確定塔吊的位置和型號。項目施工階段，利用攝像頭、方向定位器、重量傳感器等通過互聯(lián)網(wǎng)把塔吊的起吊重量，偏轉(zhuǎn)角度，高度，與鄰近塔吊的相對位置實時傳入到電腦控制系統(tǒng)中，通過網(wǎng)頁端或者手機端就可以檢測到目前塔吊的運行狀態(tài)，另外還可以對塔吊的吊次，起吊總重量進(jìn)行統(tǒng)計分析，確定塔吊的效率分析，驗證布置方案的可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)塔吊出現(xiàn)違規(guī)操作或者出現(xiàn)故障，塔吊預(yù)警的同時能觸動應(yīng)急措施。

圖2 混凝土澆筑系統(tǒng)

以上各應(yīng)用點應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)+BIM系統(tǒng)的基本架構(gòu)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的三層結(jié)構(gòu)，不同的應(yīng)用場景的應(yīng)用深度是在應(yīng)用層進(jìn)行擴展或細(xì)化。

4 結(jié)語

BIM 技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合使用可以優(yōu)化施工單位的管理方式，提供更加科學(xué)準(zhǔn)確的決策依據(jù)，方便對施工現(xiàn)場情況的實時管控。BIM 技術(shù)正在從單一應(yīng)用向項目管理應(yīng)用轉(zhuǎn)變，從單機應(yīng)用向基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)變。雖然目前一些應(yīng)用BIM 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合應(yīng)用還存在一定缺陷，但隨著技術(shù)的創(chuàng)新和突破，再加上與相關(guān)技術(shù)如5G 網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)分析、云計算等技術(shù)的深度融合，這些缺陷會迎刃而解，我國建筑行業(yè)將向著信息化、工業(yè)化、綠色節(jié)能的方向不斷前進(jìn)。