BIM技术与5G通信技术的融合与应用

BIM技术与5G通信技术的融合与应用

王培帆 ,李红鹏 ,严安

中建八局第一建设有限公司  山东济南  250014

摘要：随着BIM技术与5G通信技术的快速发展，5G现场监控视频+BIM数字孪生技术实现了创新融合，通过正向视频与BIM模型联动及反向BIM模型溯源施工过程实现双向联动，有效指导现场施工作业。同时智慧图纸系列技术，也让传统的平面图纸有了更直观更立体的表现形式。

关键词：智慧图纸 BIM数字孪生 5G通信技术

引言：BIM技术的应用，导致行业产生非常大的变化，如过去CAD的普及，提高了设计效率，又降低了设计的工作强度。随着BIM和物联网等技术的应用，工作方式正在发生变化；云网边端的工作方式正在形成；智慧工地正在生长。从传统工地到文明工地，从绿色工地再到数字工地，正在向智慧工地转型。以往，我们使用BIM技术，多用于前期方案设计，施工图纸的设计，模拟施工进度等环节中，主要使用的是BIM模型，在智慧建造中基于视频对施工现场进行实时监控的数据与BIM模型是分开的，存在不能将现场的视频监控数据与BIM模型数据映射，虚拟和现场摄像头不能协同联动的难题。通过智慧图纸技术和BIM孪生数字技术将很好的解决这一难题。

一、工程概况

本文应用的项目是津西体（挂）2020-012号地块项目。项目位于天津市河西区天塔街道，建筑面积18.4万平方米，包含住宅和学校。工期为834日历天。于2021年1月引进智慧工地BIM技术系统至今，应用效果良好，取得成果显著。

二、智慧图纸系列技术

在5G通信技术的加持之下，传统的图纸有了更直观、更立体的表现形式。“智慧图纸”系列技术是在BIM的基础上，在二维图纸与三维设计模型的基础上，通过编写代码将Revit、3Ds MAX、Unity 3D、Xcode等多种工具之间的信息串联打通，进而研发出移动端APP。

通过实践，智慧图纸系列技术融合二维码、AR增强现实、AI识别、MR混合现实等先进技术，形成系列“BIM+”创新实用技术。历经三代发展形成二维图纸三维可视化技术、图模一体化技术、MR混合现实技术。

（1）二维图纸三维可视化技术

基于BIM+AR增强现实“二维图纸三维可视化”专用APP，形成智慧图纸1.0技术，具备基于手机等智能终端“扫一扫”获得BIM信息模型，“点一点”查看标准规范等实用建造功能，创新出BIM快捷获取与智慧应用手段。

（2）图模一体化技术

将BIM三维模型导入智慧图纸软件，通过后台开发，实现触控电子施工图纸任一区域，自动虚拟出此位置三维空间的功能，通过触控屏幕可以实现模型缩放、旋转、分解、调取构件信息等功能，同时通过漫游可以直观的观看此位置各专业管线排布情况，为工地全员打造了一个可视化技术交流平台，辅助一线工人快捷掌握正确的建造方案，避免了因施工错误造成的返工拆改，为提高建造品质和节约建造成本提供了有效支持。

（3）混合现实技术（MR）

混合将MR混合现实技术引入施工现场，把仿真的建造结构缩放比例，放置在空中去演绎，在建筑建造前就将设计方案展示在人们眼前，利用平板电脑内置，通过平板视口旋转和人员走动实现在机房内轻松漫游，达到身临其境的效果。

工程人员不再需要在安装过程中查看设计图纸，和定位物理世界的参考轮廓，通过APP可即刻查看到虚拟管道及其详细的测量值，并以高精准度安装管道；此外，周围正在进行的施工项目都可以一目了然，能快速识别潜在的施工冲突。同时通过点击构件能够轻松获取构件信息，进一步降低了获取设计方案、施工要求的难度，为行业正向设计成果表达、传递提供了原创解决方案。

三、BIM数字孪生技术

为加快信息技术融合发展，大力推广BIM技术，实现创新融合，5G视频+BIM数字孪生系统融合现场监控视频和BIM模型，实时获取物理摄像头空间定位、角度与焦距信息，映射至BIM模型虚拟摄像机，通过空间位置算法计算虚拟摄像机位置与角度，使真实场景与BIM模型视角重合，实现企业与项目基于统一的BIM模型进行技术、生产数据的统一共享与业务协同。

（1）BIM技术

BIM以建筑工程项目各项相关信息数据作为基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM应用在我国已有10多年了，随着BIM标准的不断建立和完善，各地政策的持续推进，BIM已成为建筑业发展中“智慧”、“智能建造”、“数字化”、“信息化”等关键词的代表技术，正不断在各领域、各环节释放其价值。而所谓的数字孪生，是充分利用物理模型和利用互联网、传感器的技术采集全生命周期的运行历史等数据，把多学科、多物理量、多尺度、多概念的仿真过程。数字孪生城市建立，意味着新一代信息技术在城市建设中更加广泛和深入的应用。BIM在其中发挥了不可替代的作用。

（2）视频监控

在复杂的施工现场，视频监控可保障施工质量和施工人员的人身安全，监控建筑材料、设备等财产；视频监控可以对分散的建筑工地进行统一管理，避免使用人力频繁的去现场监管、检查，减少工地人员管理成本，提高了工作效率。

通过视频监控系统可及时了解现场施工实时情况，施工动态与进度，企业还可以通过远程的方式对重点项目进行监管。

（3）实现效果

①正向、视频与BIM联动

项目管理人员操控物理影像视角，系统自动加载当前物理画面所对应的BIM模型视角，查看实时视频信息与BIM理论模型信息差异，标注真实发生的数据进入理论模型内，丰富BIM模型内部数据和信息使其更接近真实模型，为下一步工序安排提供有效数据。

②施工过程资料信息与BIM关联

根据需要对重点环节、关键部位建造过程的视频图像信息、物资进出场和检验批信息、质量验收信息等相关资料与BIM模型对应构件关联，真正做到施工过程数据广连接、可追溯。

③逆向，BIM模型溯源施工过程

无论是施工过程还是运维阶段，操作BIM模型视角，系统可自动加载同视角过程影像图片信息和数据，方便检索查找施工过程信息，为质量、安全提供快速溯源帮助。

同时，通过BIM模型于生产进度信息、过程视频监控信息及其他文字图片等进行关联，按照生产实际需要，实现重点环节、关键部位工程质量影像等留存与查看。

结束语：随着BIM技术的发展，BIM技术也逐渐从施工阶段为主的应用向全生命期应用辐射。BIM作为载体，能够将建筑在全生命期内的工程信息、管理信息和资源信息集成在统一模型中，打通设计、施工、运维阶段的业务分块割裂，解决数据无法共享的问题，实现一体化、全过程应用。BIM数字孪生技术拥有更好更完善的设计理念，能更加精确的估算成本和时间，以及更快速的建筑生命周期时间循环。BIM技术与项目管理系统的集成应用，为施工提供参考，同时信息迅速的传达，提高了工程项目管理过程中的各业务单元之间的数据集成和共享，有效促进技术、生产和商务三条管线的打通与协同，减少返工，降低成本，提高质量，大大降低执行的风险。

参考文献：

[1]王彤，陈科.基于BIM技术的智慧工地建设技术应用.工程技术，2022年1月第49卷第1期.

[2]常红宾，季华卫，刘益安，张继龙.基于BIM与AR的智慧图纸技术研究与应用.施工技术，2019年6月第48卷 增刊.