黃建科，史建峰，秦弘，鄭新，武仲崗

（1.常州交通建設(shè)管理有限公司；2.西安新視窗科技有限公司）

1 引言

BIM與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系中，BIM是數(shù)據(jù)支撐模型，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，獲取施工現(xiàn)場(chǎng)各種監(jiān)測(cè)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等運(yùn)營數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)集成到BIM輕量化模型上使其可視化，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析、處理，將分析的結(jié)果反饋給項(xiàng)目管理人員輔助決策。

BIM技術(shù)發(fā)揮上層信息集成、交互、展示和管理的作用，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則承擔(dān)底層信息感知、采集、傳遞、監(jiān)控的功能。二者集成應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)公路工程施工管理過程的信息承接，實(shí)現(xiàn)虛擬信息化管理與實(shí)體環(huán)境硬件之間的有機(jī)融合?；贐IM技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)對(duì)建設(shè)階段的質(zhì)量、安全管理進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，在加快施工進(jìn)度，降低投資成本和風(fēng)險(xiǎn)因素方面起到切實(shí)可行的作用[1]。

2 基于BIM的物聯(lián)網(wǎng)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用

2.1 BIM結(jié)構(gòu)物模型輕量化

基于WebGL技術(shù)的圖形引擎將橋梁、路基的原始BIM模型進(jìn)行解析，將BIM模型中的幾何信息導(dǎo)出成通用的三角面片圖形數(shù)據(jù)。按照三角面的排列順序具有的參數(shù)化規(guī)律，對(duì)于面上的點(diǎn)都在邊界上的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，對(duì)邊界上的點(diǎn)進(jìn)行簡化。對(duì)于面上的點(diǎn)不全在邊界線上的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，從邊界開始，對(duì)原始網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行從左向右，自下而上逐層簡化[2]。使用WebGL輕量化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在瀏覽器端和移動(dòng)端對(duì)BIM模型的重新渲染。

基于WebGL的三維可視化可以讓用戶在交互中更快獲得數(shù)據(jù)特征，優(yōu)化體驗(yàn)和分析的效率，適合創(chuàng)建復(fù)雜的可視交互平臺(tái)。WebGL用于繪制模型的基本元素是三角形，程序調(diào)用JSON對(duì)象數(shù)據(jù)繪制信息，然后將繪制信息傳遞給GPU處理，最終將渲染結(jié)果在瀏覽器上顯示，由于瀏覽器自身的本地緩存機(jī)制，二次加載BIM模型時(shí)，省去了再次從網(wǎng)絡(luò)上下載模型的時(shí)間，從而使BIM模型的渲染速度更快，用戶體驗(yàn)更出色（見圖1）。

圖1 輕量化BIM模型

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管

借助物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，通過對(duì)試驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行智能化改造升級(jí)，實(shí)時(shí)上傳儀器產(chǎn)生的試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，通過試驗(yàn)名稱與輕量化的BIM模型構(gòu)件的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定，自動(dòng)處理試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，形成結(jié)果判斷和曲線圖。如果數(shù)據(jù)結(jié)果值不符合規(guī)定值要求，系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警并進(jìn)行“不合格”臺(tái)賬登記，防止篡改試驗(yàn)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)真實(shí)有效，管理層可實(shí)時(shí)掌控主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，有效預(yù)防質(zhì)量事故的發(fā)生（見圖2）。

圖2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管

青洋路快速化工程在試驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)管方面主要實(shí)現(xiàn)了如下功能：

①數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳。對(duì)于力學(xué)儀器和瀝青儀器產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)第一時(shí)間上傳至服務(wù)器，并同時(shí)進(jìn)行視頻監(jiān)控。

②報(bào)表上傳。對(duì)于《試驗(yàn)檢測(cè)動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)》中完成的試驗(yàn)報(bào)告和試驗(yàn)記錄報(bào)表，在打印時(shí)同步提交至服務(wù)器。

③規(guī)范試驗(yàn)過程。儀器開始做試驗(yàn)的同時(shí)，攝像頭開始錄像；試驗(yàn)完成后，攝像頭停止錄像，并將視頻信息上傳至外網(wǎng)服務(wù)器。通過錄像可以有效的規(guī)范試驗(yàn)過程。

④試驗(yàn)信息綜合管理。對(duì)于項(xiàng)目管理者來說，要查看試驗(yàn)工作進(jìn)行情況變得非常方便，不用去工地試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)，不用查看紙質(zhì)資料，可以在系統(tǒng)中看到本項(xiàng)目所有試驗(yàn)室的相關(guān)情況。

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的提高，科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在逐漸的提高，尤其是在農(nóng)作物的栽培技術(shù)研究中。茄子是茄科茄屬一年生草本植物，其營養(yǎng)價(jià)值高，不僅能幫助維持人體酸堿平衡，多吃還有抗癌的保健功效。茄子在種植的過程中由于栽培技術(shù)的局限，其產(chǎn)量和質(zhì)量都難以滿足人們的需求，故此，通過日光溫室栽培技術(shù)提高茄子的產(chǎn)量和質(zhì)量，滿足人們的日常需求，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物的健康良性發(fā)展。

⑤數(shù)據(jù)報(bào)警。當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)被篡改時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送報(bào)警信息給管理人員。

⑥與BIM關(guān)聯(lián)。點(diǎn)擊BIM模型可以查看對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)物的鋼筋、混凝土等的試驗(yàn)結(jié)果信息，對(duì)于質(zhì)量的追溯性起到輔助作用，對(duì)試驗(yàn)資料的管理分類管理起到統(tǒng)計(jì)、匯總的作用。

2.3 履約人員考勤監(jiān)管

通過人臉考勤終端將考勤數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到青洋路智慧管理平臺(tái)服務(wù)器，管理單位可以及時(shí)了解整個(gè)項(xiàng)目參建單位的人員（包括履約人員）的考勤情況，將工號(hào)、姓名、應(yīng)出勤、實(shí)際出勤情況等信息進(jìn)行接入，獲取所有人員的出勤明細(xì)信息。通過人臉識(shí)別考勤杜絕了履約人員不在現(xiàn)場(chǎng)，由其他人員代替考勤的現(xiàn)象發(fā)生。

使用遠(yuǎn)程人臉考勤系統(tǒng)，不受地理位置的限制，管理單位只要具有網(wǎng)絡(luò)就可以登錄系統(tǒng)進(jìn)行人員出勤情況的查看，并且對(duì)人員的已打卡、未打卡、離職、請(qǐng)假等信息實(shí)時(shí)掌握。

2.4 環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)管

本功能實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲、揚(yáng)塵、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，采集和上報(bào)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過點(diǎn)擊三維GIS場(chǎng)景中的監(jiān)測(cè)設(shè)備BIM模型，進(jìn)行三維可視化動(dòng)態(tài)顯示，系統(tǒng)內(nèi)置計(jì)算規(guī)則，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，反饋至噴淋降塵系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及噴淋降塵系統(tǒng)的自動(dòng)化開啟關(guān)閉。結(jié)合BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在遠(yuǎn)程智能管理平臺(tái)上進(jìn)行狀態(tài)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)施工環(huán)境信息實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程管理。

2.5 視頻監(jiān)控管理

青洋路快速化工程將線路沿線的監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)無死角。

將監(jiān)控設(shè)備的位置在三維BIM模型中進(jìn)行標(biāo)記，通過點(diǎn)擊BIM模型中相應(yīng)監(jiān)控點(diǎn)，可通過系統(tǒng)網(wǎng)頁及移動(dòng)端對(duì)三維GIS場(chǎng)景下的現(xiàn)場(chǎng)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。也可以通過點(diǎn)擊監(jiān)控列表，直接查看現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的三維場(chǎng)景。監(jiān)控可實(shí)時(shí)調(diào)用及存儲(chǔ)，且支持監(jiān)控的云平臺(tái)操作。

2.6 路面攤鋪質(zhì)量監(jiān)管

從路面鋪筑施工過程監(jiān)控管理的實(shí)際需求出發(fā)，將BIM技術(shù)和路面鋪筑施工監(jiān)控相結(jié)合，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、北斗定位系統(tǒng)、無線傳輸、云計(jì)算等技術(shù)，為工程技術(shù)及管理人員提供直觀、便捷、高效的管理手段。

通過對(duì)路面鋪筑過程中攤鋪機(jī)、壓路機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡、攤鋪溫度、碾壓速度、碾壓遍數(shù)等關(guān)鍵信息的實(shí)時(shí)傳輸、實(shí)時(shí)糾偏、持久性存儲(chǔ)及可視化分析等，對(duì)不合格數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，達(dá)到對(duì)路面攤鋪質(zhì)量、路面壓實(shí)過程和現(xiàn)場(chǎng)鋪筑施工總體狀況等進(jìn)行有效監(jiān)管。

2.7 拌合站生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)管

青洋路快速化工程在水泥混凝土拌合站數(shù)據(jù)監(jiān)控方面主要實(shí)現(xiàn)了如下功能。

①實(shí)時(shí)監(jiān)控各類材料每盤用量并生成可視化曲線，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拌和設(shè)備性能的穩(wěn)定性與持續(xù)性。

②混凝土攪拌過程中的數(shù)據(jù)（配合比、減水劑用量、拌合時(shí)間等）自動(dòng)采集并實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)展示到信息化系統(tǒng)。內(nèi)置計(jì)算規(guī)則，當(dāng)數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)送報(bào)警短信給相關(guān)責(zé)任人及管理人員。報(bào)警數(shù)據(jù)按照強(qiáng)度等級(jí)、水泥比例、拌和時(shí)間、粉煤灰比例等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為質(zhì)量控制提供了依據(jù)。

③通過本系統(tǒng)的使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)拌和站的產(chǎn)能分析、材料用量統(tǒng)計(jì)、材料誤差分析等應(yīng)用。

2.8 RFID標(biāo)簽及二維碼應(yīng)用

在基于BIM模型與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的信息化管理平臺(tái)上，利用RFID標(biāo)簽可以進(jìn)行快速定位查詢[3]?；诖似脚_(tái)，施工人員可通過點(diǎn)擊BIM模型快速查閱的施工圖紙?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員可以通過智能安全帽二維碼、安全培訓(xùn)二維碼、機(jī)械設(shè)備二維碼入口，進(jìn)入BIM模擬操作數(shù)據(jù)平臺(tái)，不僅可提取基本信息，還可以查閱包括操作規(guī)程、安全技術(shù)交底資料等信息知識(shí)庫，現(xiàn)場(chǎng)人員在現(xiàn)場(chǎng)遇到難題時(shí)可根據(jù)需要快速查看、查找、學(xué)習(xí)和交底。

對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患，可通過RFID技術(shù)進(jìn)行輔助監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)反饋數(shù)據(jù)與BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，統(tǒng)一匯集到加載了輕量化BIM模型的監(jiān)控平臺(tái)中，既直觀顯示了預(yù)警信息，又便于施工現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)一化管理。

3 結(jié)語

通過基于BIM的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在青洋路快速化工程中的應(yīng)用，不但實(shí)現(xiàn)了過程監(jiān)管的可視化，而且為實(shí)體工程和設(shè)備賦予了感知能力和生命力，從而將公路工程的建造管理提升到智慧建造的新高度。未來的公路工程智能化管理，將會(huì)出現(xiàn)以結(jié)構(gòu)物輕量化BIM模型為載體，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建以智能監(jiān)測(cè)為手段、以數(shù)據(jù)互通為核心、以可視化應(yīng)用為特點(diǎn)的公路工程“智慧化”管理平臺(tái)。