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        基于檢驗批和BIM的高鐵建設(shè)信息化管理平臺構(gòu)建

        2021-03-31 01:01:58林,劉恒,楊
        四川建筑 2021年1期
        關(guān)鍵詞:工程模型施工

        唐 林,劉 恒,楊 柳

        (1.西南交通大學信息科學與技術(shù)學院 信息編碼與傳輸省重點實驗室,四川成都 611756; 2.軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院),陜西西安 710043; 3.西南交通大學綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室,四川成都 611756)

        隨著我國高速鐵路建設(shè)的持續(xù)發(fā)展、施工技術(shù)的不斷革新以及工程質(zhì)量標準的進一步提升,傳統(tǒng)鐵路施工管理方式越來越難以滿足當前鐵路工程施工建設(shè)的要求,研究新穎的管理技術(shù)成為迫切需求。

        李鈺[1]等基于BIM數(shù)據(jù)平臺,綜合運用虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)、增強現(xiàn)實(Augmented Reality)等新型智能化技術(shù),以施工階段施工人員的安全行為為出發(fā)點,構(gòu)建了信息化安全管理體系;王同軍[2]基于BIM技術(shù)闡述了鐵路工程管理平臺建設(shè)思路,論述了平臺發(fā)展模式;薛吉崗[3]提出驗評分離、強化檢測,突出過程控制,強調(diào)合格標準。同時引入了檢驗批概念,較好地解決了一次驗收的規(guī)模和范圍大小問題;歐陽新[4]基于鐵路建設(shè)工程檢驗批數(shù)據(jù)的特征,構(gòu)建了一個檢驗批基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺,并在該平臺基礎(chǔ)上將檢驗批數(shù)據(jù)應(yīng)用于施工質(zhì)量管理、安全管理、進度管理、投資管理以及物資設(shè)備管理,有效解決了檢驗批數(shù)據(jù)的采集、存儲及應(yīng)用問題;賈宏[5]分析了國內(nèi)設(shè)計行業(yè)BIM技術(shù)發(fā)展受阻的主要因素并給出相應(yīng)解決措施。文本基于檢驗批和BIM提出構(gòu)建高鐵建設(shè)信息化管理平臺,為實現(xiàn)鐵路建設(shè)標準化、信息化和智能化提供設(shè)計思路。

        1 BIM技術(shù)

        BIM是建筑設(shè)施項目物理和功能特征的數(shù)字表達形式,為項目提供完整的、與實際一致的三維建筑模型。該模型不僅包含幾何信息,同時也包含了如專業(yè)屬性等非幾何信息。在建筑項目整個生命周期中,BIM數(shù)據(jù)共享的實現(xiàn)使得工程技術(shù)人員能夠正確理解各種信息并作出高效應(yīng)對。不同利益相關(guān)方可在BIM中對建筑信息進行增、刪、改、查來支持和反映各自職責的協(xié)同作業(yè),設(shè)計團隊與各方建筑主體協(xié)同作業(yè)成為可能,在提高生產(chǎn)效率,節(jié)約設(shè)計成本和縮短施工工期方面發(fā)揮巨大的作用。

        BIM使得建筑項目在整個生命周期內(nèi)的所有決策都在可視化狀態(tài)下進行,不僅能夠模擬地質(zhì)災害避難實驗,還能夠在建筑建造前期對各個專業(yè)施工的碰撞問題進行協(xié)調(diào),并對復雜項目進行優(yōu)化。除此之外,BIM還能夠出具各專業(yè)圖紙及深化圖紙,使工程設(shè)計表達更加詳細。

        2 工程質(zhì)量驗收中的檢驗批

        檢驗批是新標引入的概念,指按同一生產(chǎn)條件或按規(guī)定的方式匯總起來供檢驗用的、由一定數(shù)量樣本組成的檢驗體。檢驗批既是工程質(zhì)量驗收的基本單元,同時也是分項工程的組成部分。在新標以前,分項工程一直是工程質(zhì)量驗收的基本單元。但是在實際施工過程中,一個分項工程往往由于規(guī)模過大、施工周期長、分布零散,導致不可能一次性完成驗收工作。此外,對多大規(guī)模和范圍內(nèi)的分項工程進行一次驗收,業(yè)界也沒有具體的規(guī)定,造成了分項工程的驗收各行其是,規(guī)模大小相差甚遠,驗收質(zhì)量也參差不齊。檢驗批的規(guī)定,很好地解決了驗收規(guī)模與范圍大小的問題,為強化驗收、過程控制提供方法和手段,保證工程施工質(zhì)量。

        在實際施工項目質(zhì)量驗收過程中,相關(guān)技術(shù)人員在檢驗批驗收記錄表中按規(guī)定填寫具體檢驗的驗收數(shù)據(jù)并交由經(jīng)理確認簽字,這些數(shù)據(jù)不僅可以作為檢驗批生效的憑證,同時還可以為質(zhì)量管理、安全管理以及投資管理提供可靠數(shù)據(jù)支撐。因此,檢驗批驗收是鐵路建設(shè)工程質(zhì)量驗收過程中極其重要的一環(huán),為鐵路建設(shè)實現(xiàn)信息化、標準化奠定了基礎(chǔ)。

        3 基于檢驗批和BIM的高鐵建設(shè)信息化管理平臺

        本節(jié)主要闡述基于檢驗批和BIM的高鐵建設(shè)信息化管理平臺的建設(shè)方案(圖1)。該管理平臺主要由基礎(chǔ)管理模塊、BIM管理模塊與檢驗批管理模塊構(gòu)成。該平臺采用B/S(Browser/Server)架構(gòu),且配套相應(yīng)的移動端應(yīng)用程序。移動端應(yīng)用程序主要用于在實際施工現(xiàn)場完成施工現(xiàn)場記錄表以及檢驗批驗收記錄表的填寫,督促相關(guān)技術(shù)人員親臨施工現(xiàn)場,確保相關(guān)驗收數(shù)據(jù)的真實可靠;PC端則涵蓋了三個模塊,其中基礎(chǔ)管理模塊主要用于網(wǎng)站運維人員或系統(tǒng)管理員管理網(wǎng)站,保證網(wǎng)站的正常運作;BIM管理模塊主要用于BIM模型管理操作,通過數(shù)字化技術(shù)對施工建設(shè)項目進行數(shù)字建模以便其在設(shè)計、建造、運行到拆除整個全生命周期內(nèi)都能夠充分發(fā)揮作用;檢驗批管理模塊主要用于技術(shù)人員在實際施工現(xiàn)場記錄相關(guān)數(shù)據(jù)后在客戶端規(guī)范錄入相關(guān)數(shù)據(jù),以便后續(xù)能夠進行相關(guān)分析與應(yīng)用。

        客戶端采用前后端分離的方式進行開發(fā),前端開發(fā)采用以Vue為核心的輕量級框架,并將應(yīng)用部署于Nginx服務(wù)器上實現(xiàn)并發(fā)要求;后端開發(fā)以Spring MVC為核心的輕量級框架Spring Boot作為基礎(chǔ)核心框架,結(jié)合MyBatis及JPA作為MySQL數(shù)據(jù)庫持久層框架,并使用Redis作為緩存容器來設(shè)計后端應(yīng)用程序并部署在Tomcat服務(wù)器上實現(xiàn)與前端頁面進行數(shù)據(jù)交互。移動端采用Android開發(fā),并結(jié)合生物識別、現(xiàn)場定位與坐標轉(zhuǎn)換相關(guān)技術(shù),實現(xiàn)技術(shù)人員在實際施工現(xiàn)場快速規(guī)范填寫現(xiàn)場記錄表與檢驗批驗收記錄表。

        圖1 高鐵建設(shè)BIM信息化管理平臺

        3.1 基礎(chǔ)管理模塊

        基礎(chǔ)管理模塊是整個高鐵建設(shè)BIM信息化管理平臺的基本功能,也是BIM管理模塊與檢驗批管理模塊的基石。該模塊主要用于平臺管理員日常維護平臺的正常使用,管理員可在該平臺上完成用戶管理、角色管理、權(quán)限管理、工作流程管理、后臺監(jiān)控等一系列基本功能。

        用戶管理主要由用戶管理員新增、修改、刪除各個用戶的相關(guān)信息;角色管理與權(quán)限管理主要用于約束各個用戶在使用系統(tǒng)平臺時的身份與權(quán)限,不同的角色擁有不同的權(quán)限設(shè)置,同一用戶可以擁有一個或多個角色以便能夠在系統(tǒng)平臺上執(zhí)行多種操作,比如BIM管理、檢驗批管理等;工作流程管理主要用于在日常使用中,系統(tǒng)管理員能夠及時有效審批各流程,如用戶請假流程審批、驗收審批流程審批等,流程得到及時審批以便后續(xù)相關(guān)工作的進行;后臺監(jiān)控則可以根據(jù)系統(tǒng)的日常使用情況作出相應(yīng)對策,如定時任務(wù)可以在特定時間點完成預定義任務(wù),后臺數(shù)據(jù)庫備份使得系統(tǒng)運行有備無患。

        3.2 BIM管理模塊

        BIM管理模塊利用數(shù)字化技術(shù),建立虛擬的、與實際情況一致的建筑工程三維模型供技術(shù)人員使用(圖2)。BIM模型中存儲著各個構(gòu)件的基本屬性、工程屬性等基本信息,用戶在BIM模型中點擊不同的建筑物即可查看其相應(yīng)的信息。

        圖2 BIM模型

        BIM管理模塊除了可以實現(xiàn)基本的模型操作外,還可以在建設(shè)項目設(shè)計之初模擬災后建筑破壞仿真以便設(shè)計師能夠優(yōu)化設(shè)計;災害發(fā)生后,可以對應(yīng)急救災物資力量進行標注,有利于災后救援物資的合理分配調(diào)度;也可以對災情進行實時上報,做好次級災害發(fā)生防范工作;在建筑設(shè)施正常運行使用時,可以通過在BIM模型各個構(gòu)件添加相應(yīng)的監(jiān)測器以實時檢測建筑設(shè)施的運行情況,做好各項預防工作。在建筑設(shè)施施工階段,在BIM模型中可以根據(jù)已修建的建筑模擬建筑施工進度,以便施工方能合理作出施工進度安排;同時也可以在BIM模型中實現(xiàn)施工現(xiàn)場物資設(shè)備的定位追蹤,避免物資設(shè)備調(diào)用混亂;此外,在BIM模型中還可以將檢驗批驗收項目掛屬在各個構(gòu)件之下,在BIM模型中即可方便地查看各建筑物構(gòu)件檢驗批的驗收情況,對初次驗收不合格的、需要多次驗收的建筑進行重點追蹤,實現(xiàn)質(zhì)量把關(guān)。

        3.3 檢驗批管理模塊

        檢驗批管理模塊按照建設(shè)工程、標段、專業(yè)工程、單位工程、分部工程、分項工程、檢驗批驗收工程的順序依次創(chuàng)建檢驗批驗收項目,即檢驗批驗收項目掛屬于分項工程,一個分項工程下可掛屬多個檢驗批驗收工程。為了能更加方便地完成檢驗批驗收數(shù)據(jù)的錄入工作,檢驗批管理模塊不僅僅支持相關(guān)技術(shù)人員在客戶端進行操作,同時也支持在實際施工現(xiàn)場使用智能移動終端設(shè)備來完成錄入。而施工現(xiàn)場往往很復雜,同時也為了督促相關(guān)技術(shù)人員親臨施工現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)錄入工作,可以將生物識別、坐標定位與坐標轉(zhuǎn)換相結(jié)合達到高效錄入數(shù)據(jù)的目的。生物識別技術(shù)具有無法復制的特性,可以很好地監(jiān)督相關(guān)技術(shù)人員親臨施工現(xiàn)場,通過自身的固有特性,表明當前完成數(shù)據(jù)錄入操作人員的身份合法,通常情況下選用指紋識別來驗證操作人員的身份。而坐標定位與坐標轉(zhuǎn)換則可以幫助相關(guān)工作人員在施工現(xiàn)場待驗收建筑設(shè)施附近快速自動篩選出檢驗批驗收工程,更加方便地完成驗收數(shù)據(jù)的錄入。通常情況下,在實際施工現(xiàn)場中往往只有構(gòu)件才具有坐標,而檢驗批驗收工程僅僅只是邏輯上的抽象,不具有實際地理坐標。所以自動篩選檢驗批驗收工程的前提條件是施工建設(shè)項目中的每一個構(gòu)件都有其唯一工程坐標且待驗收的檢驗批項目掛屬在某一個構(gòu)件下。因此檢驗批管理功能的實現(xiàn)還依賴于工程實體結(jié)構(gòu)樹。工程實體結(jié)構(gòu)樹的實現(xiàn)按照檢驗工程、標段、工區(qū)、工點、構(gòu)件的順序依次創(chuàng)建對應(yīng)的層級結(jié)構(gòu),其中每個構(gòu)件都包含其在施工建設(shè)項目中的坐標。在實際施工現(xiàn)場中,當相關(guān)技術(shù)人員通過指紋識別驗證其身份后,移動端后臺請求定位服務(wù)獲得其在施工現(xiàn)場的實際經(jīng)緯度,通過高斯-克呂格投影轉(zhuǎn)換為平面坐標,并與建設(shè)工程下所有構(gòu)件的坐標進行對比,根據(jù)歐氏距離篩選出一定范圍內(nèi)的所有構(gòu)件,進而篩選出對應(yīng)的檢驗批驗收工程并返回至移動端供相關(guān)技術(shù)人員進行操作。自動篩選檢驗批驗收工程的流程如圖3所示。圖4所示是移動端通過坐標定位與坐標轉(zhuǎn)換自動篩選出檢驗批驗收工程結(jié)果。

        圖3 自動篩選檢驗批驗收工程流程

        4 結(jié)論

        本文提出以檢驗批的規(guī)定和BIM為核心技術(shù)的高速鐵路建設(shè)信息化管理平臺建設(shè)方案,該方案采用可視化方式為建設(shè)項目在整個生命周期內(nèi)的所有決策提供可靠依據(jù);引入檢驗批概念,對項目驗收規(guī)模和大小作出限制,使驗收過程更精確有效。同時,指紋識別和現(xiàn)場定位的結(jié)合能夠督促相關(guān)技術(shù)人員親臨施工現(xiàn)場快速完成驗收數(shù)據(jù)錄入。

        圖4 自動篩選檢驗批驗收工程結(jié)果

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