基于BIM技術的智慧工地危險源分析與管理系統優化*

李曉耿，李 俊，陳銘敏，姚渝巖

（寧波工程學院 建筑與交通工程學院，浙江 寧波315211）

傳統建筑行業需要專業人員看護并監管施工現場，依據本身對于危險源特征的辨識能力和以往的事故經驗來保障建筑施工的安全[1]。如今引入BIM技術進行研究可以對危險源進行特征參數分析，整理事故發生的基本條件，遇到專業問題或暗藏的危險源，可以及時地提出解決方案并針對性地排除相關危險源，避免危險源的不穩定性及不確定性導致的安全問題。國家層面也制定規劃綱要，提出將信息化技術運用到現場生產中去，以順應時代的潮流和社會的發展[2]。

通過BIM技術管控建筑工地的全過程施工是符合經濟發展要求的，意在通過BIM技術軟件，以互聯網技術和大數據計算為主，結合現有建筑的規范，建立一套可行的建筑施工危險源辨識與管理系統，以建筑信息框架為基礎，監督統管建筑全流程，以此來改善建筑施工安全性，減少事故發生的可能。

1 智慧工地及其建設

BIM技術以整個建筑信息數據為基礎，利用數據化與智慧工地進行融合，使得整個項目信息可視化，管理全方位化[3]。

而智慧工地旨在從一開始的項目開發、設計施工、監理維護等方向通過數據化展示和互聯網技術，進行精準監控管理，對建筑資源進行合理化安排，增強各個組織之間的數據交流，使得項目施工更加可視化、協作化。智慧工地可以在一定程度上優化建筑管理機構的架構，并且使得整個行業更加規范化發展[4]。

對于智慧工地的建設目前包括以下幾點：

（1）建筑數據采集。數據采集可利用現場工地安裝感應測量裝備對現場施工信息進行實時掌握，比如建筑設備運行參數、人員流動情況等數據，可以經過一系列專用設備收集精準信息，再使用互聯網上傳，以此建立BIM模型，進行現場模擬環境。

（2）數據匯總及分析。通過數據實時采集的建設信息資源，利用施工數據采集、危險源特征參數形成BIM危險源管理系統[5]，構成BIM危險源管理系統與BIM信息模型信息交互通道，實現模型與現場數據實時更新，并分析優化安全管理措施，按照模型信息對施工場地進行合理性布置、規避危險因素。

（3）建立信息模型。利用模型的建立來進行對整個建筑物生命周期的各個階段數據的采集、處理，制造出一個可以預防因建設施工不規范導致危險源產生的數據庫[6]。建筑危險來自未知、隱蔽的危險源，利用BIM技術與實時數據結合，可以用數據庫的信息對模型進行改動和修正，也可以通過模型直觀地展示出數據信息，顯示出三維化的圖像，實現數據與圖像的轉換。

（4）信息模型控制。信息模型注重建筑信息的更新，可以在建設過程中及時地向數據庫里面輸入新的建筑信息，通過不斷更新危險源信息來建設危險源信息模型。運用信息模型與所采集的危險源的安全信息相互對比分析，整合出建筑模型信息的總體安全性，以此為信息根據來源，信息模型軟件設定危險信息報警系統，提取危險源數據分析，提出優化模型措施并加以控制，使得建筑信息模型正常運轉（見圖1）。

圖1 危險源信息辨識控制及管理系統

2 基于BIM技術智慧工地的危險源分析作用

2.1 模型危險源可視化

BIM技術的可視化特點正是提供了建筑物整個生命周期的模型數據和圖像化的優勢。例如，在開挖基坑過程中充滿各類危險源，BIM危險源數據庫便可以將危險源提前表明于可能發生危險的位置，從而使得建設的全過程中危險源得以被清晰地監控掌握，這是智慧工地賴以發展的技術管理手段，以此融合各種先進技術把握建設施工的前進方向。

2.2 減少施工危險

智慧工地可以在施工過程中通過階段信息保障施工的安全性，排除施工過程可能出現的危險源，通過科學化的指揮和問題反饋，達到工地問題的實時解決，保障施工進展的安全性和可行性，高效地對危險源預警進行反饋處理。

2.3 控制施工成本

建設公司可以通過BIM技術的監管及二次開發的項目經濟管理軟件進行成本提前預算，更加需要減少危險源事故發生來避免施工過程的不必要浪費，提高企業純經濟收入，從而加強把控成本管理措施，提高行業經濟收益，促進行業良性發展。

3 危險源管理系統優化

3.1 優化質量管理

建立BIM質量管理體系，完善管理體系，加強安全措施管理，通過BIM模型的提前建立，進行質量交流研討，將質量的方方面面細致入微地分配給質檢人員，實行負責人責任制，把握建筑信息屬性的安全性，全程監管施工過程，減少危險源在各個施工階段的出現，在各個階段節點進行質量控制，用技術來確保施工質量，完成質量的可靠性。結合信息模型以及各方面的危險源數據信息把控施工現場的質量，對整個過程的質量評估進行把關。

3.2 優化成本管理

項目進行之前便可以通過BIM技術來進行成本預算，做到階段成本的實時控制，根據BIM技術模型大數據分析出工程量，利用危險源數據庫分析，大幅度減少安全事故的發生。從而使得項目能按原計劃進行專家組定額預算統計出總工程經濟預算，同時優化各項管理措施，從安全數據信息管理上控制各方面無用損耗，保證質量同時降低危險源產生的成本，減少無效工期，優化施工管理方案，提高企業效益。

3.3 優化進度管理

通過BIM技術和二次開發施工策劃軟件，合理控制施工進度計劃，降低危險源影響進度的阻礙作用，保證工期的順利進行，組織各工種之間的協調合作，提前準備各個階段所需的材料，擬定后續工期的制定，動態地實時檢查進度進展，不斷更新危險源數據庫，并組織相關技術部門進行幫忙協助。合理地調配建筑資源，可依據BIM數據統籌的進展進行相關合理配置，對于進度安排需要計劃，安全數據的分析可以讓某一些重要的工序提前提上日程，為建筑工程的實施保駕護航，早作安排并進行相關調整，以保障項目進度的順暢。

3.4 優化安全管理

BIM技術危險源數據模型可以用以研判施工過程的安全管理措施，制定安全施工規范，提高實操人員的安全意識，針對不同階段的安全信息加以調整規劃，在BIM模型中設立危險源信息并加以大力度宣傳，依據模型設置安全警告牌，定期安全檢查，實時更新模型危險源信息，以保證施工的安全性。

3.5 優化監管管理

通過BIM技術的階段化系統管理，加強對于工程建設環節的實時實地管理，保證在施工時建筑質量可以符合建設要求，避免在工程建設中因忽視危險源的產生而造成工程重大損失，所以需要BIM技術數據來把控施工環節的監管措施，每次施工的時候實時向模型中注入施工數據，與危險源數據庫進行對比分析，讓安全數據滲透到施工的每個環節，讓數據幫助施工解決問題，代替人工起到更為深層的監管作用，可以更加有效地解決部分施工中所存在的問題，更加系統對工程進度進行管控。

4 案例分析

某工程建筑正在建設圍護腳手架，由于施工方案不合理、施工人員專業知識不足以及施工信息存在局部性，導致傳統施工方法很難有效且及時地發現危險源。如果此時未能及時發現危險的嚴重性或忽略危險源的存在，這將會致使工程事故的發生。所以在BIM技術加入后，可以在第一時間得知危險源的數據信息，例如腳手架圍護缺失等信息，BIM模型上會導入數據進行分析，加入安全標志標識危險源位置信息，發出預警信息，通知相關管理人員前往處理危險源，優化相關管理措施[7-8]。

使用與解決：在初期BIM數據采集時，應對腳手架質量及安裝設計進行詳細斟酌，并對相關施工程序及現場環境進行勘測規劃，對現場施工人員的措施應處于實時監管狀態，及時發現隱藏的危險源并加以安全標識，在BIM建筑模型上有對安全性的標識，管理層人員可對此類標識及時進行現場勘查并加以警示。例如，在施工過程中可以及時發現腳手架圍護措施缺失的危險，BIM模型上及時加入危險警示信號，通過信息共享，提醒各方工作人員避免危險的情況下及時提出解決危險的方案，督促監管人員前往解決危險問題。

5 結束語

從BIM技術面世以來，為智慧工地增加了前所未有的潛在可能性，對危險源控制管理達到前所未有的高度。信息模型數據共享可以有利于各部門間的信息交流，以及能得到更多關于安全性的科學研判和更為恰當的施行措施，為智慧工地提供一個智能化、安全化的施工環境以及技術化的施工手段，實現了建筑項目管理方面的高效性。