BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用研究

文／李爭 棗莊市住房建設(shè)事業(yè)發(fā)展中心 山東棗莊 277800

引言：

在BIM技術(shù)的支持下，智慧工地建設(shè)工作高效完成，且在保證工程建設(shè)施工效率和質(zhì)量方面發(fā)揮重要的作用。結(jié)合實際工程建設(shè)情況，BIM技術(shù)的應(yīng)用可幫助企業(yè)降低工程施工質(zhì)量問題發(fā)生率與成本管理的復(fù)雜程度，同時還可對施工管理模式進行有效優(yōu)化和完善。

1、BIM技術(shù)及智慧工地

資料模型主要指建筑資料模型。利用信息技術(shù)，將房屋工程信息作為模型進行表示，并構(gòu)建技術(shù)數(shù)據(jù)庫。BIM技術(shù)可幫助項目提供所需的信息。它還可以有效地執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，提高構(gòu)建效率，并在整個流程管理和工作流程管理中扮演重要角色。在現(xiàn)代社會發(fā)展的背景下，作為現(xiàn)代建筑行業(yè)管理模式創(chuàng)新的智能工作區(qū)，在工程建設(shè)規(guī)劃和實際操作中發(fā)揮著重要作用。要實現(xiàn)智能工作區(qū)管理，您需要it、人工智能等。在實踐中，您可以不斷地優(yōu)化和調(diào)整作業(yè)管理，最終實現(xiàn)以下目標(biāo):協(xié)調(diào)所有作業(yè)的鏈接、將資源高效地集成到作業(yè)中，以及推動在作業(yè)中進行數(shù)據(jù)構(gòu)建。

2、智慧工地與BIM的關(guān)系

智慧工地管理系統(tǒng)由終端層、平臺層和應(yīng)用層組成。通過物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實現(xiàn)對施工場地實時監(jiān)控、智能感知和數(shù)據(jù)采集；通過云平臺，對系統(tǒng)采集到的海量數(shù)據(jù)進行高效計算、存儲和服務(wù)提供；應(yīng)用層按照項目管理需求，為現(xiàn)場管理者提供項目管理系統(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)場施工信息載體的BIM技術(shù)，只有利用三維BIM模型，才能實現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)與現(xiàn)場施工實體的關(guān)聯(lián)，并以BIM作為信息載體對數(shù)據(jù)庫進行高效管理；（2）施工現(xiàn)場人員的專業(yè)素質(zhì)參差不齊，對技術(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)確地對工程項目進行綜合評價，大大提高了工程項目管理的效率。

3、BIM技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 可視化應(yīng)用要點

在現(xiàn)階段工程建設(shè)中，通過對BIM技術(shù)的利用進行模擬施工，以此能夠有效提高細節(jié)可視化程度，輔助相關(guān)技術(shù)人員對建筑模型進行直觀分析。通過了解，在BIM技術(shù)下的智慧工地建模過程主要涉及兩個階段：一是工程施工方案設(shè)計階段；二是工程施工現(xiàn)場操作監(jiān)管階段。在進行建筑施工方案設(shè)計期間，作為設(shè)計人員可結(jié)合建筑項目內(nèi)部所統(tǒng)計的參數(shù)進行立體模型搭建，確保模型能夠清晰展現(xiàn)內(nèi)部的整個結(jié)構(gòu)布局，其中涉及的建模細節(jié)會隨著采樣數(shù)據(jù)發(fā)生的變化而進行相應(yīng)的調(diào)整，以此確保管理人員做好工程施工各個環(huán)節(jié)的動態(tài)管理工作。在當(dāng)前建筑模型技術(shù)中，通過對BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，實現(xiàn)建筑流程數(shù)字化表達目的。另外，將BIM技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)進行有效結(jié)合，有助于企業(yè)更好地推動施工現(xiàn)場智能化管理，充分發(fā)揮智能化數(shù)字建模在應(yīng)用中的作用。

3.2 協(xié)調(diào)應(yīng)用

在智能工作區(qū)管理系統(tǒng)中實施信息模型技術(shù)有助于管理人員更好地協(xié)調(diào)各種采購方面的工作，從而減少工作中的一些沖突并確保良好的整體施工環(huán)境。在智能位置管理系統(tǒng)中，工程師和技術(shù)人員可以使用自動檢測功能和三維可視化功能來模擬設(shè)備的整個安裝過程，集成管路布局，然后檢測BIM技術(shù)對管道碰撞的影響，以避免管道碰撞您可以使用BIM技術(shù)來模擬實際的施工進度，然后將整個情況作為一個整體進行規(guī)劃，以幫助項目參與方管理和優(yōu)化可真正反映項目施工科學(xué)性質(zhì)的特定項目施工系統(tǒng)。

3.3 施工質(zhì)量和成本管理應(yīng)用要點

眾所周知，建筑工程屬于大型項目，會涉及比較多的專業(yè)領(lǐng)域，且相應(yīng)的質(zhì)量管理也具有一定的復(fù)雜性。通過了解，建筑質(zhì)量管理內(nèi)容主要集中在材料、設(shè)備等方面。在具體管理中，相關(guān)人員可利用BIM技術(shù)對各類信息進行整合，之后將其儲存于數(shù)據(jù)庫中。因BIM技術(shù)具有數(shù)據(jù)收集模擬系統(tǒng)功能，所以在應(yīng)用中能夠?qū)こ探ㄔO(shè)施工現(xiàn)場中所涉及的相關(guān)信息進行有效整合，如工程設(shè)計施工圖、建筑原材料、工程造價信息等，通過該系統(tǒng)的有效應(yīng)用，可有效完成造價信息實時變更，為管理人員提供準(zhǔn)確的成本管控信息，進而幫助建筑企業(yè)不斷提高成本利用率。在進行工程建設(shè)前期使用BIM技術(shù)進行模型構(gòu)建，可對工程施工現(xiàn)場作業(yè)進行實時追蹤，以此對人員作業(yè)質(zhì)量進行有效考核和評估。另外，對BIM技術(shù)進行有效的質(zhì)量把控，能夠提高施工工藝流程的標(biāo)準(zhǔn)化。在具體應(yīng)用中，BIM技術(shù)需要利用相應(yīng)的軟件平臺建立具體且標(biāo)準(zhǔn)的施工技術(shù)流程模型。在此模型中，各個施工參與方必須要嚴格按照施工工序進行作業(yè)，這樣能夠?qū)ㄖこ淌┕がF(xiàn)場質(zhì)量管理工作起到一定的簡化作用。

4、BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用

4.1 視頻監(jiān)控

（1）AI圖像分析系統(tǒng)。采用智能AI攝像機對施工現(xiàn)場及重點防治區(qū)域的人的不安全行為進行監(jiān)控。采用AI圖像分析系統(tǒng)對所有進場作業(yè)人員的行為進行動態(tài)跟蹤管理，發(fā)現(xiàn)不戴安全帽、違規(guī)翻越護欄、打架斗毆等行為時，立即抓拍，經(jīng)人臉識別后判斷責(zé)任歸屬，向責(zé)任人發(fā)出整改通知。監(jiān)測到人員倒地、奔跑等異常行為時，直接報警提醒管理人員到現(xiàn)場處理。（2）智能塔吊系統(tǒng)。智能塔吊系統(tǒng)安裝在施工現(xiàn)場的所有塔吊上，負責(zé)監(jiān)測塔吊的不安全狀態(tài)。該系統(tǒng)的多種傳感器安裝在塔吊臂、塔身和傳動結(jié)構(gòu)上，黑匣子位于遠程服務(wù)器上，系統(tǒng)主要包括人臉識別考勤、無線通信模塊和可視系統(tǒng)。工程管理人員可通過該系統(tǒng)對塔吊運行狀態(tài)進行遠程實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作，切實減少施工現(xiàn)場的塔吊事故。（3）水電節(jié)能無線監(jiān)測控制系統(tǒng)。利用移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，對辦公、生活、建筑等場所的水資源和電能利用情況進行監(jiān)測和控制，實現(xiàn)資源監(jiān)測和移動遠程控制。該系統(tǒng)將自動化控制技術(shù)、遠程無線傳輸技術(shù)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)整合在一起，主要包括前端設(shè)備、無線設(shè)備、終端智能設(shè)備。采用無線通信技術(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)能臺賬，利用大數(shù)據(jù)分析用水、用電、安全隱患監(jiān)測、故障報警、超負荷用電、線路狀態(tài)監(jiān)測、線路故障等數(shù)據(jù)報告，以及對臨時用水、消防用水等進行實時監(jiān)測，方便綠色施工監(jiān)管。

4.2 工程量統(tǒng)計

在BIM模型的創(chuàng)建工作完成后，可對其進行計算，主要就各個施工點的鋼筋、混凝土等材料的用量進行準(zhǔn)確分析。比如建筑企業(yè)在進行某隧道工程施工中，利用Revit軟件建立模型，之后提取混凝土工程量的信息，而所獲取的信息應(yīng)與工程實際使用的混凝土用量差控制在一定范圍內(nèi)。為此，施工人員在進行鋼結(jié)構(gòu)工程施工作業(yè)中，則可通過模型所分解出的信息，構(gòu)建具體的三維模型。

4.3 場地智能化規(guī)劃，模擬施工

根據(jù)工作流程，技術(shù)人員必須先測量實際的工作區(qū)域，然后在系統(tǒng)中輸入資料，并使用資訊模型技術(shù)完成智慧設(shè)計。同時，還可以特別模擬不同的工作流程，以確保建筑材料運輸路徑的合理性?；?D平臺，BIM技術(shù)用于構(gòu)建相應(yīng)的模型，并在集成了有關(guān)建筑項目的各種信息后創(chuàng)建項目軟件。管理人員可以充分、科學(xué)、合理地組織工程施工進度計劃，創(chuàng)建三維模擬計算圖形，向特定施工項目的施工人員和管理人員展示相應(yīng)的施工方法，確?，F(xiàn)場施工人員。

4.4 智慧工地造價階段的應(yīng)用

報價階段:信息模型技術(shù)能夠很好地解決此問題，創(chuàng)建高質(zhì)量、準(zhǔn)確的報價清單，并降低出錯的可能性。投資階段:資訊模型技術(shù)可在本身的大量資料中全面分析各種資料，建立適當(dāng)?shù)?D數(shù)位建筑模型，并自動計算適當(dāng)?shù)某杀炯敖ㄖ??？梢钥吹?，信息模型技術(shù)在建設(shè)項目投資過程中的每個階段都具有重要的成本效益。設(shè)計階段:信息模型技術(shù)可以直接分析和集成整個數(shù)據(jù)庫。構(gòu)建階段:信息模型技術(shù)可有效地控制整個項目。借助適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)傳輸平臺，它可以加強對每個項目未解決問題的管理并與員工進行溝通，極大地減少錯誤，并有助于提高整個項目的成本。

4.5 智慧工地管理應(yīng)用

(1)施工過程仿真。運用BIM3D虛擬可視化技術(shù)對施工過程進行模擬，建立基于4D信息模型的施工沖突分析與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對施工人員、材料、機械等進場時間的實時控制，避免了返工、延誤進度。施工進度模擬直觀地表現(xiàn)了工程項目的進度計劃，并與工程實際完成情況進行了對比分析，明確了工程實際施工與進度計劃的偏差，為施工計劃進行合理的調(diào)整提供了可靠依據(jù)。（2）質(zhì)量管理。BIM具有數(shù)據(jù)集成、可視化、參數(shù)化設(shè)計等特點，可以有效減少重復(fù)工作，降低項目復(fù)雜度。通過BIM技術(shù)建立統(tǒng)一的工程數(shù)據(jù)源，有效保證了專業(yè)間的綜合協(xié)作，充分提高了信息的共享和重用，各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息可直接作為下一個環(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，實現(xiàn)了項目各參與方之間的信息交流與共享。（3）安全管理。利用BIM技術(shù)可以對施工過程進行自動安全檢查，制定安全施工計劃，以及在施工前對建筑物進行消防安全疏散模擬。通過基于BIM技術(shù)的提前預(yù)判，減少工程安全隱患。

4.6 材料的實時管控

在過去所應(yīng)用的工地管理模式中，部分施工企業(yè)都存在相同問題，即材料與工程設(shè)備管控力度不夠高。一般情況下，先是由技術(shù)部門根據(jù)工程建設(shè)需求制定相應(yīng)的材料計劃，之后由采購部門負責(zé)購買，材料送達后采購部門還要做好接收工作。但是在此環(huán)節(jié)中，容易出現(xiàn)材料送達不及時或材料未達標(biāo)等問題。針對此問題，企業(yè)可通過對BIM技術(shù)的引入，對施工材料進行全過程的跟蹤管理和監(jiān)控，整個期間，可利用條形碼形式進行電子識別，以此能夠保證對采購材料、工程設(shè)施等進行有效跟蹤。在該技術(shù)的幫助下，管理人員能夠更為全面的掌握各類材料物質(zhì)進入施工現(xiàn)場的情況。

4.7 現(xiàn)場漫游檢查

所謂現(xiàn)場漫游檢查，主要是指整個建設(shè)工程管道布置完成后，對管道進行一種模擬漫游檢查。主要目的是驗證管道的具體布置是否科學(xué)合理。同時，在分析了管道的各種數(shù)據(jù)信息后，有必要分析建筑物的各種裝飾數(shù)據(jù)，然后比較數(shù)據(jù)，以避免數(shù)據(jù)沖突、對后期施工的影響、施工時間延遲甚至返工等。因此，有必要加強施工質(zhì)量管理，及時發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化存在的問題，確保整體施工安全進行，提高施工效率。

4.8 智慧工地運維階段的應(yīng)用

促進BIM技術(shù)在智能施工現(xiàn)場運行維護階段的應(yīng)用:(1)規(guī)劃單元應(yīng)將建設(shè)項目后續(xù)運行維護管理思想納入建設(shè)項目規(guī)劃，全面分析存在的問題，使運行維護要求和技術(shù)經(jīng)濟性具有意義。規(guī)劃BIM解決方案時，需要充分考慮這些影響操作和維護的因素。(2)運行維護單位要求相關(guān)的運行維護人員具備BIM模型的實用維護能力及隨后的管理水平。BIM模型可以完成整個項目的正常運行和維護。BIM模型可幫助您快速識別錯誤原因及相關(guān)的隱藏危險。運營和維護人員還必須積極參與各種BIM模型的規(guī)范和參數(shù)維護，以便在以后的運營和維護管理服務(wù)中做好工作。

5、BIM融合信息技術(shù)的發(fā)展

(1)加強BIM融合信息技術(shù)的實踐，不斷進行探索與創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)對施工生產(chǎn)方式、企業(yè)管理方式的轉(zhuǎn)變起著至關(guān)重要的作用，施工企業(yè)建立大數(shù)據(jù)體系并不斷升級優(yōu)化，融合人工智能算法及其他信息技術(shù)，可實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的挖掘分析及可視化，為領(lǐng)導(dǎo)者提供決策依據(jù)。企業(yè)應(yīng)依據(jù)實際情況與研發(fā)單位合作，嘗試算法改進，解決局部收斂問題，加快收斂速度，實現(xiàn)工程資源的最優(yōu)調(diào)度等實際問題。企業(yè)要看清未來發(fā)展形勢，逐漸應(yīng)用自動化及機器人技術(shù)，解決施工中可替代的勞動力問題，為企業(yè)轉(zhuǎn)型做探索。(2)統(tǒng)一數(shù)據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用穩(wěn)定高效的網(wǎng)絡(luò)通信方式。工程數(shù)據(jù)的采集存儲、不同格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一關(guān)系到數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用。采用先進傳感設(shè)備、計算機硬件設(shè)備及5G技術(shù)可保證數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)姆€(wěn)定及精確，同時，智慧工地數(shù)據(jù)存儲容量也可以逐漸采用5G支持的云存儲模式擴充容量，以支持后續(xù)的數(shù)據(jù)計算與分析，數(shù)據(jù)格式的匯入?yún)R出及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一可以以IFC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一管理，在不斷的工程實踐中逐步建立相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換插件與接口，建立BIM融合信息技術(shù)交互的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

結(jié)束語：

綜上所述，在現(xiàn)階段工程建設(shè)中引入BIM技術(shù)，為企業(yè)保證工程建設(shè)穩(wěn)定性和提高管理能力方面發(fā)揮重要作用，而智慧工地也會逐漸成為未來我國工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢，由此可見，BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要意義，不僅可以幫助施工企業(yè)更好地掌握工程項目施工進度和情況，還為管理者進行管理決策提供重要的數(shù)據(jù)支撐，促使工程建設(shè)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。