基于CIM的智慧工地管理系統(tǒng)

文｜中航安貞（浙江）信息科技有限公司 王立幼 馮佳瑩 張露露

1 CIM和BIM

CIM技術(shù)提供了一種有效的方法，合理地組織描述城市的信息。與傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)字城市相比較，CIM 將數(shù)據(jù)顆粒度細(xì)化到城市整體建筑群中的一個(gè)小部件，將靜態(tài)的城市升級(jí)為動(dòng)態(tài)化、可視化、實(shí)時(shí)化、虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字城市，從范圍上看是大場景GIS數(shù)據(jù)、小場景BIM數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的融合，為城市的高效管理和動(dòng)態(tài)決策提供了數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)。智慧城市的建設(shè)需要各個(gè)社區(qū)的BIM信息，運(yùn)用GIS、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等高新技術(shù)作為支撐，構(gòu)建合理高效的城市信息模型。

BIM最開始被用于保存建筑信息，包含建筑要素和空間位置。進(jìn)入21世紀(jì)后，其研究主要集中到建筑設(shè)計(jì)、碰撞檢測、可視化、成本估算和數(shù)據(jù)管理。BIM的核心特征如下：

（1）3D模型可視化。BIM的3D可視化特性可如實(shí)呈現(xiàn)建筑師的設(shè)計(jì)理念，使得項(xiàng)目參與人能消除溝通困擾，提高項(xiàng)目開發(fā)效率。

（2）參數(shù)化設(shè)計(jì)。BIM建筑模型由參數(shù)化特性組件構(gòu)成，軟件內(nèi)建的柱、梁、墻等組件或是用戶自行建立的模型組件，每個(gè)組件都具有參數(shù)性質(zhì)。

（3）協(xié)同作業(yè)。BIM通過網(wǎng)絡(luò)可使?fàn)I建專業(yè)人員不受時(shí)間和地點(diǎn)限制，共享項(xiàng)目信息和協(xié)同作業(yè)，提供專業(yè)人員的溝通平臺(tái)進(jìn)行建模和整合。

2 基于CIM的智慧工地管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文將介紹一種基于CIM技術(shù)搭建的智慧工地管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)架構(gòu)主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個(gè)部分。感知層是各種信息采集傳感器組成的傳感網(wǎng)絡(luò)，如壓力、溫度、濕度傳感器、人員定位設(shè)備、視頻監(jiān)控等、主要功能是采集現(xiàn)場信息。網(wǎng)絡(luò)層是各類有線和無線傳輸系統(tǒng)、設(shè)備，包括網(wǎng)線、WIFI、藍(lán)牙等。應(yīng)用層是整個(gè)系統(tǒng)的核心層，包括后端服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫（MySQL）、前端平臺(tái)（瀏覽器）、小程序（微信小程序）等，主要對(duì)采集的信息進(jìn)行展示、分析和處理，并提供問題的解決方案。如圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)建設(shè)

基于CIM技術(shù)建立了智慧工地管理系統(tǒng)，根據(jù)功能分為綜合概況、項(xiàng)目地圖、流程中心、質(zhì)量安全、人員管理、視頻監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測模塊。

2.2.1 綜合概況

綜合概況模塊同時(shí)展示多個(gè)項(xiàng)目指標(biāo)，總體顯示所有項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)信息，對(duì)集團(tuán)所有項(xiàng)目的進(jìn)展?fàn)顩r一目了然。其中，項(xiàng)目概覽用于展示項(xiàng)目總數(shù)，并統(tǒng)計(jì)前期、在建、竣工項(xiàng)目的個(gè)數(shù)；投資概覽用于展示項(xiàng)目各個(gè)時(shí)間段的投資額，包括月度投資、季度投資、年度投資、總投資；進(jìn)度概覽用于展示系統(tǒng)中各個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度情況，并且按照項(xiàng)目的類別進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)；質(zhì)量安全用于展示不同類型隱患的數(shù)量；人員管理用于展示出勤相關(guān)統(tǒng)計(jì)；竣工項(xiàng)目用于展示已竣工項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2.2.2 項(xiàng)目地圖

傳統(tǒng)的工地項(xiàng)目管理系統(tǒng)中，與三維地圖相結(jié)合的案例較少。在本文系統(tǒng)的項(xiàng)目地圖頁面中，采用三維地球可視化的方式展示項(xiàng)目工程所在的準(zhǔn)確位置，藍(lán)色標(biāo)簽代表前期項(xiàng)目，綠色標(biāo)簽代表在建項(xiàng)目，橙色標(biāo)簽代表竣工項(xiàng)目。右側(cè)列表用于展示前期、在建、竣工的項(xiàng)目。

通過引入三維地圖，整合系統(tǒng)項(xiàng)目，可直接在地圖上查看所有項(xiàng)目的具體位置及分類，點(diǎn)擊地圖中的標(biāo)簽可以查看該項(xiàng)目的第一視角，方便客戶查看項(xiàng)目在區(qū)域內(nèi)的分布情況，對(duì)統(tǒng)籌項(xiàng)目管理帶來很大的提升。

2.2.3 流程中心

流程中心模塊用于設(shè)置和管理各類流程表單。參建的監(jiān)理單位和施工單位可通過流程中心分別建立監(jiān)理流程類的表單和施工流程類的表單。

表單將按監(jiān)理工程師填報(bào)——總監(jiān)理工程師審批——建設(shè)單位簽收的順序依次進(jìn)行審核批復(fù)，表單流轉(zhuǎn)到某一節(jié)點(diǎn)時(shí)向相應(yīng)的審核人發(fā)出消息提示。

通過流程中心來管理監(jiān)理流程、施工流程，可以保存流程中的各類會(huì)議紀(jì)要、月報(bào)等重要文件，去除了線下繁瑣的填報(bào)、審批流程，極大的提高了工作效率，對(duì)促進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展具有重要意義。

2.2.4 質(zhì)量安全

安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的基礎(chǔ)是施工隱患排查治理工作，是貫穿于安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)全過程的最重要的工作，建立施工隱患排查體系也為工地的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)打下最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

系統(tǒng)質(zhì)量安全模塊用于管理施工階段的安全問題，形成從隱患發(fā)現(xiàn)、上報(bào)、處置、復(fù)查的業(yè)務(wù)閉環(huán)。上報(bào)人通過提交隱患信息表單完成上報(bào)隱患操作，接收人員通過接收、處理操作，并填寫處理內(nèi)容、處理照片、處理人等信息，完成問題處理操作。通過質(zhì)量安全功能的應(yīng)用，加快了問題的上報(bào)、審批、處理流程，提高了工地的安全隱患處理效率，增強(qiáng)了工地的施工安全保障，從而使工地的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化更牢固。

2.2.5 人員管理

人力因素對(duì)建筑施工有較大的影響，建筑施工的質(zhì)量以及效率很大程度上取決于施工人員的專業(yè)素質(zhì)和是否嚴(yán)格遵守施工規(guī)范，因此必須做好工地現(xiàn)場的人員管理工作。本文系統(tǒng)的人員管理可錄入所有施工人員的基本信息，對(duì)施工人員做好總體管控。對(duì)于每天的考勤打卡情況，系統(tǒng)以圖表混合形式展示當(dāng)日出勤人數(shù)、當(dāng)日出勤率、在場人數(shù)等，并且提供新增人員、搜索人員功能，方便進(jìn)行人員考勤管理。通過考勤信息，還可以對(duì)工地現(xiàn)場實(shí)時(shí)進(jìn)出的人員做好管控。通過人員管理不僅能對(duì)施工人員的考勤情況做好統(tǒng)計(jì)，也便于勞務(wù)費(fèi)的核算，減少勞務(wù)糾紛。此外，還有利于工地現(xiàn)場的安全管控，向公安機(jī)關(guān)提供工地現(xiàn)場人員的備案信息。

圖2 綜合概況

圖3 項(xiàng)目地圖

圖4 項(xiàng)目流程管理

2.2.6 視頻監(jiān)控

傳統(tǒng)工地視頻監(jiān)控一般采用視頻供應(yīng)商提供的客戶端來播放，雖然可以查看監(jiān)控的實(shí)時(shí)畫面，但并不能查看監(jiān)控所在位置和具體覆蓋范圍。本系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控頁面用于展示項(xiàng)目中各個(gè)位置的視頻監(jiān)控，當(dāng)點(diǎn)擊地圖中的監(jiān)控圖標(biāo)時(shí)，可播放該監(jiān)控的實(shí)時(shí)畫面，并且提供新增監(jiān)控和編輯監(jiān)控的功能。

通過引入三維地圖以及視頻在線播放功能，在三維地圖中融合了視頻監(jiān)控功能，使得管理人員可以很方便的查看監(jiān)控在地圖中的分布情況，通過監(jiān)控標(biāo)簽還可以查看視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)畫面，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場施工動(dòng)態(tài)信息，加強(qiáng)了施工安全生產(chǎn)，落實(shí)崗位職責(zé)，便于調(diào)查和明確責(zé)任。

2.2.7 環(huán)境監(jiān)測

工地施工必然會(huì)產(chǎn)生各種環(huán)境污染問題，其中粉塵污染、噪音污染是最為常見的問題，成為影響城市空氣質(zhì)量，擾亂周邊居民生活的主要因素之一。系統(tǒng)將利用建筑工地周邊布設(shè)的環(huán)境監(jiān)測傳感器，采集工地現(xiàn)場的揚(yáng)塵、噪聲、氣象參數(shù)等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和統(tǒng)計(jì)分析，將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶蠖似脚_(tái)，在前端頁面以圖表形式向管理者展示過去各時(shí)段內(nèi)項(xiàng)目現(xiàn)場設(shè)備采集到環(huán)境參數(shù)時(shí)間序列。

通過環(huán)境監(jiān)測模塊管理人員能夠快速、準(zhǔn)確的掌握建筑工地現(xiàn)場的環(huán)境質(zhì)量狀況，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取處理措施，將工程施工過程對(duì)環(huán)境的影響降至最低，以滿足建筑施工行業(yè)環(huán)保統(tǒng)計(jì)的要求。同時(shí)系統(tǒng)后臺(tái)可對(duì)環(huán)境監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，為環(huán)境管理措施和方案的制定提供決策依據(jù)，提高污染控制和污染治理的水平，建立綠色施工管理生態(tài)環(huán)境。

3 結(jié)束語

基于CIM的智慧工地管理系統(tǒng)圍繞“人員”“安全”“進(jìn)度”“環(huán)境”等工地核心管理內(nèi)容，提供智慧化、信息化的應(yīng)用子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息有效共享、工地高效有序管理，打造現(xiàn)代智慧化工地。

圖6 人員管理

圖7 模型上的視頻點(diǎn)位

圖8 監(jiān)控實(shí)時(shí)畫面

圖9 環(huán)境監(jiān)測