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摘 要; 为了推动 BIM技术在矿山工程建设中的应用,对 BIM技术的特点进行了概述,对 BIM 技术在矿山工程建设中的运用现状进行了总结,提出了推动 BIM技术在矿山工程建设中应用的措 施———制定统一数据存储格式、实现矿山数字化建造信息全生命周期的迭代和共享,融合智能信息技 术、形成基于 BIM技术的矿山数字化系统,建造应用生态结构,通过 BIM技术加强矿山工程施工进度 管理,通过 BIM技术加强质量、安全的管理及生产运营的智能化管理,实现数字矿山的建设和发展。
关键词 BIM技术 矿山工程建设 三维设计 数字化
BIM技术是一个智能化、数字化的仿真模拟系统,中文意思为建筑信息模型,这一概念由美国乔治亚理工大学的查克伊士 曼博士在 20 世纪 70 年代提出,并且在上世纪 80 年 代以后得到高速的发展,被定义为是由充足信息构成 以支持新产品开发管理,并可由计算机应用程序直接 解释的建筑,它以三维数字技术为基础,生成可交换、存储、管理的数据模型[1] 。 随着计算机技术的不断进步,BIM技术在矿山工 程建设中的应用深度在不断推进。将该技术用于矿 山工程建设中,可以实现矿山工程建设各阶段工作的 仿真模拟,使得参与各方第一时间发现设计、施工等 工作中存在的问题和不足,并马上采取有效措施进行 优化,从而大幅度提高矿山工程的建设效率与质量。
1、BIM技术在智慧化矿山的应用
1.1 BIM 技术在智慧化矿山建设中的愿景
在信息时代到来以后,BIM 技术的发展迅速,已然被应用在 各类工程领域,从本质上来看,计算机技术是 BIM 技术发展的 基础,在矿山工程领域,BIM 技术的应用就是通过专业建筑信息 模型的创建,来实现全部矿山信息的共享和集成,在专有模型的 基础上辅助矿山各种开发作业的实施。具体的应用中,BIM 技术 经由模型的构建,也就可以通过数字信息的方式来对矿山工程 现场的真实情况加以模拟,与常规的技术相比,BIM 技术具有突 出的可视化、协调性和模拟性、优化性特征 [1]。现阶段,随着智 能化技术的日渐发展,BIM 技术与智能技术的高度结合使得智 慧矿山概念提出,且有越来越多的矿山企业开始了智慧矿山建 设,未来势必在矿山企业中建成生产管理中心、矿山安全中心、 生产控制中心、运维保障中心和运营管理中心等多个模块,促进 矿山企业生产的高效实施。
1.2 综合信息集成中心的关键支撑
经由 BIM 技术所建设的智慧矿山中,主要包含了固定资产 网、工业设备管网、生产运维管理网三大信息网模型,固定资产 网的建设中,主要是利用 BIM 技术相关软件,经由信息建模方 式来对矿区现场的场区大场景、建筑设施小场景、室内局部场 景、地下设施管网、巷道布置等不可见场景开展全面模拟 ;工业 设备管网可以实现设备模型的动态运行展示、动态监测数据展 示、安全预警结果显示、维护和保养状态等信息的实时显示和传 输 ;生产运维管理网下,矿山安全生产监控、全场视讯管理和安 全巡检管理 [2]。总之,这三个信息网是支撑智慧矿山各方面生产 目标实现的切实基础和保障,只有在这些信息网基础上,才能够 实现空间 BIM 数据、生产运行数据、业务数据的全面集成,实现 这些数据与真实矿山环境内的数据孪生,进而达到多维空间信 息的共享联动、直观映现和动态空间的目标。
1.3 BIM 技术建设规划业务架构
智慧矿山建设从下到上包含了多个层级,这些不同层级之 间保持着相互之间的配合,底层信息控制域主要负责的是信息 的向上采集与向下控制,主要为各类传感器与设备厂商 ;信息 融合域在智慧矿山中主要是对所采集的信息进行过滤、存储、索 引与汇总,主要为云计算及各类软件提供商 ;信息应用域内包 含有多个的子系统,比如,资产管理系统、安全生产管理系统等 均是其中的重要构成,这些不同层级之间的构成,使得矿山现场 的信息采集和数据处理、决策支持等更为便捷且高效。
2、矿山工程安全管理BIM技术的优点
2.1 模拟化
任何的矿山工程现场作业实施中,所面临的环境条件都是 十分复杂且恶劣的,如果利用传统的人工作业方式,工程现场很 多的安全隐患并不能完全消除,后续施工作业进行的过程中常 常会出现各种的安全事故,而 BIM 技术下,因为这一技术的模 拟性特点突出,完全可以在建模的过程中来对矿山工程现场的 真实情况加以还原,密切监测矿区周边的环境变化。因此,智慧 矿山建设中的 BIM技术可以消除在矿山现场所存在的各种安全 隐患,及时根据不安全因素的信息分析,来制定可行的安全防护 对策,使得各项的施工作业都可以安全、高效实施 [3]。因此,智 慧矿山中的各方面安全问题,几乎都可以利用 BIM 技术来加以 解决。在正式的施工作业之前,首先对矿山工程中危险系数较高 万方数据 70 Computer automation 计算机自动化 的准备工作加以全面模拟,比如,脚手架搭设方面,完全可以通 过 BIM 模型来提前开展搭设模拟,判断所制定的搭设方案中是 否存在安全风险,当然,一些危险系数相对较高的设备操作同样 可以利用 BIM 技术来模拟,比如,针对矿区工程现场的悬挑梁 搭设和吊篮施工,经由提前模拟,也就可以使得后续的施工作业 能够顺利开展。矿区工程现场的 BIM 技术安全管理中,经由对 矿区现场和周边环境的 4D 或者 5D 模拟,也就可以对工程项目 实施的全过程开展相应的管控,通过三维图形和一维数据的有 效融合,不仅可以对每个环节的工程量加以精准计算,更可以解 决各个环节工程施工作业中的质量、安全等问题。
2.2可视化
BIM 技术同样具有可视化的特征,这一特征具体表现在利 用 BIM 技术所创建的三维模型中,因为在该模型中不仅包含 了智慧矿山的物理信息,更是涉及了矿上工程现场的其他功能 信息,在该模型中,相关施工人员、管理人员都可以在该模型 中调取其中的关键信息来进行相应的工程设计和施工优化,经 由不同部门和岗位人员的信息共享,也就可以提前安排好工程 现场关于安全方面的工作,且进行安全防护设施的布置 [4]。可 视化功能下,可以在模型中整合矿山现场的全部信息来进行全 过程施工的模拟,也就可以提前识别出潜在的风险并与其他相 关部门配合,最大程度上针对矿山工程建设施工中的潜在风险 种类和分布情况,制定一套对应的安全管理方案。现阶段的智 慧矿山领域,可视化软件中应用较多的是 3DS Max、Rrtlan-tis、 AccuRender 和 Lightscape,经由这些专业软件的辅助,也就可以 自动对矿山工程中的矿体、设备三维图形关系加以精准显示,减 少各类安全事故的发生。
2.3优化性
矿山工程领域的安全管理工作难度系数较大,在实际的管 理工作进行中,因为现场所包含的安全隐患异常多,为促进各项 作业的安全、高效实施,工程企业必须要将安全管理工作放在首 要位置,全面推进安全管理工作的全面落实。智慧矿山下的安全 管理工作,同样可以有效发挥 BIM 技术的优化性优势,不断在 工程项目实施的过程中加以细节处理和优化,保持工程不同部 门之间的协调性。
3 总 结 ;BIM技术在矿山工程行业中的普及还有相 当长的一段路要走,横梗在这两个学科体系之间的最 大障碍往往不是技术性的,而是在思想领域如何认同 和交融的问题。在矿山工程施工管理中使用 BIM技术,不仅 可以确保矿山工程施工顺利开展,也可避免施工作业 风险。要推动 BIM技术的应用,务必从矿山工程建 设设计、施工的特点和难点出发,针对问题进行分析 与总结,从而推动我国矿山工程建设的可持续发展。
参 考 文 献 [1] 张佼,赵康.基于 BIM技术的智慧化矿山建设内容[J].陕西煤 炭,2019(5):57-60.
[2] 刘占省,赵雪峰,周君,等.BIM技术概论[M].北京:中国建筑工 业出版社,2016:13-14
[3] 王君.探讨 BIM技术在智慧矿山建设中的应用[J].中小企业管 理与科技,2020(6):181-182.