基于BIM智慧港口全生命周期平臺的研究

◎ 彭文 福建省港航勘察設計院有限公司 福建省閩航飛騰科技有限公司

1.引言

港口設施屬于國民經濟發展的重要支撐以及基礎，可以促進社會發展的健康性以及持續性。然而，港口設施建設行業在發展的過程中存在能耗高、效益差以及能效低等問題，在發展中使用粗放型的增長方式，對行業的可持續性發展造成非常嚴重的困擾，從而嚴重影響我國國民經濟的持續性發展。

在2019年11月6日，國家發展改革委、交通運輸部、財政部、生態環境部、自然資源部、應急部、市場監管總局、海關總署以及國家鐵路集團共同發布《關于建設世界一流港口指導意見》等規定，意見中明確指出：加快智能化港口的設置，要在5G、物聯網以及北斗等技術的基礎上完成信息基礎設施的建設，進而對特殊場景集疏運通道集卡、港區內部集卡自動駕駛示范以及深化港區聯動等起到很大的推動作用。

2.平臺實施流程分析

研究國內外 BIM 標準體系，結合智慧港口工程的特點，以 BIM 集成平臺為重要核心，在三維模型數據接口的基礎上集成總圖、土建以機電等專業模型，并把 BIM 集成模型當作載體，把項目開展當中的合同、進度、成本、質量、工藝、安全、材料、圖紙以及勞動力等信息集成到同一平臺上面，在 BIM 模型的基礎上更加直觀、形象的計算以及分析其特性，為施工過程中的現場協調、進度管理、合同成本管理以及材料管理等關鍵過程提供非常準確的工程量、構件幾何位置、資源量以及計劃時間等，輔助管理人員實施有效的管理以及決策等，保障施工變更得到減少，控制項目成本、縮短項目工期、提升質量，提出基于智慧港口工程設計施工全過程中成本管理、質量管理、進度管理等 BIM 數據資源體系實施方案。通過移動端 APP 將實際現場的質量問題在 BIM 模型相應位置進行標識記錄（描述問題情況，拍照上傳），并在系統中指派相關人員整改，相關人員整改后將結果反饋回系統由監理確認。應用 BIM 項目管理對現場施工質量控制，將質量驗收包括隱蔽工程驗收、檢驗批驗收、分項工程驗收、分部工程驗收、單位工程驗收等）情況錄入系統。施工器具及進場的設備材料的相關質量文件及進場檢測情況及時錄入平臺，可供隨時查詢。可視化施工管理（進度、資源、費用）。施工階段的可視化應用包括可視化設計交底；輔助圖紙校對審查；施工、工序、工藝模擬等，實現計劃與 BIM 模型關聯，進行可視化虛擬建造，優化施工計劃；匯總實時填報的實際進度結果，與計劃進行對比、分析及糾偏；形成統計圖表，進行形象展示。

3.平臺功能設計

通過對房建、隧道、橋梁、市政以及地下管廊等平臺的具體功能，和智慧港口建設的實際規范相互結合，完成三維可視化、工程項目管理、智能航測以及運營維護管理等在內4大功能模塊的設計。

3.1 三維可視化

三維可視化模塊設計階段具有現實直觀、任意剖切、批量出圖以及準確算量等功能，可在港口工程中進行三維視角計算，確保工程量的精確，減少造價的誤差，有利于港口工程項目的預算控制和成本管理。運維階段能夠實現港口結構各部分性狀的在線直觀展示。

3.2 智能航測

技術是一種介于遙感平臺和地面測繪手段之間的一種新型的測繪手段，今年來作為高新技術在測繪領域已經得到較大的發展，它能彌補傳統測量的不足，在短時間之內獲取清晰的地面影像數據，為地形圖的繪制或者 DEM 等等提供數據保障。

3.3 工程項目管理

通過移動端 A PP 將實際現場的質量問題在 BIM 模型相應位置進行標識記錄（描述問題情況，拍照上傳），并在系統中指派相關人員整改，相關人員整改后將結果反饋回系統由監理確認；項目管理對現場施工質量控制，將質量驗收包括隱蔽工程驗收、檢驗批驗收、分項工程驗收、分部工程驗收、單位工程驗收等）情況錄入系統

3.4 運營維護管理

通過布署在港口敏感部位的監控傳感器，實時收集監控數據，實現遠程安全管理，若反饋數據超過預警閥值則及時發送遠程警告提醒，及早發現危險。再把維護維修計劃以及該類內容實施協同管理，最終可以對運營方的具體運營管理決策起到很大的促進作用。

4.平臺設計開發實現

4.1 平臺架構設計

基于BIM智慧港口全生命周期平臺可以包含這些方面：數據層、技術支撐層、集成平臺、應用層、接入層、人機交互平臺。這些層次相互支撐以及相互連接。其中智慧港口運維數據主要包含：行政管理部門數據中心、港口公司、應急救災中心、海事部門、船舶運輸公司等主要部門共享，消除了“信息孤島現象”。

平臺使用B/S 方式，在 SOA 基礎上開發，可以和其它應用系統集成以及完成數據交換，利用強大的圖形軟件等集成功能，可以促使這種系統成為數據交互當中最好的平臺，管理系統利用數據采集、主數據管理以及系統管理等完成系統信息的標準化以及初始化。

表1 BIM軟件列表

4.2 BIM技術應用軟件

目前 BIM 技術應用軟件種類很多，平臺選擇 Autodesk 軟件系列，如表1所示。

4.3 BIM 應用硬件和網絡

4.3.1 硬件設施

根據項目開展需要，采購如網絡交換機、NVR 圖像硬盤錄像機、圖像流媒體服務器、圖像磁盤存儲陣列、圖像數據處理服務器、生產數據處理服務器、WEB 數據發布服務器、監控計算機等硬件設備。

4.3.2 網絡具體設施

企業內部的管理系統與一體化平臺都處在同一網絡環境當中，它們之間可以完成直接訪問。在內部網絡當中的用戶可以利用移動 PAD、移動PAD、WEB 瀏覽器 以及手機 APP等 訪問設施設備完成管理系統的運維，在 Internet的基礎上，用戶可以使用 VPN完成平臺系統的訪問。

5.結語

總之，文章提到的全生命周期管理平臺，使用BIM技術把施工、設計、運營維護、碼頭結構實施檢測分析以及項目管理等功能和港口智慧管理平臺當中共享以及智能分析等相互結合，在利用三維可視化人機界面交互，實現智慧化轉型以及港口設施數字化的建設方向，是交通強國的又一個重大體現。