BIM+大數據應用下的施工安全管理

杜水葭 （東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 引言

在傳統項目安全管理模式中，技術人員和管理人員在安全管理方面主要依靠個人的經驗，缺乏一定的科學性，無法滿足現代化施工安全需求。當前，如何有效控制建筑工程項目安全事故的發生，減少安全事故損失，構建安全和諧的施工環境，是建筑業企業真正實現十三五規劃目標的重點內容。

BIM技術及大數據平臺的結合可以直觀地控制施工階段的建筑工程安全管理，有效地將信息傳遞給所有參與者，這樣一來，能夠有效的提升安全管理水平，將安全事故發生的幾率將至最低。同時，建立大型安全施工數據庫，可以根據業務范圍進一步提高工程安全管理和控制能力，增強核心競爭力。

2 BIM技術、大數據平臺簡介

2.1 BIM技術

當前，建筑施工廣泛采用的安全管理技術是BIM技術，在該技術的支撐下，能夠模擬施工動態，建立三維數據模型，用于搜集建設過程中集成的各種數據，將其分類之后，儲存在數據庫中。作為一種數字化方法，它是數字信息的應用，而不是簡單的集成，可以促進施工效率的提高，并減少工程施工中面臨的各種風險。

2.2 BIM技術的特點

2.2.1 可視化

BIM技術中的可視化功能是基于建筑信息構建三維數據模型，提高設計計劃和施工計劃的可操作性，并確保建設項目的科學性和合理性。BIM技術的核心優勢體現在其具有可視化功能，可以將建筑模型呈現在安全管理人員面前，讓安全管理人員能夠清晰的觀察項目建設過程中安全管理方面存在的不足之處，同時，其可視化功能還能夠準確、快速的識別安全隱患，協助安全管理人員檢查施工現場，從而保障施工人員的人身安全。

2.2.2 協調性

協調性是BIM技術的又一優勢，隨著建筑行業的不斷發展，施工難度增加，同時也對施工現場的安全管理提出了更高的要求，要求管理者不僅熟知施工現場各個環節可能存在的安全隱患，還要深入了解建設過程的各個方面，提出針對性的應對措施和計劃來規避風險。BIM技術的應用可以很好地協調各種施工環節與工作類型之間的關系，提高施工項目的效率，從而提高安全管理的整體水平。

2.2.3 模擬性

模擬性是指在項目建設過程中，可以利用BIM技術模擬各個環節，并且是動態的，這樣一來，管理人員可以清晰的了解項目建設過程中存在的安全隱患，從而為安全管理方案的制定提供真實、可靠的依據。通過對動態模擬數據的分析，管理人員制定的安全管理及應急預案更加具有針對性和全面性，從而最大程度的保障項目的順利進行，保障施工人員的人身安全。

2.3 大數據平臺

信息技術為大數據的數據采集提供了手段和方法。Cloud-BIM是一個基于網絡的集成協作BIM模型，而不是多個文件的集合，它通過動態服務器組件為項目團隊成員提供實時數據協作，并在移動設備上使用APP來訪問BIM模型。Cloud-BIM平臺從工程項目中收集、集成、關聯、存儲和數據挖掘大數據，實現工程項目數據的重用和知識管理。

圖1 施工模擬過程示意圖

3 BIM+大數據在施工安全管理中的應用

首先通過分析傳統建筑安全問題的特點，然后識別危險源，將動態建筑仿真、安全檢查、安全教育和培訓等方面收集的因素導入到BIM模型中，然后將安全管理大數據平臺鏈接起來，通過BIM模型給出施工安全管理解決方案以及BIM在施工安全管理中的優勢。

3.1 動態施工模擬

BIM技術的動態模擬功能，可以實現基于本平臺的動態施工模擬。施工模擬的具體步驟如下:①切換到時間視圖；②導入工程計劃；③計劃關聯模型；④選擇工程日期范圍；⑤選擇查看數據；⑥開始模擬。

3.2 基于BIM的安全教育培訓

由于BIM技術的操作技術要求，必須對施工管理人員進行一定的培訓，使其熟悉BIM技術的基本操作和設備的使用方法，從而保障施工管理人員的工作效率。因此，要根據建設項目的基本要求和安全管理工作的實際需要，制定科學的專業培訓計劃，使管理人員能夠系統地學習BIM技術，并結合以下方法提高技術應用的實際效果。

圖2 動態安全教育效果圖

3.3 危險識別

通過準確識別危險源，掌握各種危險因素的存在，采取有針對性的管理措施，確保各種施工活動的穩定發展。例如，在BIM技術的應用中，團隊可以建立一個完善的RFID危害識別系統，以在施工過程中集成和識別各種類型的危險元素，從而降低安全風險并提高施工安全性。

3.4 數據信息采集與整理

在確定了項目信息之后，安全工程師采集項目安全相關的大數據。數據采集可以從人、機械的活動及關系方面采集建筑施工安全大數據。鏈接BIM技術軟件，根據文本圖像數據、傳感數據、模擬施工數據進行分別儲存，從而不斷更新為下次同類型的施工安全管理起到參照作用。

4 工程實例

在建立BIM安全管理模型和大數據安全管理平臺的基礎上，結合工程實際運用，展示基于BIM大數據安全管理平臺的應用效果。

位于珠三角地區市中心CBD“黃金區”的高層項目，交通條件便利，區域商業環境良好。建筑功能為辦公室，總建筑面積約6萬㎡，總投資約8億元，建筑高度100m，共28層，主體結構為框架剪力墻結構。

4.1 基于BIM的施工模擬

使用BIM虛擬施工技術來模擬施工過程，以檢查施工計劃，設計缺陷和進度表。使用Revit軟件創建的3D模型“rvt”文件，通過文件導出器另存為“nw”文件，使用Navisworks TimeLiner功能，結合準備模擬施工過程的施工組織計劃和進度表，并檢查機械之間的機械碰撞，機械和工人之間的結構和工作空間。

圖3 虛擬施工示意圖

圖4 BIM的洞口安全檢查示意圖

圖3所示是BIM技術模擬下的動態施工過程，通過該動態模擬過程，可以清晰的觀看起重機施工的全過程，例如，施工過程中機械之間、機械與結構之間的距離等，還可以通過計算施工人員工作空間值，將其與初始設置的安全距離相對比，從而確認施工人員的安全距離是否滿足安全需求。根據模擬結果，不斷的調整那些可能產生安全隱患的施工環節，通過不斷的完善施工方案，使其達到安全施工的要求，保障施工的順利進行。

4.2 危險識別

①高層建筑項目位于市中心的黃金地段。周邊車輛很多，行車擁擠，交通壓力很大。在施工過程中，容易造成機械傷害事故、車輛事故、火災事故等。同時，一旦有人或物體從高空墜落，很容易對行人和車輛造成傷害。

圖5 豎向洞口部位的動態漫游示意圖

圖6 水平洞口部位動態漫游示意圖

②項目建設工期比較緊張。通常情況下，處于趕工狀態下的安全管理人員或者施工人員都會產生一定疏忽，也容易造成工人的疲勞，從而引發安全事故。例如，由于工作量過大，施工時出現不恰當的操作、操作失誤等行為引起的不安全行為等。

4.3 基于BIM的安全教育培訓

對于通常文化程度較低的一線建筑工人，在這種情況下，理想的方法是對上述容易發生事故的部分進行動態3D漫游。在動畫播放期間，安全人員接近施工現場。運營商介紹了該項目的潛在安全隱患，并指出了應注意的地方。動態漫游的示意圖如圖5和圖6所示。

4.4 施工安全數據的管理

BIM技術的應用，可以保證施工在運營階段順利開展，實現安全管理的高效運行。以珠三角地區CBD“黃金區”高層項目為例，通過BIM技術將施工中各個建筑構件及施工機械的尺寸、位置、材料、顏色、價格等所有信息作為構件屬性存儲在BIM的信息模型中，實現了CBD高層項目海量建筑數據的集成。通過BIM系統自動統計分析進行所有信息的實時調用、有序管理和充分共享，提高了類似項目的運維安全性、高效性，給安全管理帶來巨大的價值。

5 結語

綜上所述，近幾年建筑工程逐漸朝著復雜化、多樣化方向發展，而在生活水平提升的支持下，人們對于建筑質量、功能的要求也逐漸提升。通過建立合理的施工安全指標，將施工與施工現場的動態和靜態布局相結合，實現空間沖突管理，優化危險源識別和管理等，BIM技術的有效應用降低了安全事故的可能性，并確保了該項目可以按計劃完成。