BIM技術(shù)在智慧管廊平臺(tái)的應(yīng)用研究★

李應(yīng)來 潘 竹

(合肥市綜合管廊投資運(yùn)營(yíng)有限公司，安徽 合肥 230091)

城市綜合管廊通過設(shè)置建造一個(gè)隧道空間容納多類公用類管線集中于一體的隧道空間，是城市運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。城市綜合管廊實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理，徹底改變以往各個(gè)管道各自建設(shè)、各自管理的零亂局面。借助BIM技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息化手段，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)管理向科學(xué)管理、流程化管理轉(zhuǎn)變是未來城市綜合管廊工程建設(shè)的趨勢(shì)。合肥某市綜合管廊工程將電力、通信、燃?xì)狻⒐岬燃{入管廊，在建設(shè)與運(yùn)行管理中，BIM技術(shù)有初步應(yīng)用。本文針對(duì)BIM技術(shù)與管廊相結(jié)合來對(duì)智慧管廊平臺(tái)進(jìn)行研究。

1 傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理

由于大多數(shù)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境偏遠(yuǎn)，人員流動(dòng)，環(huán)境復(fù)雜，施工現(xiàn)場(chǎng)的管理過多的依賴項(xiàng)目管理部。在多工種作業(yè)的情況下，工程整體管理復(fù)雜，這導(dǎo)致現(xiàn)有傳統(tǒng)工程管理模式困難，容易出錯(cuò)。材料的用量，設(shè)備的管理，安全的隱患，施工進(jìn)度的調(diào)整以及現(xiàn)場(chǎng)的管控監(jiān)制等等，管理方法和手段的落后，會(huì)直接導(dǎo)致企業(yè)發(fā)展的不利，沒法保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。對(duì)于現(xiàn)代施工企業(yè)來說，工地現(xiàn)場(chǎng)的各種管控存在一定的局限性，管理效率變低。施工現(xiàn)場(chǎng)的傳統(tǒng)管理方式無法滿足現(xiàn)階段的發(fā)展模式，因此結(jié)合工地碎片化管理，采用智慧管理平臺(tái)，使施工工地與BIM信息化相結(jié)合，形成一個(gè)全新整體化管理模式，及時(shí)的提供更科學(xué)有效的信息資源。

2 BIM與施工技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)

2.1 實(shí)行全周期綠色施工

近年來，在工程建設(shè)中施工階段對(duì)環(huán)境的污染受到極大的重視，因此在工程施工中采取有效的措施是十分有必要的，通過BIM技術(shù)平臺(tái)，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置全天候?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)粉塵、噪聲等等，減少傳統(tǒng)工程施工過程中污染環(huán)境的漏洞，做到真正意義上的綠色施工。

2.2 全周期施工更協(xié)調(diào)

工作中會(huì)出現(xiàn)溝通不到位的情況，存在一些矛盾。BIM技術(shù)的運(yùn)用不僅可以模擬項(xiàng)目工程模型，解決模型的碰撞等問題，還可以對(duì)產(chǎn)生的一些極端情況做出預(yù)測(cè)，提前作出方案，減少工程中的不確定性，提升工程效益。

2.3 減少資源浪費(fèi)

通過BIM技術(shù)選擇合理施工技術(shù)、施工方案以及施工設(shè)備，在選取各種構(gòu)配件中，能夠詳細(xì)的展示工程中的各項(xiàng)信息，最大程度考慮節(jié)約成本，提高資源的利用率。BIM技術(shù)還可以分析工程項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)條件，借助處理數(shù)據(jù)，做出最優(yōu)化更新和調(diào)整，使其更具有適用性，進(jìn)而減少資源的浪費(fèi)。

2.4 集中管理了各類管線

BIM技術(shù)的使用讓各專業(yè)人員可以很好積極的溝通交流，做出統(tǒng)一的管理改造方案，對(duì)管廊的建設(shè)實(shí)施一次性施工，提高了管理效率，也讓城市地下空間資源得到了合理的利用。

3 智慧管廊平臺(tái)系統(tǒng)分析

本文以合肥市新站高新區(qū)某項(xiàng)目為例，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，人員密集。這使得從安全、環(huán)境、材料、機(jī)械設(shè)備、技術(shù)人員、工程質(zhì)量、工程進(jìn)度等方面的施工現(xiàn)場(chǎng)管理十分困難。本地下綜合管廊建設(shè)可視化管理平臺(tái)基于BIM技術(shù)實(shí)行管廊施工智慧工地化管理。對(duì)人、機(jī)、料、環(huán)境進(jìn)行可視化、科學(xué)化以及精細(xì)化管理，最大程度的提高了工作效率，為人員的組織協(xié)調(diào)，項(xiàng)目的信息共享、目標(biāo)的決策提供了有效的手段。

3.1 監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)管理包括管廊內(nèi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)備信息采集、報(bào)警、監(jiān)控。其中主要包括環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、可燃?xì)怏w探測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)(見圖1)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)、廊體結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、入廊管線監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等。當(dāng)管線發(fā)生事故時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故并告警，縮小事故范圍、保護(hù)其他正常運(yùn)行管線不受影響。同時(shí)綜合管廊內(nèi)定期會(huì)有專業(yè)人員對(duì)管廊進(jìn)行巡檢、維修，因此為人員創(chuàng)造合適的環(huán)境需要對(duì)管廊內(nèi)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警。

環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)：綜合管廊內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的管廊內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)如溫度、濕度、H2S、集水坑水位等通過通信鏈路傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，中心系統(tǒng)對(duì)該部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

可燃?xì)怏w探測(cè)監(jiān)控：能在平臺(tái)顯示各類氣體傳感器的工作狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)值，當(dāng)可燃?xì)怏w的濃度達(dá)到一定值時(shí)，及時(shí)進(jìn)行提醒，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，確保工作人員的安全。

火災(zāi)監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)：火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠接收火災(zāi)監(jiān)測(cè)信號(hào)或者手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號(hào)，在綜合管廊內(nèi)部及監(jiān)控中心進(jìn)行聲光報(bào)警。

廊體結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)：結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過在管廊結(jié)構(gòu)體上布設(shè)傳感器，監(jiān)測(cè)管廊沉降情況、水平位移情況、管片收斂情況和滲漏情況等。在與傳感器的供應(yīng)商協(xié)商的基礎(chǔ)上，將傳感器信息傳送至標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)載體(文件或數(shù)據(jù))，通過標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)從這些專業(yè)系統(tǒng)中獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

入廊管線監(jiān)測(cè)：入廊管線狀態(tài)監(jiān)測(cè)以數(shù)據(jù)接口形式獲取對(duì)應(yīng)入廊管線專業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以圖形化的方式顯示入廊管線的運(yùn)行狀態(tài)并提供報(bào)表分析功能，便于運(yùn)營(yíng)單位掌握入廊管線的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。

3.2 場(chǎng)景管理

二維、三維場(chǎng)景集成管理。

用戶在系統(tǒng)上基于管廊地圖可在管廊上顯示展示信息(見圖2)，在具體的目標(biāo)管廊中可以直觀的看到該目段的三維結(jié)構(gòu)圖(見圖3)，也可以根據(jù)需求對(duì)全場(chǎng)景對(duì)象進(jìn)行BIM模型屬性、要素的索引，迅速定位到該設(shè)備的對(duì)應(yīng)位置。通過管廊三維模型展示，將管廊大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)通過圖像的方式表達(dá)出來，更直觀、更方便工作人員查看和利用這些有效數(shù)據(jù)，清晰易讀、便于操作分析，同時(shí)也能為管理人員提供有效的參考。

3.3 進(jìn)度管理

進(jìn)度管理通過初始計(jì)劃配置，在智慧平臺(tái)上導(dǎo)入進(jìn)度狀態(tài)、建造的類型，建造開始結(jié)束的時(shí)間以及計(jì)價(jià)總量。管廊施工的進(jìn)度控制管理是通過不斷對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行規(guī)劃、檢查、審核、執(zhí)行達(dá)到動(dòng)態(tài)循環(huán)的一個(gè)過程。傳統(tǒng)的項(xiàng)目施工計(jì)劃進(jìn)度表，容易出現(xiàn)丟失信息、信息錯(cuò)亂等一些問題，通過各專業(yè)人員每天現(xiàn)場(chǎng)巡查收集實(shí)際情況及數(shù)據(jù)，然后利用工具進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，最后以進(jìn)度報(bào)表的方式展現(xiàn)出施工進(jìn)度以及一些偏差的計(jì)算結(jié)果。這種根據(jù)人工測(cè)量和報(bào)表記錄的管理方式，主要以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)主意為主，工作計(jì)算量大，容易出錯(cuò)，很難對(duì)施工進(jìn)度管理進(jìn)行精準(zhǔn)的把握。在依據(jù)BIM技術(shù)智慧管廊平臺(tái)系統(tǒng)中施工進(jìn)度管理可以借助無人機(jī)等技術(shù)手段對(duì)管廊施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍攝記錄，經(jīng)過處理，確定出該管廊工程的施工情況，導(dǎo)入BIM模型，模型中包括了工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)材料屬性、進(jìn)度計(jì)劃的時(shí)間段以及工序狀態(tài)。把實(shí)際施工進(jìn)度數(shù)據(jù)與工程項(xiàng)目中各部位模型相對(duì)應(yīng)和關(guān)聯(lián)，通過平臺(tái)可視化的展示、施工模擬、實(shí)施狀態(tài)的錄入等與實(shí)際情況的對(duì)比，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)管理。通過不斷的讓實(shí)際施工與計(jì)劃施工進(jìn)度相調(diào)整并進(jìn)行偏差分析這種優(yōu)化模式，動(dòng)態(tài)的進(jìn)行所在工序的調(diào)整，更新實(shí)際有效的控制施工進(jìn)度，保證項(xiàng)目按時(shí)完成。

3.4 監(jiān)理管理

監(jiān)理管理主要包括監(jiān)理會(huì)議、監(jiān)理報(bào)告、日常巡檢。監(jiān)理報(bào)告為監(jiān)理的主要工作內(nèi)容，分為進(jìn)度日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)。報(bào)告包括時(shí)間、內(nèi)容、參會(huì)人員等信息。傳統(tǒng)的項(xiàng)目監(jiān)理存在一定的局限性，缺少有效的管理和人員的溝通，這直接降低了工作效率，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的管理是十分不利的。因此在該平臺(tái)中監(jiān)理可以發(fā)布書面通知、召開專題監(jiān)理例會(huì)并永久記錄，這使得全部監(jiān)理工作更規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，如果在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生不符合規(guī)格的操作，監(jiān)理能在日常巡檢功能中上報(bào)關(guān)于需要整改的工程內(nèi)容，以及指出需要整改的問題。通過平臺(tái)的信息共享，管理人員可以及時(shí)獲取并及時(shí)找到問題所在的位置，督促工人改正。之后在平臺(tái)巡檢整改功能中提交已整改完成的對(duì)應(yīng)工程內(nèi)容。這很好的使信息暢通，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程協(xié)同工作，最大程度解決了過程監(jiān)控的不到位等問題。日常巡檢管理主要包括巡檢人員管理、巡檢計(jì)劃管理、巡檢作業(yè)查詢、巡檢人員考核、巡檢日歷視圖等功能(見圖4～圖6)。管理人員根據(jù)管廊養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)制定巡檢計(jì)劃，并配置若干條常規(guī)巡檢路線，進(jìn)而可為每一個(gè)巡檢計(jì)劃安排人員。負(fù)責(zé)巡檢的工作人員攜移動(dòng)設(shè)備按規(guī)劃線路到現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)巡檢計(jì)劃對(duì)綜合管廊內(nèi)的管線、線纜、設(shè)備等進(jìn)行巡檢，并通過移動(dòng)客戶端填寫巡檢記錄，上報(bào)異常情況。

3.5 安全管理

近年來雖然企業(yè)對(duì)于安全管理的問題越來越重視，但是每年發(fā)生工程事故的問題不在少數(shù)。一是過多的依賴于管理人員的現(xiàn)場(chǎng)巡查方式，管理人員的疏忽或者施工現(xiàn)場(chǎng)的管理沒有到位。二是工人流動(dòng)性較大，安全培訓(xùn)易遺漏，培訓(xùn)效果不佳。這些都是直接導(dǎo)致工程事故發(fā)生的原因。施工人員的安全管理和安全意識(shí)，往往暴露著一個(gè)工程的安全生產(chǎn)責(zé)任沒有落實(shí)到位。本可視化平臺(tái)通過上傳編制安全方案，積極的組織安全培訓(xùn)，對(duì)于每一次的安全培訓(xùn)都詳細(xì)的記錄在平臺(tái)，包括：主題、時(shí)間、地點(diǎn)、培訓(xùn)紀(jì)要。專業(yè)人員還可以編制應(yīng)急預(yù)案配置載入平臺(tái)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)類型，及時(shí)的采取不同的應(yīng)急預(yù)案。配合動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)管，施工人員可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全檢查，確保工人的安全。

3.6 分析評(píng)價(jià)管理

分析評(píng)價(jià)是系統(tǒng)的核心模塊之一，分析評(píng)價(jià)包含兩個(gè)方面的功能：一是對(duì)于管廊養(yǎng)護(hù)單位的評(píng)估，二是面向管理部門的分析評(píng)價(jià)，在積累大量的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)的深度挖掘，得到開展對(duì)管廊管理有利的信息和結(jié)論，帶動(dòng)并提升了管理水平(見圖7)。分析評(píng)價(jià)管理主要包含以下功能：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)分析，績(jī)效評(píng)估。

4 結(jié)語

合肥綜合管廊工程將電力、通信、燃?xì)?、供熱等納入管廊，在建設(shè)與運(yùn)行管理中，BIM技術(shù)有初步應(yīng)用。項(xiàng)目數(shù)據(jù)建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過查詢、調(diào)用、管理等模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。同時(shí)，BIM建模技術(shù)在建設(shè)階段應(yīng)用較為廣泛，有效增強(qiáng)了建設(shè)項(xiàng)目“可視化”功能。但是，對(duì)于全壽命周期的項(xiàng)目數(shù)據(jù)集成運(yùn)用及實(shí)時(shí)共享還是存在一定難度的，缺乏一個(gè)完整的信息管理系統(tǒng)，所以存在易產(chǎn)生信息孤島、管理效率低下以及資源協(xié)調(diào)能力不足等弊端。雖然工程項(xiàng)目管理的信息化建設(shè)過程中，推出了一些信息管理系統(tǒng)，但這些信息管理系統(tǒng)只針對(duì)單一系統(tǒng)提供相對(duì)完善的信息管理功能，僅能符合單一系統(tǒng)的實(shí)際施工管理需要。因此借助BIM技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息化手段，探索符合實(shí)際的項(xiàng)目管理方式，以先進(jìn)的管理理念和方法為指導(dǎo)，建立各管理層級(jí)、各部門、全員實(shí)時(shí)參與、信息共享、相互協(xié)作的一體化智慧管廊管理平臺(tái)，通過可視化管理平臺(tái)精準(zhǔn)化的輔助，決策人員可以快速且準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題所在，及時(shí)控制危險(xiǎn)，減小損失，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)管理向科學(xué)管理、流程化管理轉(zhuǎn)變是未來城市綜合管廊工程建設(shè)的趨勢(shì)。