基于BIM 技術(shù)搭建智慧工地平臺之淺析*

張敏 王昌運

海口經(jīng)濟學院雅和人居工程學院 海南 ?？?571127

1 智慧工地內(nèi)涵理解

自2017年開始，關(guān)于“智慧工地”的概念和政策宣傳逐漸映入人們的眼簾。在此之前，“智慧工地”僅在建筑施工企業(yè)中自身個體應用和涉及的比較多，主要是為了促進企業(yè)自身創(chuàng)新發(fā)展和運用。就目前而言，關(guān)于“智慧工地”的內(nèi)涵和概念性的講解并不是十分明確，而且關(guān)于這方面的解釋和說明也自圓其說。

結(jié)合很多文獻查閱和多方面的文件參考，對“智慧工地”有了一定的深入研究和概念性的認識，可以從涉及的范圍上認識到，主要就是圍繞建筑工程整個的醒目周期為主干，為其做好相關(guān)的信息支撐和服務工作，從而實現(xiàn)信息技術(shù)能夠與實際建筑工程的現(xiàn)場管理相融合，并且輔助促進建筑工程高效完成工作?！爸腔酃さ亍币部梢岳斫鉃榻ㄖこ添椖康摹白顝姶竽X”，貫穿在項目始終的方方面面，準確有效地實現(xiàn)項目工程的信息化管理。

1.1 實現(xiàn)信息采集，打破“信息孤島”

建筑工程項目管理工作的進行不是孤軍奮戰(zhàn)，而是需要很多協(xié)同部門共同進行監(jiān)管和支持，其中包括以政府部門、監(jiān)理單位、供貨商等為主體的各個監(jiān)管部門。尤其是項目施工現(xiàn)場，更需要對成本預算、總價核實等方面的經(jīng)濟計算進行更為精準、全面的監(jiān)管和把控。

項目工程施工管理過程中存在一些比較凸顯的問題及弊端，比如像是信息出現(xiàn)多報、重復、漏報、滯后等信息方面的漏洞。這些漏洞大大增加了施工現(xiàn)場沒有必要的工作量，也由于信息干擾對施工進展造成了一定的經(jīng)濟損失。而“智慧工地”概念的出現(xiàn)，不光能解決這些問題，彌補這些信息傳遞過程中存在的漏洞，還能充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)站信息傳輸?shù)仁侄危瑥亩痈咝?、準確、及時、完整的保證信息在施工現(xiàn)場管理過程中的有效傳遞，為施工現(xiàn)場實現(xiàn)信息采集，打破“信息孤島”的現(xiàn)況，提供強有力的保障。

1.2 系統(tǒng)集成：匯集多元力量

“智慧工地”不光能夠解決施工現(xiàn)場的信息采集問題，打破“信息孤島”的窘?jīng)r，還能在此基礎上，進一步充分利用軟件和硬件以及現(xiàn)代信息技術(shù)，將信息進行全方位的匯總，從而實現(xiàn)人力、物力的統(tǒng)籌性的管理。

“智慧工地”可以依據(jù)現(xiàn)代信息化技術(shù)手段的優(yōu)勢，從根源上解決目前施工現(xiàn)場存在的信息管理不成系統(tǒng)的現(xiàn)狀。通過完善各管理系統(tǒng)的散點，將類似項目管理、勞務方面、物料方面的管理集中化處理，進行系統(tǒng)集成，將多元化的分塊管理，整合在同一平臺，進行整體化的系統(tǒng)管理。

目前，在市場層面對建筑項目的施工現(xiàn)場暴露的問題也開始逐漸注重起來，面對信息系統(tǒng)不完善，信息傳播煩瑣復雜的現(xiàn)象，提出“智慧工地”的創(chuàng)新思想和運用，對以上問題的解決具有建設性的作用和效果，包括一些地方例如重慶市、江蘇省都分別提出了“智慧工地”建設工作方案和指導意見。

這樣不光能夠解決施工現(xiàn)場散點式溝通協(xié)調(diào)不暢通的現(xiàn)狀，還有助于解決目前針對施工現(xiàn)場存在的軟硬件系統(tǒng)集成比較難等一系列的問題隱患[1]。

1.3 數(shù)據(jù)應用：升級項目管理

“智慧工地”系統(tǒng)無論是實現(xiàn)信息的采集，打破“信息孤島”；還是實現(xiàn)系統(tǒng)集成，匯集多元力量，都是為了提高項目施工現(xiàn)場管理工作開展的高效性，實現(xiàn)最大程度的利用數(shù)據(jù)智能化的優(yōu)勢促進和提升施工現(xiàn)場的信息化管理。作為項目管理的“最強大腦”——“智慧工地”，它的存在主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云端集中管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理的智能化操作，挖掘信息管理和數(shù)據(jù)應用的最大價值和潛能，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的正確定位和指導。

對于項目管理的每個環(huán)節(jié)“智慧工地”的意義都十分重要，“智慧工地”能全方位的利用現(xiàn)代化的信息網(wǎng)站和傳播手段。對于項目管理中的“智慧工地”不管是對于學習先進的管理制度，還是專業(yè)的業(yè)務知識，又或者是現(xiàn)場問題的實施解決，疑難雜癥的現(xiàn)場應對都有較為超前的建設性的指導，對于項目管理創(chuàng)新工作的開展、成本預算的節(jié)約都具有重要的價值和意義。

2 BIM技術(shù)內(nèi)涵理解

BIM技術(shù)簡而言之，其實就是指建筑信息模型的建造技術(shù)，主要需要借助于建筑工程項目的各類信息為基礎，來完成項目三維建筑模型的建立。

關(guān)于BIM技術(shù)的開發(fā)和應用，不是簡單的基于建筑工程項目管理中的某一個環(huán)節(jié)，而是基于其整個工作周期的全壽命周期。BIM技術(shù)具備其獨特的優(yōu)勢和特點，既能避免傳統(tǒng)意義中的施工管理存在的一些弊端和漏洞，又能促進和實現(xiàn)朝較為先進集約型的項目施工管理模式的轉(zhuǎn)變。BIM技術(shù)在項目施工現(xiàn)場操控和可視化模擬操作方面都具有一定的突破和創(chuàng)新，實現(xiàn)了4D效果的監(jiān)管和模擬設計等功能。BIM技術(shù)大大地促進了建筑行業(yè)的信息收集、集成、管控的精細、高效化管理，是相繼CAD技術(shù)后的工程行業(yè)又一項重大的突破和改革。

BIM技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀末，是在美國誕生，隨著信息技術(shù)的傳播和改良，近幾年，在歐美等發(fā)達國家不斷的推廣和運用。有數(shù)據(jù)調(diào)查顯示：在歐美等西方發(fā)達國家，尤其是這些發(fā)達國家的百強企業(yè)中，接近八成以上的工程企業(yè)都在運用該項技術(shù)進行項目管理工作，而且各個國家和企業(yè)也有相關(guān)的規(guī)章制度約束和保障BIM技術(shù)實施的合理合法性。

BIM技術(shù)的運用和發(fā)展主要是依賴于現(xiàn)代化計算機基礎，通過利用計算機技術(shù)完成三維建筑模型的建立，完成三維虛擬技術(shù)數(shù)據(jù)庫的建立，從而實現(xiàn)項目管理全壽命周期中的數(shù)據(jù)監(jiān)管以及信息傳遞的精準性和高效性，對于信息的嚴格把控和準確傳遞起到很好的后臺同步傳輸。

3 BIM技術(shù)與智慧工地的聯(lián)合應用

施工協(xié)同管理主要是通過標準化項目的管理流程，然后結(jié)合移動信息化手段，實現(xiàn)工程信息在各職能角色間高效傳遞和實時共享，為決策層提供及時的審批及控制方式，提高項目規(guī)范化的管理水平和管理質(zhì)量。項目建設信息以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化方式進行存儲，提高數(shù)據(jù)的安全性及數(shù)據(jù)資源的有效復用性。通過BIM技術(shù)協(xié)同管理平臺可以將項目各參與方進行有機的聯(lián)合，可在云平臺上進行三維可視化問題的發(fā)起、溝通以及解決；也可以進行項目流程管理、資料管理、合同管理、安全管理、進度管理、質(zhì)量管理、成本管理等工作?；贐IM技術(shù)平臺，項目各參建方在同一協(xié)作平臺工作分配不同的權(quán)限，實現(xiàn)圖檔管理、任務流程、BIM協(xié)作、手機移動端實時動態(tài)管理的各自工作并高效解決問題。本項目將廣聯(lián)達協(xié)筑產(chǎn)品、智慧工地產(chǎn)品及BIM5D產(chǎn)品的綜合使用作為BIM技術(shù)應用協(xié)作管理平臺，由廣聯(lián)達公司提供平臺技術(shù)服務[2]。

3.1 數(shù)據(jù)信息管理

①施工人員管理：在項目施工工地門口可以安裝“RFID感應器”。另外，在施工人員佩戴的安全帽內(nèi)應該安裝“RFID芯片”，主要目的是預載人員基本身份信息，考勤登記現(xiàn)場工作人員進退場信息和資質(zhì)認證，自動將人數(shù)和工種上傳到平臺中。精準化管理各樓層內(nèi)的人數(shù)和工作時間，為施工管理提供資料支持。②巡更管理：在各個巡檢點中增加二維碼。安排固定人員在規(guī)定時間內(nèi)掃碼簽到，最后通過語音或者文字等形式匯報巡查情況，最后將整合的信息上報歸檔到平臺。③車輛登記管理：項目施工現(xiàn)場應該在工地現(xiàn)場出入口安裝高清攝像頭，對進出現(xiàn)場的車輛實行拍照登記，記錄的信息主要包括車型、進出的時間，并將記錄數(shù)據(jù)及時上傳到平臺。④質(zhì)量安全管理：安全管理是企業(yè)開展各項工作的前提，良好的安全管理有利于工程項目的實施。傳統(tǒng)施工模式，存在很多可能導致安全生產(chǎn)事故發(fā)生的安全隱患。而且，傳統(tǒng)施工方法已經(jīng)不能適應目前的機械化施工。質(zhì)量安全管理是對視頻監(jiān)控和區(qū)域管制集成到同一平臺中實施統(tǒng)一化管理，最后利用手機客戶端完成上報匯總，便于項目管理者查看實時信息。管制區(qū)域事先區(qū)域人口中安裝感應裝置器，并保證感應器是移動式，當有工作人員進入到監(jiān)測范圍內(nèi)，設備將會自動報警，報警信息將會上傳到云平臺中。視頻監(jiān)控主要是在預定位置的“三維模型”中進行標記，借助模型可直接打開監(jiān)控信息，完成視頻查看工作。⑤生產(chǎn)管理：智慧工地管理平臺中的生產(chǎn)管理模塊主要通過周計劃任務的跟蹤，從而實現(xiàn)總、月、周計劃三級聯(lián)動的進度管理控制；現(xiàn)場工作人員明確各自的施工任務，通過手機端實時詳細記錄每日人員、材料、機械的變動情況，及時反饋現(xiàn)場進度信息給項目管理層，為項目管理層的生產(chǎn)進度管控提供有效的依據(jù)，從而及時的協(xié)調(diào)資源配備保證生產(chǎn)；通過實行數(shù)字化生產(chǎn)周會，借助統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場管理的溝通，從而確保生產(chǎn)進度清晰、問題責任明確。⑥成本管理：通過信息化管理平臺將GBQ、進度計劃、實體模型進行掛接，自動匹配資源到對應的科目，并通過智慧工地平臺統(tǒng)一進行變更洽商等信息的記錄，根據(jù)平臺內(nèi)置的工程量統(tǒng)計、成本預算、成本分析等功能形成項目施工經(jīng)營成本信息模型，實現(xiàn)成本偏差自動預警、工程量數(shù)據(jù)自動聯(lián)動等目標[3]。⑦應用視頻監(jiān)控記錄+AI智能識別技術(shù)實現(xiàn)人臉識別與人員不安全行為智能化監(jiān)管，通過現(xiàn)場攝像機智能識別，實現(xiàn)對工地現(xiàn)場吸煙、未佩戴安全帽等違章行為的實時報警提示，系統(tǒng)自動存儲分析違規(guī)數(shù)據(jù)。該項系統(tǒng)的應用能使安全管理更全面、高效，提高工人安全意識，避免工人不安全行為，降低安全事故發(fā)生概率。⑧物料管理及驗收模塊：物料現(xiàn)場驗收管控系統(tǒng)是通過軟硬件結(jié)合，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)物料驗收環(huán)節(jié)全方位監(jiān)控，排查驗收管理漏洞，對大宗物資的進出場稱重進行全方位管控，監(jiān)察供應商供貨偏差情況，實現(xiàn)原材料核算，從而達到節(jié)約成本、提升效益的目的。⑨塔式起重機防碰撞系統(tǒng)：該項目投入設置塔式起重機防碰撞系統(tǒng)，檢測塔機間隱藏碰撞風險并自動預警提醒，避免碰撞，保證運行安全，同時設定限位、超重、風速、傾斜、障礙物、傳感器故障等多指標預警功能，形成預警記錄，便于對相關(guān)責任人進行管理，提高安全意識，消除安全隱患。⑩協(xié)助協(xié)同工作平臺：本項目建立協(xié)助協(xié)同工作平臺，可在云端存儲和管理整個項目生命周期中的文檔、圖紙、模型等所有的項目數(shù)據(jù)，支持按組織、項目生命周期等不同維度創(chuàng)建文檔目錄，靈活進行分類管理，支持全功能檢索，快速搜索所需文檔，并實現(xiàn)各類流程快速發(fā)起及追蹤落實，根據(jù)項目需求，可進行文件簽審、圖紙會審、變更處理、現(xiàn)場質(zhì)量安全問題等工作流的創(chuàng)建與管理，并使用短信、移動端消息推送、郵件等多渠道的即時提醒，保障每條任務快速推進。

圖1 塔吊監(jiān)測系統(tǒng)

3.2 BIM+智慧工地平臺聯(lián)合應用

（1）建模：為了保證工程項目協(xié)調(diào)發(fā)展，通過BIM技術(shù)對設計圖紙繪制各專業(yè)模型，主要是通過三維建模軟件rivet進行建模，可以通過建模對設計圖紙進行復核和審查，從而完善優(yōu)化圖紙的缺陷，降低了后期返工的概率，從而達到提升施工效率，節(jié)約經(jīng)濟成本的目的[4]。

（2）深化設計：在BIM技術(shù)深化設計中，隨著各專業(yè)管線的大幅度增加，需要配合協(xié)調(diào)的專業(yè)部門也越來越多，而建筑中可以預留給管線的空間則變得越來越少，可以通過BIM技術(shù)深化設計有效地解決這個問題，BIM深化模型作為更加直觀的三維模型，能夠為施工方提供更加直觀的施工指導，同時也能夠更加方便準確的制定出項目的成本預算，從而為業(yè)主節(jié)約成本，完善施工圖紙，提高整體工程效率。深化設計模擬施工項目主要是根據(jù)整體項目特征，以滿足主體結(jié)構(gòu)和機電設備施工要求和施工安全為基礎，建立標準的構(gòu)件庫，機電設備組庫，主要包括建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、設備基礎、機械設備、各種介質(zhì)管道、電纜橋架等模型的建立，通過4D施工模擬建造可以發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間的相互沖突，在施工前解決其沖突問題，提出合理的優(yōu)化解決方案。

圖2 revit建模圖片

（3）實景建模：可以通過“無人機傾斜攝影”完成建模工作，可視化規(guī)劃施工場所，并利用無人機進行巡查，提高巡查項目的效率。為有效對結(jié)構(gòu)進行準確定位，保證結(jié)構(gòu)的深化設計，可以使用“放樣機器人”和“激光掃描儀”。通過激光快速掃描，采集數(shù)據(jù)信息，用于空間定位和實測實量。利用“智能全站儀”精準放樣定位數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的精準化放樣和定位[5]。

圖3 實景建模圖片

4 結(jié)束語

建立以云平臺為基礎、以數(shù)據(jù)為核心并應用BIM技術(shù)+互聯(lián)網(wǎng)智能終端工具的智慧工地建設體系，經(jīng)過本項目實踐表明，在實現(xiàn)工程施工智能管理建造，提高工程管理信息化水平，保障施工項目質(zhì)量、安全、工期與成本要求方面，具有良好的推廣價值和借鑒意義。智慧管理平臺數(shù)據(jù)匯總分析能力建設與提高及平臺大數(shù)據(jù)分析后的決策能力，將成為建筑行業(yè)信息化發(fā)展的重點。