淺談水資源配置工程BIM+GIS實施應用

王佐奇，曾凡杜，李祚全

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙410004）

1 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程是國務院批準的《珠江流域綜合規(guī)劃（2012—2030年）》提出的重要水資源配置工程，也是國務院要求加快建設的全國172項節(jié)水供水重大水利工程之一。工程由輸水干線、深圳分干線、東莞分干線和南沙支線組成，輸水線路總長度113.2 km。實施該工程可有效解決受水區(qū)的缺水矛盾，提高供水安全性和應急備用保障能力，適當改善東江下游河道枯水期生態(tài)環(huán)境流量，對維護廣州市南沙區(qū)、深圳及東莞市供水安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

珠江三角洲水資源配置工程土建施工A4標起點為佛山市順德區(qū)勒流街道的LG05#工作井，線路向東布置，在龍洲公路南、北側(cè)各布置一條輸水隧洞，穿過佛江高速南水立交，并在倫教街道仕版村附近設置順德應急分水口，線路向東南從下穿廣州繞城高速，至LG08#工作井。

2 技術路線與目標

1）通過參數(shù)化建模和傾斜攝影形成BIM+GIS基礎模型，基于模型輕量化技術和C/S架構(gòu)研發(fā)BIM+GIS支撐平臺，作為可視化應用和多源施工信息的載體。

2）通過UBW、自動化監(jiān)測、高清視頻監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)技術手段布署智慧工地監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對施工數(shù)據(jù)的自動采集與傳輸。

3）通過編碼體系將施工數(shù)據(jù)、管理行為與BIM模型進行關聯(lián)與融合，搭建基于BIM+GIS的智慧工地集成平臺，實現(xiàn)施工全過程可視化動態(tài)監(jiān)管。

3 施工BIM編碼體系

為保證施工過程中的項目管理行為和智慧工地系統(tǒng)自動采集數(shù)據(jù)與BIM模型一一對應、自動關聯(lián)，項目BIM團隊制定了一套涵蓋進度、質(zhì)量、安全、成本的項目管理全要素信息編碼庫。

BIM模型編碼以模型構(gòu)件為對象，按不同專業(yè)歸類，同時考慮施工區(qū)段和流水作業(yè)劃分，細分到單元工程，為構(gòu)件級的精細化管理奠定基礎。見圖1。

圖1 施工BIM編碼體系

4 BIM+GIS基礎模型

為實現(xiàn)不同專業(yè)間的協(xié)作，提高操作效率，BIM團隊首先確定建模規(guī)則，統(tǒng)一建模基準，設置共享參數(shù)。然后根據(jù)建模規(guī)則與統(tǒng)一編碼體系建立構(gòu)件屬性信息完備的土建工程、機電工程、預埋件和場地布置BIM模型。見圖2。

圖2 工作井BIM基礎模型

同時收集地理信息，附加施工區(qū)域外擴200 m傾斜攝影數(shù)據(jù)，形成輸水工程全線GIS模型，定期更新。見圖3。

圖3 輸水工程GIS模型

5 基于BIM+GIS的智慧平臺

針對工程特點，部署B(yǎng)IM+GIS實施，包括監(jiān)控中心、空間人員定位、智能門禁、全景視頻監(jiān)控、施工智能用電監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、盾構(gòu)監(jiān)控、龍門吊監(jiān)測、攪拌站監(jiān)測、車輛進出管理、運輸車輛監(jiān)測管理、試驗室監(jiān)控等13項子系統(tǒng)，對施工全過程進行全方位的監(jiān)控與信息采集。

本文重點介紹其中的工作井人員定位實施方法。

建設工程洞內(nèi)及室外一體化無線網(wǎng)絡定位系統(tǒng)，地面工程采用智能安全帽做人員區(qū)域定位，地下隧洞工程（暫定關鍵線路區(qū)段）采用UWB精準定位，實時精準定位、管理。

建立工作井洞內(nèi)及室外一體化無線網(wǎng)絡定位系統(tǒng)，地面工程采用智能安全帽實現(xiàn)人員區(qū)域定位，通過BIM平臺實時掌握工人所在工作區(qū)域信息；地下隧洞工程（暫定關鍵線路區(qū)段）采用UWB精準定位，通過BIM平臺實時掌握人員精準定位信息。要求定位軟件的數(shù)據(jù)集成到BIM智慧工程平臺，實現(xiàn)對地下工程的臺車、電瓶車、施工設備及人員、進行定位管理，實時定位、軌跡跟蹤等功能。見圖4。

圖4 基于BIM的工作井人員定位系統(tǒng)

UWB方案通過地面設備連接4G信號后，能夠通過定位設備與設備之間形成自組網(wǎng)絡，給地下定位設備提供傳輸信號，實現(xiàn)人員定位信息與BIM平臺之間的數(shù)據(jù)傳感。部署過程不需要依靠外部網(wǎng)絡設備（如AP、網(wǎng)線）來提供網(wǎng)絡運行環(huán)境（達到全程無線），且定位基站天線內(nèi)置，減少對施工的影響。

基于BIM的人員定位系統(tǒng)特點：

1）唯一ID識別。人員、車輛、工程機械安裝佩戴微型標簽（區(qū)域定位為智能安全帽），在此定位物聯(lián)網(wǎng)每個標簽都有唯一ID。定位標簽具備一鍵報警功能。數(shù)據(jù)與BIM模型、BIM平臺關聯(lián)。

2）全局位置顯示。監(jiān)控室可實時顯示數(shù)萬個標簽的實時定位。

3）實時軌跡跟蹤。場內(nèi)的人員、車輛、工程機械的活動位置可以以軌跡的形式顯示，方便進行人員管理，對危險行為及時進行控制?；顒游恢煤蛙壽E可以通過BIM平臺展現(xiàn)。

4）歷史數(shù)據(jù)回放。系統(tǒng)存儲歷史位置數(shù)據(jù)，可回訪查看關鍵時間人員的動態(tài)情況。

5）電子圍欄報警。軟件輕松劃定安全區(qū)電子圍欄，警報區(qū)和禁區(qū)電子圍欄，進入便觸發(fā)相應級別的報警。電子圍欄基于BIM模型劃分，實現(xiàn)虛擬監(jiān)控。

6 結(jié)語

珠江三角洲水資源配置工程基于BIM+GIS的實施方案已全面鋪開，已完成編碼體系建立、精準建模、BIM+GIS支撐平臺的研發(fā)及上線、智慧工地物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的部署，智慧工地信息門戶也已研發(fā)并上線。目前已實現(xiàn)施工數(shù)據(jù)的自動化收集、施工過程全要素管理，獲得了建設單位和監(jiān)理的充分認可。下一步將在已有成果的基礎上，繼續(xù)開展數(shù)據(jù)挖掘、施工態(tài)勢分析、智能預警等工作，為打造新時代生態(tài)智慧水利工程賦能。