可視化動態監控智慧橋梁預制場研究

盧小剛，何 濤，楊杰夫

(四川交投建設工程股份有限公司，四川成都 610041)

近年來，隨著我國基礎設施大量建設，公路交通行業也得到了長足的發展。大型橋梁工程的施工一般采用預制梁場施作，因此，橋梁施工現場預制梁場的管理成為預應力橋梁工程建設中重要一環[1-3]。

可視化(Visualization)的含義是指利用計算機的圖像處理技術，將抽象數據轉換成可以顯示在電子屏幕上的直觀描述的圖形或圖像，最后再對其進行交互處理的理論、方法以及技術[4-5]。隨著可視化智能技術的發展和成熟，開發可視化系統，并將可視化技術應用到工程實踐中的時機已經成熟。利用BIM技術模擬橋梁預制場，將建筑物或結構物及施工現場3D模型三者和施工進度進行鏈接，并且將其與施工源、安全質量及場地布置等工程信息集成為一體，實現施工進度、計劃、安全、質量和場地布置的BIM信息的集成管理[6-10]。

1 工程概況

本文依托四川成樂高速公路擴容建設青龍場至眉山試驗段青龍梁場(以下簡稱“青龍梁場”)，采用梁場可視化動態監控技術，利用可視化的特點提高梁場的管理水平，致力于打造“智慧梁場”。成樂擴容建設項目部安裝視頻會議系統，并與公司及業主公司視頻會議系統對接。同時，在重要工程、工區、臨時場站以及互通等施工點安裝攝像頭，通過視頻監控系統實時掌握現場施工情況，且可通過智慧工地手機APP即可隨時隨地觀察現場施工進度情況(圖1)。

圖1 青龍梁場三維場景

2 建設方案

可視化動態監控智慧橋梁預制場總體建設框架如圖2所示。

圖2 總體建設框架

2.1 可視化梁場

通過GIS軟件系統和項目設計圖紙及相關的地形圖，再通過3D軟件建模、構建，最后形成3DGIS和BIM，完成地形和BIM建造后，數據驅動模型則需要靠后期程序驅動模型并加載模型，流程圖如圖3所示。

圖3 建模流程展示

針對于GIS軟件必須具有完善的、可伸縮的、面向服務的系統架構，具有強大的空間分析和地理圖層管理功能，能夠支持大規模地形的下載需求，能夠支持多種模型格式，具有標準、開放和互操作性。對于建模軟件必須具有加載大規模地形且響應速度較快，能打開多種格式并能導出同一種支持軟件編程控制的模型文件。對于模型編程控制軟件必須具備單個場景加載速度快，針對大型地形場景加載速度適度且易編程控制，生成GIS和BIM模型能很好控制。

可視化梁場采用Unity3D技術實現真實梁場場景布局展現，為梁場提供專業的信息化、可視化服務，節約成本、提高產品質量，提高管理效率。使施工生產過程更加科學、高效、環保的標準化建設理念。箱梁工序模擬圖以及空心板工序模擬如圖4所示。

圖4 工序模擬

2.2 生產進度

依托BIM模型對生產進度整體進行管理，通過對比分析，管理者可以及時掌控梁場生產進度，當實際生產數量落后于計劃數量時及時調整資源配置、優化施工組織。預制梁場梁片生成計劃數量與實際數量對比如圖5所示。

圖5 預制梁場梁片生成計劃數量與實際數量對比

2.3 追蹤溯源

在可視化信息管理系統中，系統根據現場人員上報的進度信息進行數據整合，為已預制梁體生成一張寫入了架設位置、編號、類型、長度、混凝土強度、綁扎日期、立模日期、澆筑日期、張拉日期、灌漿日期、現場負責人、現場監理、設計單位、建設單位、監理單位、施工單位等信息的二維碼。該二維碼采用戶外防水材質，避免下雨天被打濕，具備了抗損性強的特點。梁體二維碼如圖6所示。

圖6 梁體二維碼

2.4 車牌識別系統

運用物聯網和移動互聯網技術，青龍梁場大門實施梁場進出車輛動態管理制度，每一輛進出車輛都要通過車牌識別系統。當車輛經過時，架設攝像頭會捕捉到車輛的畫面信息，系統通過車牌識別程序提取車輛的車牌信息，并發送放行的指令。車牌識別系統硬件安裝完成現場如圖7所示，梁場現場視頻監控如圖8所示。

圖7 車牌識別系統硬件安裝完成現場

圖8 梁場現場視頻監控

2.5 視頻監控

在具備取網條件下的施工點現場安裝視頻監控系統，實現施工現場安全的實時監控，保證工程施工質量，降低甚至杜絕工程事故的發生。可以有效增加施工中的管理手段，大幅提高預制梁場管理效率，有利于及時掌握各個工地現場第一手的工程建設情況，為指揮中心提供第一手的資料。方便管理者作出及時、準確的決策，確保項目建設的順利進行，實現項目建設的現代化管理模式。制梁區監控畫面如圖9所示。

圖9 制梁區監控畫面

2.6 安全質量管理

傳統的項目現場安全質量管理模式很可能因現場作業人員的原因導致部分問題無法得到及時有效的解決，后期責任往往難以追溯。在采用可視化動態監控智慧橋梁預制場系統的情況下，工程項目的質檢人員和安全員在現場發現問題后，隨即通過手機上傳到云端記錄。與此同時，相關負責人將會即時收到質量安全的問題提醒，并需要按時按規定整改，并在整改后及時上傳照片及整改描述。此外，項目管理層也可以隨時隨地通過PC端、Web端以及手機端進行整改問題的調取和檢查，實現了質量安全問題全過程透明化。安全檢查整改、整改回復、安全檢查消息如圖10所示。

圖10 安全檢查整改、整改回復、安全檢查消息

2.7 拌合站管理

(1)拌合站數據自動采集。用于對拌合站中材料配合比、拌合站的工作運行情況數據自動采集并保存至數據庫中，顯示相關數據，對不合格數據進行警示報警提醒。管理人員收到提醒信息后，可迅速做出響應，以此加強拌合站的管理。拌合站自動數據采集流程如圖11所示。

圖11 拌合站自動數據采集流程

(2)地材入庫數量統計。對拌合站進出的地材、水泥、粉煤灰等材料進行管理，通過地磅數據自動采集(不具備自動采集條件采取人工錄入)集成，系統自動記錄材料數量等信息，形成材料出入庫臺賬，且具備查找功能，從而提高拌合站對材料管理。

(3)材料消耗對比。利用自動采集拌合站入庫材料數量和生產數據進行質量監控管理、入庫與消耗對比，監控材料使用情況，從而保證生產質量，降低不合格率從而提高生產效率。混凝土拌合站動態管理如圖12所示。

圖12 混凝土拌合站動態管理

3 結論

通過工程實踐，BIM可視化技術具有以下優勢及特點：

(1)可視化梁場采用Unity3D技術實現真實梁場場景布局展現，為梁場提供專業的信息化，可視化服務。

(2)采用物聯網和移動互聯網技術，梁場大門實現進出車輛動態管理。

(3)通過對橋梁預制梁場應用可視化動態監控技術，大大提高了梁場生產、安全、材料消耗信息傳遞的及時準確全面性，從而系統的提高了梁場現場管理的效率，實現了預制梁場管理工作的科學化、標準化以及智能化的目標。

該技術對類似工程具有較廣的推廣前景。