基于BIM技術(shù)的智慧工地管理系統(tǒng)應(yīng)用

安堯夏

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 智慧工地概述

“智慧工地”是指利用BIM 三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)和工程施工過(guò)程模擬，圍繞施工過(guò)程管理，構(gòu)建互聯(lián)協(xié)作、科學(xué)管理的施工項(xiàng)目信息化生態(tài)圈，并基于物聯(lián)網(wǎng)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提供施工預(yù)測(cè)和處理方案，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的可視化、智能化管理。智慧工地的建設(shè)對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色建筑，引領(lǐng)信息化應(yīng)用，提升社會(huì)綜合競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

2 BIM技術(shù)概述

BIM 是工程設(shè)計(jì)施工管理的數(shù)據(jù)化工具，通過(guò)參數(shù)模型整合了項(xiàng)目的各種相關(guān)數(shù)據(jù)，并在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員能夠正確理解和有效處理各種工程信息。

①BIM 是建筑項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字化呈現(xiàn)；

②BIM是一個(gè)共享設(shè)施信息的過(guò)程，應(yīng)用于建筑從建造到拆除的整個(gè)生命周期，是所有決策的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

③在項(xiàng)目的不同階段，不同的利益相關(guān)者通過(guò)對(duì)BIM 信息的錄入、提取、更新和修改支持和反映他們的職責(zé)[1]。

3 智慧工地與BIM 的關(guān)系

智慧工地管理系統(tǒng)由終端層、平臺(tái)層和應(yīng)用層組成。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工場(chǎng)地實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能感知和數(shù)據(jù)采集；通過(guò)云平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)采集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效計(jì)算、存儲(chǔ)和服務(wù)提供；應(yīng)用層按照項(xiàng)目管理需求，為現(xiàn)場(chǎng)管理者提供項(xiàng)目管理系統(tǒng)。BIM 技術(shù)在智慧工地建設(shè)中起到關(guān)鍵的支撐作用：①作為大型現(xiàn)場(chǎng)施工信息載體的BIM技術(shù)，只有利用三維BIM模型，才能實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)體的關(guān)聯(lián)，并以BIM作為信息載體對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行高效管理；②施工現(xiàn)場(chǎng)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)參差不齊，對(duì)技術(shù)指標(biāo)的理解存在偏差，借助二維與三維相結(jié)合的方法，可以快速、準(zhǔn)確地對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，大大提高了工程項(xiàng)目管理的效率?；贐IM 技術(shù)的智慧工地管理系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1[2]。

圖1 基于BIM 技術(shù)的智慧工地管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

4 基于BIM 技術(shù)的智慧工地管理應(yīng)用

4.1 BIM模型標(biāo)準(zhǔn)化

BIM模型以信息為核心，以實(shí)現(xiàn)信息管理為重點(diǎn)。在保證模型空間位置和尺寸數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)外，BIM 模型的參數(shù)化、命名、分類(lèi)、編碼等標(biāo)準(zhǔn)也是BIM 模型建設(shè)的重要內(nèi)容，為智慧工地其他BIM模塊的運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。

4.2 實(shí)名制管理系統(tǒng)

采用“智慧工地”實(shí)名制管理系統(tǒng)，將項(xiàng)目部管理制度、部門(mén)管理制度、專(zhuān)職管理人員崗位職責(zé)、安全技術(shù)措施與計(jì)劃和安全生產(chǎn)目標(biāo)管理承諾書(shū)等制度上傳到系統(tǒng)平臺(tái)，形成安全生產(chǎn)責(zé)任及制度臺(tái)賬。對(duì)所有進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)、辦公區(qū)域和生活區(qū)域的人員進(jìn)行嚴(yán)格管理，發(fā)現(xiàn)有違章作業(yè)時(shí)，及時(shí)通過(guò)平臺(tái)向項(xiàng)目管理人員和班組長(zhǎng)發(fā)出通知，要求立即整改。在施工現(xiàn)場(chǎng)張貼采用BIM 技術(shù)生成的QR 碼，通過(guò)后臺(tái)及時(shí)添加施工方案與施工技術(shù)交底、安全生產(chǎn)責(zé)任與制度、安全教育與技術(shù)交底等內(nèi)容，施工人員可隨時(shí)通過(guò)手機(jī)掃描查看[3]。

4.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

以BIM技術(shù)和數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建“智慧工地”監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)連入物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境狀況、水的消耗、噪聲和揚(yáng)塵污染狀況等，采集上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)出預(yù)警警報(bào)，實(shí)現(xiàn)信息共享，精確控制風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化工地管理質(zhì)量。

4.3.1 AI 圖像分析系統(tǒng)

采用智能AI 攝像機(jī)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及重點(diǎn)防治區(qū)域的人的不安全行為進(jìn)行監(jiān)控。采用AI圖像分析系統(tǒng)對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)作業(yè)人員的行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理，發(fā)現(xiàn)不戴安全帽、違規(guī)翻越護(hù)欄、打架斗毆等行為時(shí)，立即抓拍，經(jīng)人臉識(shí)別后判斷責(zé)任歸屬，向責(zé)任人發(fā)出整改通知。監(jiān)測(cè)到人員倒地、奔跑等異常行為時(shí)，直接報(bào)警提醒管理人員到現(xiàn)場(chǎng)處理。

4.3.2 智能塔吊系統(tǒng)

智能塔吊系統(tǒng)安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)的所有塔吊上，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)塔吊的不安全狀態(tài)。該系統(tǒng)的多種傳感器安裝在塔吊臂、塔身和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上，黑匣子位于遠(yuǎn)程服務(wù)器上，系統(tǒng)主要包括人臉識(shí)別考勤、無(wú)線通信模塊和可視系統(tǒng)。工程管理人員可通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)塔吊運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作，切實(shí)減少施工現(xiàn)場(chǎng)的塔吊事故。

4.3.3 水電節(jié)能無(wú)線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)辦公、生活、建筑等場(chǎng)所的水資源和電能利用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)資源監(jiān)測(cè)和移動(dòng)遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)將自動(dòng)化控制技術(shù)、遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸技術(shù)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)技術(shù)整合在一起，主要包括前端設(shè)備、無(wú)線設(shè)備、終端智能設(shè)備。采用無(wú)線通信技術(shù)，將傳感器采集的用水、用電數(shù)據(jù)上傳到“智慧工地”管理系統(tǒng)，建立水電節(jié)能臺(tái)賬，利用大數(shù)據(jù)分析用水、用電、安全隱患監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、超負(fù)荷用電、線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、線路故障等數(shù)據(jù)報(bào)告，以及對(duì)臨時(shí)用水、消防用水等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，方便綠色施工監(jiān)管[4]。

4.4 智慧工地管理應(yīng)用

4.4.1 施工過(guò)程仿真

運(yùn)用BIM3D 虛擬可視化技術(shù)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，建立基于4D 信息模型的施工沖突分析與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工人員、材料、機(jī)械等進(jìn)場(chǎng)時(shí)間的實(shí)時(shí)控制，避免了返工、延誤進(jìn)度。施工進(jìn)度模擬直觀地表現(xiàn)了工程項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃，并與工程實(shí)際完成情況進(jìn)行了對(duì)比分析，明確了工程實(shí)際施工與進(jìn)度計(jì)劃的偏差，為施工計(jì)劃進(jìn)行合理的調(diào)整提供了可靠依據(jù)。

4.4.2 質(zhì)量管理

BIM 具有數(shù)據(jù)集成、可視化、參數(shù)化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，可以有效減少重復(fù)工作，降低項(xiàng)目復(fù)雜度。通過(guò)BIM 技術(shù)建立統(tǒng)一的工程數(shù)據(jù)源，有效保證了專(zhuān)業(yè)間的綜合協(xié)作，充分提高了信息的共享和重用，各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息可直接作為下一個(gè)環(huán)節(jié)的工作基礎(chǔ)，保證信息的準(zhǔn)確性和一致性，為溝通與協(xié)作提供了底層支持，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各參與方之間的信息交流與共享。

4.4.3 安全管理

利用BIM 技術(shù)可以對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)安全檢查，制定安全施工計(jì)劃，以及在施工前對(duì)建筑物進(jìn)行消防安全疏散模擬。通過(guò)基于BIM技術(shù)的提前預(yù)判，減少工程安全隱患。

4.5 重大危險(xiǎn)源管理

利用“智慧工地”管理系統(tǒng)，建立重大危險(xiǎn)源管理模塊，安全信息管理系統(tǒng)，在危險(xiǎn)源識(shí)別的基礎(chǔ)上，對(duì)重大危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，制定專(zhuān)項(xiàng)安全施工方案和實(shí)施計(jì)劃，并通過(guò)“智慧工地”移動(dòng)APP進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全檢查，請(qǐng)第三方專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行專(zhuān)業(yè)勘察，將結(jié)果上傳至平臺(tái)形成重大危險(xiǎn)源管理臺(tái)賬。通過(guò)BIM技術(shù)的仿真模擬，可以在三維模型中預(yù)知危險(xiǎn)源、危險(xiǎn)因素，并制定相應(yīng)的對(duì)策，對(duì)基坑、模板工程和支撐系統(tǒng)、起重吊裝和起重機(jī)械安裝拆卸、腳手架、拆除、暗挖等危重工程，進(jìn)行安全保護(hù)措施的事先模擬，評(píng)價(jià)其適用性和可靠性，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供直觀、專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)和參考[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)是建筑行業(yè)與信息技術(shù)相融合的成果，其應(yīng)用已成為發(fā)展趨勢(shì)。智慧工地作為一種全新的管理理念，已被廣泛認(rèn)可，為建筑工程的綠色施工、信息化管理和科學(xué)決策打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。