基于BIM 技術的智慧工地系統(tǒng)在項目建設管理中的應用

王 飛 張 勇 姚海建

（南通五建控股集團有限公司，江蘇 南通226499）

1 智慧工地及BIM 技術概述

智慧工地是指運用信息化手段，通過BIM技術對工程項目進行精確設計和施工模擬，圍繞施工過程管理，建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產、科學管理的施工項目信息化生態(tài)圈，并將此數據在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下與物聯(lián)網采集到的工程信息進行數據挖掘分析，提供過程趨勢預測及專家預案[1]，實現(xiàn)工程施工可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平，從而逐步實現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造。

2 工程概況

工程為紫瑯湖2 號地塊辦公樓項目，總建筑面積為12 萬m2，地下結構部分為4.6 萬m2，體量及施工難度較大。項目地點位于南通新區(qū)中央創(chuàng)新區(qū)，臨近紫瑯湖公園，環(huán)境污染控制及其嚴格，工程設計的專業(yè)門類眾多，包括土建、通風、裝飾、安裝、消防、鋼結構、人防、智能化、幕墻、室外配套等多個專業(yè)工程，交叉作業(yè)多，場地狹小，施工組織復雜。項目擬申報江蘇省標化工地，對工地現(xiàn)場的施工管理有較高要求。

為應對復雜的工程建設問題，提高工地現(xiàn)場智慧化管理水平，項目將信息管理平臺、智能技術、BIM技術、智能設備應用到建筑施工現(xiàn)場，提升工程管理效率，在此基礎上構建“工程項目部、企業(yè)總公司、政府主管部門”三級聯(lián)動信息共享的智慧管理模式，從而提高三級聯(lián)動的精細化管理、實時化協(xié)作、高效化監(jiān)管，實現(xiàn)建筑工地實時、安全、現(xiàn)代化的管理目標。

3 智慧工地系統(tǒng)在項目建設管理中的應用

3.1 施工初期工程量快速統(tǒng)計

在施工前期中，合理布置施工現(xiàn)場，對綠色施工管理，節(jié)約成本，減少安全隱患，提高項目效益有著重要作用。本項目施工場地比較寬裕，工期較緊，施工難度大，施工前對現(xiàn)場機械等施工資源進行合理的布置比較重要。利用基于BIM技術的智慧工地系統(tǒng)進行立體施工規(guī)劃，輕松、準確的進行施工布置策劃，解決二維施工場地布置中難以避免的問題?，F(xiàn)場道路，材料堆場、塔吊、臨邊防護、大門、加工棚等，檢驗施工場地布置的合理性，根據施工現(xiàn)場情況優(yōu)化場地布置，并得出措施項目清單。

本工程體量大，單體多，工期非常緊，要想在有限時間內保質保量完成施工任務，必須從施工全過程角度出發(fā)考慮施工場地布置方案，根據施工進度推進，針對不同施工階段進行場地布置，減少二次搬運，保障工程進度。首先建立帶有場地布置的BIM模型，將模型進行施工模擬，找到產生沖突的關鍵位置。根據進度，演示場地內的永久、臨時建筑、材料堆場、施工機械運行等過程中的沖突，選出布置找出解決的最佳方案，出具施工場地平面布置圖。合理進行施工平面布置和施工交通組織，避免現(xiàn)場混亂。

圖1 臨時設施布置及工程量統(tǒng)計

3.2 智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可同時監(jiān)測濕度、PM10、風速、溫度、風向、噪聲、PM2.5 七項指標，系統(tǒng)全天候全自動24 小時365 天持續(xù)不間斷工作。具有故障提示報警功能，配備LED 顯示屏，實時顯示現(xiàn)場數據，一目了然。

系統(tǒng)收集現(xiàn)場監(jiān)測數據后可實時無線傳輸至云平臺，當超過額定標準值時，系統(tǒng)會實時預警?？膳c噴霧系統(tǒng)聯(lián)動，當超過額定標準值時，噴霧系統(tǒng)自動啟動。多客戶端（PC、微信、APP）遠程控制，可自行設置LED 屏幕顯示內容，設置聯(lián)動參數。

3.3 遠程視頻監(jiān)控“智慧應用”

遠程視頻監(jiān)控“智慧應用”是運用智能視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場異地監(jiān)控、遠程控制。該系統(tǒng)可查看工地實時、歷史視頻。在建筑工地塔吊、配電室、通道、辦公區(qū)、生活區(qū)、出入口、材料堆場、圍墻等配置高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以直觀的了解建筑工地現(xiàn)場各區(qū)域的詳細狀況，可以提前發(fā)現(xiàn)安全隱患并及時處理，從而最大限度的確保工人的安全，避免發(fā)生生產安全事故。系統(tǒng)可將視頻數據上傳到云平臺，可供政府主管部門隨時訪問查看現(xiàn)場實時狀況。

圖2 揚塵噪音監(jiān)測系統(tǒng)

圖3 現(xiàn)場安裝位置

表1 噪音監(jiān)測系統(tǒng)管理

表2 水污染監(jiān)測系統(tǒng)管理

3.4 智能設備監(jiān)測系統(tǒng)

（1）塔吊監(jiān)測系統(tǒng)對塔吊司機的操作行為進行實時記錄，能夠完成對塔機重量、力矩、幅度、高度、回轉角度、風速、異常、傾角等數據的監(jiān)測、記錄、報警、存儲。司機通過人臉識別方式專屬身份識別，識別通過后方可啟動塔吊。

系統(tǒng)可實現(xiàn)對塔機運行狀態(tài)異地監(jiān)控、遠程控制，通過GPRS 進行遠程數據傳輸，并與BIM模型數據作對比，若運行時發(fā)生異常情況，異常數據將及時發(fā)送到云平臺。塔機監(jiān)控系統(tǒng)力矩或重量傳感器一旦被短接或出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將進行記錄，且發(fā)出報警信號。系統(tǒng)在當群塔作業(yè)時，能夠提供防碰撞檢測功能。

（2）施工電梯運行監(jiān)測系統(tǒng)集成了超重報警、超人數報警、超速報警（防墜）、高度限位報警、門鎖開關異常報警、傾斜報警、黑匣子數據記錄、遠程監(jiān)控等功能，真正實現(xiàn)了升降機的全方位安全監(jiān)管。

采取司機身份識別系統(tǒng)，司機通過人臉識別方式專屬身份識別，識別通過后方可啟動電梯。系統(tǒng)可實現(xiàn)對電梯運行狀態(tài)異地監(jiān)控、遠程控制，若運行時發(fā)生異常情況，異常數據將及時發(fā)送到云平臺。

3.5 危大工程管理“智慧應用”

在施工現(xiàn)場部分危險區(qū)域如高層臨邊、預留洞口、電梯井等區(qū)域設置管制報警器，當現(xiàn)場人員靠近時報警器自動開啟燈光并發(fā)出報警聲音，提醒現(xiàn)場人員，報警信息通過內置的無線網絡即時上傳至云平臺，提醒管理人員及時處理，大大降低此類安全事故的發(fā)生風險。

圖4 管制區(qū)域報警器

3.6 裝配式構件運輸、安裝方案的信息化控制

通過構件的預埋芯片，實現(xiàn)基于構件的設計信息、生產信息、運輸信息、裝配信息的信息共享，通過安裝方案的制定，明確相對應構件的生產、裝車、運輸計劃。依據現(xiàn)場構件吊裝的需求和運輸情況分析，通過構件安裝計劃與裝車、運輸計劃的協(xié)同，明確裝車、運輸構件類型及數量，協(xié)同配送裝車、協(xié)同配送運輸，保證滿足構件現(xiàn)場及時準確的安裝需求。

4 結論

隨著智慧工地系統(tǒng)在項目建設管理中應用的逐漸廣泛，伴隨BIM 技術、智能系統(tǒng)的不斷發(fā)展，未來智慧工地系統(tǒng)的技術將更加先進、功能更實用、管理更智能。通過智慧工地云平臺的應用，項目安全管理、質量管理、進度管理的相關信息化數據可準確全面的展示施工現(xiàn)場的管理效率，經大數據綜合分析，生成環(huán)境、質量、進度、安全等管理指數，實現(xiàn)工程管理的科學性和可靠性。