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        針對“BIM+信息集成”的智慧工地平臺分析

        2020-08-23 07:46:32曹瑩琛
        關(guān)鍵詞:技術(shù)分析BIM技術(shù)

        【摘要】隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的項目管理方式越來越不符合實際需求,人們對項目管理也提出了更高的要求。在科技快速發(fā)展的背景下,集成化的管理模式對比傳統(tǒng)管理模式,可以更好的滿足現(xiàn)代化管理的需求。同時,關(guān)于BIM技術(shù)在基建施工中的應(yīng)用,也獲得了較多的實踐發(fā)展機(jī)會。

        【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);信息集成;智慧工地平臺;技術(shù)分析

        “智慧工地”是一種全新的工程全生命周期管理的理念,將大數(shù)據(jù)的概念及各種高新技術(shù)應(yīng)用到工程管理。“智慧工地”通過互聯(lián)網(wǎng)來搭建一個信息管理平臺,基于BIM技術(shù)對工程項目進(jìn)行信息化、三維化、可視化,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù),參建各方共享信息數(shù)據(jù),達(dá)到對施工場地全天候、全方位的監(jiān)控,實現(xiàn)工程信息化管理,提升管理水平的同時降低管理成本,并提高施工場地的工作效率,從而逐步實現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造。

        1、BIM技術(shù)信息集成

        目前,BIM技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟.BIM技術(shù)主要通過對項目全壽命周期不同階段的信息集成、管理、存儲、交換、共享,支持各階段不同參與方之間的信息交流和共享,從而實現(xiàn)項目設(shè)計、施工、運營、維護(hù)效率及質(zhì)量的提升。BIM技術(shù)在建筑業(yè)中的應(yīng)用并不是單獨進(jìn)行的,需要解決各方面軟硬件的配套問題。

        2、基于BIM技術(shù)“智慧工地”

        2.1基于BIM的三維可視化設(shè)計

        在以往的建筑工程設(shè)計中,設(shè)計方案都是通過二維的圖紙來模擬呈現(xiàn)的,需要設(shè)計人員通過自我的想象來構(gòu)建整個模型,但很多時候建筑微觀細(xì)節(jié)構(gòu)件復(fù)雜,系統(tǒng)繁多,設(shè)計人員難以直觀地想象、理解設(shè)計圖紙,在合作設(shè)計時造成影響。而BIM技術(shù)就完美解決了這個問題,擺脫傳統(tǒng)二維圖紙,可以將設(shè)計模型進(jìn)行三維、動態(tài)的展示,同時這也是BIM技術(shù)最基礎(chǔ)的一項功能。

        2.2基于BIM的碰撞檢測及設(shè)計優(yōu)化

        傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方式受限于2D圖紙,許多潛藏的管線沖突、碰撞與多余設(shè)計難以發(fā)現(xiàn),而應(yīng)用BIM技術(shù)只需將設(shè)計各方設(shè)計的建筑、管道、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等不同BIM模型導(dǎo)入專業(yè)的碰撞檢測軟件中,進(jìn)行管線碰撞檢測,即可將原本復(fù)雜的管線設(shè)計清晰展示,從而進(jìn)行合理的設(shè)計與布置。

        2.3基于BIM的4D施工模擬

        通過BIM技術(shù)專門的施工模擬軟件還可以在模型中添加時間進(jìn)度信息,將模型實體與時間軸相關(guān)聯(lián),建立4D模型,對整個建造過程中的施工進(jìn)度及工藝進(jìn)行模擬,可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中可能存在的問題及缺陷,減少開工后的設(shè)計變更及工程返工。同時也可以對工程中的施工進(jìn)度進(jìn)一步掌控,更好的管理施工設(shè)施,改變了以往傳統(tǒng)項目施工管理的管理混亂、計劃銜接不當(dāng)、溝通困難等問題。

        2.4基于BIM的5D成本管理

        進(jìn)一步再將成本信息添加至BIM模型中,形成3D模型+1D進(jìn)度+1D成本的5D建筑信息模型,可以對項目成本進(jìn)行預(yù)估。5D成本管理直接在模型中統(tǒng)計工程量,通過平臺生成報表,相比傳統(tǒng)人工計算成本更精確,可以讓施工方更有效的進(jìn)行成本管理,并采取更合理的施工工藝技術(shù),來控制成本。

        3、基于BIM+信息集成的智慧工地平臺應(yīng)用分析

        3.1智慧工地管理平臺的構(gòu)建

        在集成管理模式下,管理人員的核心任務(wù)為將已有資源進(jìn)行一體化整合,并積極尋找各類資源間的動態(tài)平衡,在應(yīng)對現(xiàn)場變化的同時達(dá)成管理目標(biāo)。一般情況下應(yīng)構(gòu)建智慧工地信息管理平臺。

        (1)平臺集成內(nèi)容

        智慧工地管理平臺可將各類子系統(tǒng)統(tǒng)籌管理,并在平臺之上構(gòu)建統(tǒng)一的管理界面、數(shù)據(jù)庫以及業(yè)務(wù)流程。智慧工地管理平臺包含物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺以及BIM技術(shù)平臺,并可以擴(kuò)展集成傳感器、硬件設(shè)備以及第三方軟件。

        (2)平臺業(yè)務(wù)內(nèi)容

        在平臺中系統(tǒng)管理員應(yīng)對不同級別的用戶設(shè)置不同的權(quán)限,以保證不同管理功能的實現(xiàn)。同時應(yīng)運用平臺實現(xiàn)信息共享,使得不同級別的用戶之間可以高效溝通。此外,平臺的界面設(shè)計還應(yīng)該滿足施工現(xiàn)場不同階段的施工要求,應(yīng)利用軟件與硬件實時記錄施工過程數(shù)據(jù),再利用云平臺予以分析和傳輸。

        3.2勞務(wù)實名制管理系統(tǒng)構(gòu)建

        在工人進(jìn)場之前應(yīng)開展人員實名制信息收集,并將有關(guān)信息輸入系統(tǒng),其后向工人發(fā)放一卡通以及智能安全帽。實名制考勤及一卡通系統(tǒng)的硬件部分由智能頭盔、智能手環(huán)、射頻基站、發(fā)卡器、射頻卡口、本地服務(wù)器等構(gòu)成。其中頭盔、手環(huán)與射頻基站的通訊技術(shù)采用433MHz無線組網(wǎng)技術(shù),無需手機(jī)基站和GPS的支持就可以完成數(shù)據(jù)傳輸和定位功能,非常適合在地下、野外等沒有手機(jī)通訊和衛(wèi)星的施工地點工作,除此之外433MHz穿透力強(qiáng),受環(huán)境因素干擾小。

        通過一卡通,工人可以在現(xiàn)場用餐、洗浴、購物等。同時,APP應(yīng)用、Web網(wǎng)頁以及現(xiàn)場LED顯示大屏還可以實時統(tǒng)計現(xiàn)場內(nèi)部工人數(shù)量、工人的進(jìn)出場時間、各工種人數(shù)等。

        3.3現(xiàn)場智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

        智慧工地系統(tǒng)從硬件設(shè)備中獲取數(shù)據(jù),進(jìn)一步基于數(shù)據(jù)實施對施工現(xiàn)場人員、機(jī)具、物資、環(huán)境等要素的控制。

        (1)視頻監(jiān)控系統(tǒng)借助布置于現(xiàn)場的攝像頭將現(xiàn)場實時情況進(jìn)行圖像采集、儲存并傳輸,確保管理人員可以全面透徹的認(rèn)知現(xiàn)場。同時,還可以通過人工智能主動分析數(shù)據(jù),將現(xiàn)場的安全隱患逐一識別,進(jìn)一步啟動報警接收以及發(fā)送功能,從而確保施工現(xiàn)場人員與機(jī)具的安全。

        (2)環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)在“四節(jié)一環(huán)?!钡氖┕ぴV求下,為有效收集工地的溫濕度、風(fēng)力風(fēng)向、噪音以及粉塵等環(huán)境要素情況,應(yīng)將感應(yīng)器與智慧工地管理平臺集成,及時收集上述環(huán)境要素的信息,進(jìn)一步將霧炮機(jī)、報警器、噴淋等設(shè)備與智慧工地管理平臺聯(lián)動,當(dāng)現(xiàn)場噪音超標(biāo)時,報警器自動報警;當(dāng)PM2.5超標(biāo)時,霧炮機(jī)及噴淋等設(shè)備自動開啟并有效降塵。

        3.4工程物料管理系統(tǒng)的構(gòu)建

        一般來說,工程物料管理系統(tǒng)需與視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成,并在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下,實施對于物料的全面動態(tài)管控。

        (1)物料采購管控

        將工程物料管理系統(tǒng)與BIM平臺聯(lián)動,進(jìn)一步將BIM平臺中的模型導(dǎo)入工程物料管理系統(tǒng),系統(tǒng)識別模型后快速生成準(zhǔn)確的物料需求量清單,克服了人工統(tǒng)計方式存在的速度慢、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低等問題。相關(guān)工作人員可以依據(jù)物料需求量清單擬定物料采購計劃,并依據(jù)計劃在平臺上完成線上下單,進(jìn)一步在平臺上實時了解物料的物流狀態(tài)。

        (2)物料驗收管控

        在物料驗收環(huán)節(jié),平臺可以大幅度提高稱重物料的過磅效率,實現(xiàn)車牌自動識別,并將原始單據(jù)、質(zhì)量證明等關(guān)鍵材料拍照留證;也可以利用移動APP實施對非稱重物料的收料,例如實施對非稱重物料的采購、調(diào)入、直入直出等。此外,還可以利用移動APP快速盤點工地物質(zhì),克服了傳統(tǒng)手動盤點效率低、耗時長、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差等不足。

        (3)物料現(xiàn)場管控

        將視頻監(jiān)控與工程物料管理系統(tǒng)聯(lián)動,進(jìn)而實施監(jiān)控物料的存放情況。具體來說,應(yīng)依據(jù)施工現(xiàn)場平面圖存儲物料,在物料存放區(qū)布設(shè)電子標(biāo)識牌,并依據(jù)存取情況及時更新電子標(biāo)識牌。同時,應(yīng)基于平臺反饋的物質(zhì)存取數(shù)據(jù)將物料的數(shù)量以及成本進(jìn)行統(tǒng)計核算。此外,當(dāng)現(xiàn)場實施抽檢或突發(fā)異常情況時,應(yīng)調(diào)動實時監(jiān)控系統(tǒng),查看監(jiān)控錄像,進(jìn)而實施對于物料的全面現(xiàn)場管控。

        3.5工程目標(biāo)管理系統(tǒng)的構(gòu)建

        (1)目標(biāo)計劃管理

        通過構(gòu)建BIM模型,將施工耗材、施工時間以及施工成本等信息集成于BIM模型當(dāng)中。借助BIM軟件模擬施工過程,進(jìn)而確定建筑工程的安全、質(zhì)量、成本、進(jìn)度目標(biāo),同時合理布局施工平面并將施工資源優(yōu)化配置,進(jìn)一步擬定科學(xué)的施工計劃并制定合理的施工方案。

        (2)計劃執(zhí)行監(jiān)控

        借助視頻監(jiān)控全面把握施工現(xiàn)場的管理及作業(yè)情況,統(tǒng)籌把握四大目標(biāo),在確保安全的前提下,盡可能的提升質(zhì)量、縮減成本、縮短工期。具體來說,①可以借助人工智能技術(shù),由平臺自主分析圖像,將施工現(xiàn)場人的不安全狀態(tài)以及物的不安全狀態(tài)逐一識別并予以預(yù)警。例如臨邊洞口防護(hù)不足、工人高空作業(yè)安全措施不到位等不安全狀態(tài)。②借助平臺實時對比施工實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度,當(dāng)實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度存在過大偏差時,應(yīng)及時制定糾偏措施并予以落實。③有效控制施工過程中的具體操作,借助人工智能技術(shù),由平臺自主分析工人作業(yè)圖像,及時識別工人的違規(guī)操作并予以反饋。④利用平臺實時監(jiān)控物料的存取情況和工人的作業(yè)情況,有效減少材料浪費的情況,并降低窩工現(xiàn)象發(fā)生的概率。

        (3)目標(biāo)統(tǒng)籌管理

        工程目標(biāo)管理系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的支撐下,收集并分析歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)有信息,考慮到建筑工程涉及的內(nèi)容復(fù)雜、工種繁多,因此工程目標(biāo)管理系統(tǒng)應(yīng)注重管理工作的協(xié)調(diào)性,充分考慮施工現(xiàn)場安全、進(jìn)度、質(zhì)量、成本管理四大目標(biāo)存在的對立統(tǒng)一關(guān)系,權(quán)衡其中的利弊。在目標(biāo)管理過程中借助BIM模擬施工、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段,分析各類施工影響要素、不斷尋找四大目標(biāo)之間的平衡點,本著統(tǒng)籌管理的原則落實對于四大目標(biāo)的動態(tài)控制。

        結(jié)語:

        近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,關(guān)于建筑工程施工中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合BIM技術(shù),實施的智慧工地管理平臺,則引起施工單位及技術(shù)研究人員的重視。本文基于BIM+信息集成的智慧工地平臺應(yīng)用分析,其對于施工單位的實際收益保障,以及工程施工中成本,安全合理控制奠定良好的基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]馬凱,王子豪.基于“BIM+信息集成”的智慧工地平臺探索[J].建設(shè)科技,2018(22)26-30+41.

        [2]徐友全,賈美珊.物聯(lián)網(wǎng)在智慧工地安全管控中的應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟(jì),2019(12):101-106.

        [3]鹿煥然.建筑工程智慧工地構(gòu)建研究[D].北京:北京交通大學(xué),2019(06).

        作者簡介:

        曹瑩琛(1985.02-),女,漢族,黑龍江密山人,本科,主要從事建筑工程施工方面工作。

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