基于BIM的施工現場再生資源管控系統

陳金勇 于 進 陳 駿 袁東輝 李 聰

中建三局第一建設工程有限責任公司，湖北 武漢 430041

隨著國家管控的加強，綠色施工的發展受到社會各界的關注，再生資源在施工場地得到了廣泛的應用，而再生資源的利用給項目帶來的效益需要用到大量的數據來計算[1]。傳統方式是管理人員定時定點人工抄表，再通過復雜的人工計算得出，其各項指標數據來源的真實性和準確性可信度不高。中建三局第一建設工程有限責任公司研究人員針對人工統計數據容易帶來誤差的問題，進行了智能水電數據統計系統的開發，將BIM技術與綠色施工技術相結合，建立了再生資源數字化管控系統，實現了自動分析再生資源設備的節水節電量，極大地提高了工作效率，為項目綠色施工效益的分析提供了參考。

1 系統簡介

基于BIM的施工現場再生資源管控系統在再生資源設備處設置智能水、電表計量，將用水用電量通過無線網絡傳輸到再生資源管控系統平臺，并通過數據預設，與傳統市政電力設備和用水設備對比，自動計算出使用再生能源節約的電能和水資源，實現了數據與平臺的聯動。利用BIM模型動態顯示再生資源設備的布置點，設備數據異常時可以發出警報，管理人員通過平臺和手機APP對再生資源設備進行管理，同時可在手機APP和電腦平臺查看實時分析結果，并可將統計分析結果打印輸出，實現再生資源的數字化管控。

2 系統特點

2.1 自動計算節水節電量

給太陽能、風能、空氣能等再生資源設備配備獨立智能電表計數，給非傳統水源包括雨水回收利用、地下降水回收利用和三級沉淀池系統出水口設置獨立的智能水表，實時監測各個再生設備的用水用電情況，并將數據通過網絡傳輸至基于BIM的再生資源數字化管控平臺，通過數據預設，與傳統用水用電設備對比，自動計算出使用再生資源節約了多少水資源和電能，并形成表格。表格數據包含水電表讀數、節約水電量、節約水電量累計、節約水電費累計，同時可在電腦端和手機APP端查看各項數據。

2.2 利用BIM技術實施動態管理

基于BIM的再生資源管控平臺將BIM模型導入管理平臺，通過3D動態模型顯示各再生能源設備的布置點。當數據異常時，設備所在位置將在3D模型中高亮顯示，并且在電腦平臺和手機APP上發出報警信號，管理人員可通過3D模型查看設備具體位置，采取切斷保護、遠程控制開關等措施，防止意外發生。

2.3 可自行選擇再生資源模塊

基于BIM的再生資源管控平臺設置了6個模塊，包括太陽能、風能、空氣能、雨水回收利用、地下降水回收利用和三級沉淀池系統。這6個模塊在平臺上均有單獨設置頁面，均可以單獨點開查看，其數據分析表格均可以單獨下載，管理人員可根據項目實際情況選擇需要的模塊。

2.4 節省勞動力

基于BIM的再生資源管控平臺通過智能水電表對再生資源設備的用水用電量進行實時監測，可通過數據預設自動分析節水節電量，數據準確，分析結果可靠，而且不需派專人到現場讀取水電表數據，隨時可查詢節水節電量，極大地節省了勞動力，實現了再生資源的數字化、智能化管控，符合綠色施工發展的要求。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準備—平臺與智能設備關聯—數據統計分析—成果導出—設備拆除、周轉使用。

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

第一，平臺開發。通過多年來的綠色施工管理經驗，研究人員深入調研了再生資源在施工現場的利用現狀，對比分析了一般性項目和綠色施工項目對再生資源利用的不同需求后，針對再生資源利用提出了開發需求。軟件評估員對需求進行評估后，提出解決方案，最后在對比分析后確定最優的解決方案，開展平臺開發工作。基于BIM的再生資源管理系統主要包括：風能數據顯示、太陽能數據顯示、空氣能數據顯示、雨水回收系統、地下室降水回收利用、三級沉淀池系統、再生資源用電統計、再生資源用水統計。

第二，再生資源利用策劃。根據不同項目的氣候環境和施工環境，選擇不同的再生能源種類，制定實施方案，確定智能水電表的數量、布置點，將設備布置點設置在BIM模型中，通過招投標確定再生能源設備及智能水電表的供貨商，同時購買數據傳輸主機等連接設備[2]。

第三，安裝再生能源設備。根據平面布置圖安裝太陽能路燈、風能路燈、空氣能熱水器等節電設備，合理設置排水溝、集水坑、地下室消防水池、沉淀池，用于匯聚雨水、高坡地地下水及施工回收用水，通過水泵抽取非傳統水源，用于沖洗路面車輛、控制揚塵等，建立雨水回收系統和地下室降水回收系統。

第四，智能設備安裝。給太陽能、風能、空氣能等再生資源設備配備獨立智能電表計數，給雨水回收利用、地下降水回收利用和三級沉淀池系統出水口設置獨立的智能水表，實時監測各電表、水表的計量情況。

3.2.2 平臺與智能設備實現聯動

在施工現場安裝數據傳感器，由專業人員對設備進行安裝與調試，通過GPRS、無線路由器等傳輸手段進行數據傳遞，將智能水電表的實時數據傳輸至再生資源數據化管理平臺，實時進行數據統計及分析，實現平臺與各設備的聯動。

3.2.3 節水節電量統計分析

設備與平臺實現聯動后，智能水電表可實時監測各電表、水表的計量情況，通過數據預設，與傳統用水用電設備對比，自動計算出使用再生資源節約了多少水資源和電能，通過折線圖顯示設備的用水用電量，通過柱狀圖顯示節水節電量，并將數據統計形成表格。同時，將BIM模型導入平臺，可動態顯示再生資源的布置點。設備數據異常時可發出警報，管理人員可通過平臺和手機APP對再生資源設備進行管理。

3.2.4 成果導出

管理人員可選擇再生資源和非傳統水源種類中的不同設備，再選擇需要的數據的時間段，在平臺上將某一設備某一時間段的用水用電數據以表格形式導出，數據包含水電表讀數、節約水電量、節約水電量累計、節約水電費累計。

3.2.5 拆除設備、周轉使用

項目結束后，對各項設備逐步進行拆除。設備拆除工作完成后，將智能地磅、數據傳輸到主機、垃圾垂直運輸管道等設備運往下一個項目周轉使用，以節約項目成本。

4 實施效果

4.1 項目概況

金悅商置中心1#、2#、7#樓（含地下室）工程總建筑面積為149 105m2，包括一座158.2m2、一座103.3m2的主樓和一座商業裙房（含兩層地下室）。功能主要為辦公與商業，建成后將成為淮安標志性建筑。

4.2 經濟效益分析

工期計4年，按照每年360天計，空調使用天數按照240天計。①太陽能路燈50w×10h×10臺×350天×4年=7 000kW·h，每度電0.6元，節約0.42萬元。②人體感應空調控制1kw×6h×40臺×240天×4年×0.5（損耗率）=115 200kW·h，節約115 200×0.6=6.912萬元。③自動感應水龍頭、淋浴節約用水費用3萬元/年，3萬元*4年=12萬元。④管理人員1名，節約人工費用8萬元/年，8萬元×4年=32萬元。共節約成本=節約—投入=0.42+6.912+12+32—11.36=39.972萬元。

4.3 社會效益

該系統在金悅商置中心項目中進行了試點運行，運行效果良好，為該項目綠色施工示范工程通過驗收打下了堅實的基礎，是該項目綠色施工觀摩會的亮點之一，獲得了一致好評。