基于BIM的智慧工地建设应用研究

基于 BIM的智慧工地建设应用研究

白鑫

中铁第一集团山东建筑设计院有限公司 266000

摘要：随着我国经济的快速发展，新型城镇化建设的积极推进，全国各地建筑工地数量和规模不断扩大。建筑工地传统管理手段已经无法满足建设规模日益扩大，工艺流程日益复杂的管理要求，亟需建设一套借助信息化技术手段的监管体系，科学有效地解决现场施工管理，控制事故发生频率，保障文明施工等现实问题，实现对建筑工地施工现场全方位、全过程的精细化监管。从数字化到智能化再到智慧化，智慧城市建设的持续提速为物联网技术及产品提供了广泛的应用场景。本文从政府、建筑企业、监理单位、审计单位等不同视角，聚焦共同关注的现场安全情况、扬尘污染情况，施工进度等问题，围绕物联网的技术特点，结合城市精细化管理理念，分析探讨物联网技术在智慧工地建设应用场景的经验，旨在后期建设提供参考和借鉴。

关键词：智慧工地；BIM技术；应用

引言

智慧工地的建设离不开BIM技术的支持，对于提高建筑施工效率和质量来说，该技术起到了基础性的作用，为智慧工地技术的多元化创新提供了一个综合发展平台。BIM技术的应用极大降低了建筑施工质量和成本管理的复杂度，优化了施工管理模式，在确保监管质量的前提下，降低了管理人员的工作压力。BIM技术的可拓展性较强，能够兼容多种智能设备和测量设备，利用物联网技术和虚拟技术，对施工现场的数据进行采样、分析、模拟。根据数据对比的结果来优化施工建模，进而实现对施工现场和周边环境的统筹规划，有助于对施工进度、安全以及资源调度进行全方位的把控，提高智慧工地建设应用的可靠性和合理性。

1智慧工地概述及其系统架构

智慧工地是智慧城市理念在建筑领域的具体体现，它借助先进的BIM技术对工程项目进行精准设计和施工模拟，应用高度集成的信息管理系统，将物联网采集到的大量数据进行汇总分析，建立信息协同共享、工作互联互通、施工全面智能、管理科学高效、风险智慧预控的信息化生态圈，从而提高建筑工程的整体质量、管理水平和决策能力，有利于促进建筑业的转型升级和持续健康发展［2］。智慧工地紧紧围绕施工现场的人、机、料、法、环等关键要素，综合运用互联网、物联网、BIM、云计算、大数据、虚拟现实、移动通信、3S等技术，将分布于不同终端、不同阶段、不同类型的信息数据，进行全面准确及时的收集汇总、分析计算，达到整个施工过程可优化、施工进度可控制、施工各方可协同、施工风险可预见的目标。智慧工地综合信息管理系统呈现出纵向多层次、横向网格化的结构特点，遵循标准化、系统化、模块化的原则，同时考虑到系统的开放性、扩展性和易用性，其系统架构主要包括信息采集层、网络传输层、平台处理层和用户应用层。

2基于BIM的智慧工地建设应用
2.1可视化应用要点

利用BIM技术来模拟施工，提高细节的可视化程度，帮助技术人员更加直观地对建筑模型进行分析。基于BIM的智慧工地建模过程主要分为两个阶段：第一是施工方案设计阶段，第二是施工现场操作监管阶段。在建筑施工方案设计的过程中，设计人员根据统计的参数来搭建立体模型，使模型清晰展现建筑内部的结构布局，建模的细节会根据采样数据的变化而做出调整，保证管理人员能对建筑施工的各个环节进行动态管理。BIM技术在建筑模型技术中的应用使整个建筑施工流程的数字化表达成为可能，其中，信息可视化表达的内容十分丰富，包括建筑材料的物理特性、需要实现的各种功能、结构的稳定性等方面。它能够为建筑工程的建造方案的设计、施工的安排、运营过程和结果的统筹管理提供详细的数据参考。BIM技术与大数据技术结合，能够进一步促进施工现场智能化管理，并且充分体现出智能化数字建模技术的优势。根据目前建筑市场的行业动向以及新时期的发展需求，预测在未来几年，中国建筑企业BIM技术的应用率将会呈现出高速增长的态势。

2.2无线射频技术

无线射频技术主要是应用手持机、智慧芯片、信息管理平台，为现场管理人员在发现施工现场安全隐患方面提供更大便利。无线射频技术在现实应用层面，主要是在需要监控的位置放置智慧芯片，如施工电子设备、机械设备、施工人员等。借助该技术，安全管理人员无须在监督时一直待在施工现场，通过手持机就能扫描智慧芯片，分析智慧芯片收集到的各种监控信息，进而第一时间对施工现场出现的异常情况了如指掌，为管理人员开展监督工作提供便利。安全管理人员应每天对工地进行例行检查，如果巡查环节发现安全隐患，则需要通知相关人员，及时对其进行整改，防止出现安全事故。手持机可以拍照，留存安全隐患的照片，为后续复查提供一定参考，即使出现安全事故，也能快速锁定责任人。应用无线射频技术，还可以提高施工现场管理的效率，相较于传统的调查取证方式，该技术的可靠性和真实性更强。

2.3安全管理中的应用

建筑施工中一旦出现安全事故，将给家庭、企业、社会带来极大的影响。传统的施工安全技术交底，通常是以耳口相传或书面文字的方式进行的，施工作业人员理解不深、记得不牢。通过建立高精度的BIM模型，对施工现场临边洞口、高处作业等危险部位进行标识并做出风险评估，事先掌控安全物资调配需求及安全设施布置效果，提升安全管理能效。将BIM三维模型导入VＲ程序引擎，设计出逼真的场景环境，体验者可以身临其境的置身于这些“真实的”场景中，形象直观地感受安全事故带来的危害，例如机械伤害、支模坍塌、高空坠落、施工触电、火灾逃生等，让人们从主观上认识到安全生产、规范操作的重要性，提高安全防范意识，掌握应急救护措施，增强个人防护技能，达到安全教育和培训演练的目的。

2.4施工进度管理

BIM施工管理平台包括BIM的4D施工进度管理以及BIM的5D计量支付管理。以底层平台为基础，搭建起建设平台和管理平台。建设平台的主要作用是BIM建模的设计，管理平台的主要作用是进行BIM施工管理和BIM运营的相关工作。建设平台和管理平台共同构成了BIM系统的第二层结构。基于BIM的系统结构可以进一步分为：三维协同设计管理、族类库的积累；BIM与相关设计软件、分析软件的功能整合与对接；BIM建模的二次开发与设计图的构建。这些功能共同构成了BIM系统的第三层结构，这也是人机交互功能的实现层，为优化工程方案提供更加准确的参考依据。基于BIM技术的智慧工地系统有利于实现施工进度的动态管理，并且可以结合项目自身的实际情况和需要来对作业方案进行相应调整，与传统的平面图纸相比，BIM技术能够提供同步进度管理与现场情况，保证施工作业能够如期完工。

结语

建筑工地的管理涉及人员、车辆、物资等多个方面的要素，同时要为政府管理者、建设单位、施工单位、监理单位、审计单位等提供全方位的信息服务；传统管理模式下，不仅无法满足精细化管理的需求，同时由于多个部门在交叉采集数据信息，由于采集的实时性与局限性，缺乏数据的联动分析，很可能对工程进度、质量、人员安全、车辆调度、物资调配等事项产生消极影响，造成不必要的损失和安全事件。基于BIM技术的智慧工地系统，可以实时动态的监测建筑工地的一举一动，构建起面向多用户的智能监控与防范体系，有效解决传统模式下存在的弊端和缺陷，变主动为被动，变事后抢险为事前预警，真正做到“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。

参考文献

[1]马录.基于BIM与物联网的交互发展技术在智能建筑中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2018(4).

[2]黄颖,高杰.“智慧工地”在公路工程项目中应用研究[J].土木建筑工程信息技术,2019,11(4).