基于BIM技術的智慧工地管理系統應用

安堯夏

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 智慧工地概述

“智慧工地”是指利用BIM 三維設計平臺，對工程項目進行精細化設計和工程施工過程模擬，圍繞施工過程管理，構建互聯協作、科學管理的施工項目信息化生態圈，并基于物聯網工程數據進行分析處理，提供施工預測和處理方案，實現施工過程的可視化、智能化管理。智慧工地的建設對實現綠色建筑，引領信息化應用，提升社會綜合競爭力具有重要意義。

2 BIM技術概述

BIM 是工程設計施工管理的數據化工具，通過參數模型整合了項目的各種相關數據，并在整個項目設計、施工、運行和維護中進行共享和傳遞，使工程技術人員能夠正確理解和有效處理各種工程信息。

①BIM 是建筑項目物理和功能特性的數字化呈現；

②BIM是一個共享設施信息的過程，應用于建筑從建造到拆除的整個生命周期，是所有決策的數據基礎；

③在項目的不同階段，不同的利益相關者通過對BIM 信息的錄入、提取、更新和修改支持和反映他們的職責[1]。

3 智慧工地與BIM 的關系

智慧工地管理系統由終端層、平臺層和應用層組成。通過物聯網數據采集設備，實現對施工場地實時監控、智能感知和數據采集；通過云平臺，對系統采集到的海量數據進行高效計算、存儲和服務提供；應用層按照項目管理需求，為現場管理者提供項目管理系統。BIM 技術在智慧工地建設中起到關鍵的支撐作用：①作為大型現場施工信息載體的BIM技術，只有利用三維BIM模型，才能實現抽象數據與現場施工實體的關聯，并以BIM作為信息載體對數據庫進行高效管理；②施工現場人員的專業素質參差不齊，對技術指標的理解存在偏差，借助二維與三維相結合的方法，可以快速、準確地對工程項目進行綜合評價，大大提高了工程項目管理的效率。基于BIM 技術的智慧工地管理系統架構見圖1[2]。

圖1 基于BIM 技術的智慧工地管理系統架構圖

4 基于BIM 技術的智慧工地管理應用

4.1 BIM模型標準化

BIM模型以信息為核心，以實現信息管理為重點。在保證模型空間位置和尺寸數據的精準外，BIM 模型的參數化、命名、分類、編碼等標準也是BIM 模型建設的重要內容，為智慧工地其他BIM模塊的運行提供了基礎。

4.2 實名制管理系統

采用“智慧工地”實名制管理系統，將項目部管理制度、部門管理制度、專職管理人員崗位職責、安全技術措施與計劃和安全生產目標管理承諾書等制度上傳到系統平臺，形成安全生產責任及制度臺賬。對所有進入施工現場、辦公區域和生活區域的人員進行嚴格管理，發現有違章作業時，及時通過平臺向項目管理人員和班組長發出通知，要求立即整改。在施工現場張貼采用BIM 技術生成的QR 碼，通過后臺及時添加施工方案與施工技術交底、安全生產責任與制度、安全教育與技術交底等內容，施工人員可隨時通過手機掃描查看[3]。

4.3 視頻監控系統

以BIM技術和數據模型為基礎，構建“智慧工地”監控系統，通過連入物聯網的監測設備實時監測人的不安全行為、物的不安全狀態、環境狀況、水的消耗、噪聲和揚塵污染狀況等，采集上傳至數據庫并發出預警警報，實現信息共享，精確控制風險，強化工地管理質量。

4.3.1 AI 圖像分析系統

采用智能AI 攝像機對施工現場及重點防治區域的人的不安全行為進行監控。采用AI圖像分析系統對所有進場作業人員的行為進行動態跟蹤管理，發現不戴安全帽、違規翻越護欄、打架斗毆等行為時，立即抓拍，經人臉識別后判斷責任歸屬，向責任人發出整改通知。監測到人員倒地、奔跑等異常行為時，直接報警提醒管理人員到現場處理。

4.3.2 智能塔吊系統

智能塔吊系統安裝在施工現場的所有塔吊上，負責監測塔吊的不安全狀態。該系統的多種傳感器安裝在塔吊臂、塔身和傳動結構上，黑匣子位于遠程服務器上，系統主要包括人臉識別考勤、無線通信模塊和可視系統。工程管理人員可通過該系統對塔吊運行狀態進行遠程實時監測，及時發現違規操作，切實減少施工現場的塔吊事故。

4.3.3 水電節能無線監測控制系統

利用移動互聯網和大數據技術，對辦公、生活、建筑等場所的水資源和電能利用情況進行監測和控制，實現資源監測和移動遠程控制。該系統將自動化控制技術、遠程無線傳輸技術、服務器和數據庫開發技術整合在一起，主要包括前端設備、無線設備、終端智能設備。采用無線通信技術，將傳感器采集的用水、用電數據上傳到“智慧工地”管理系統，建立水電節能臺賬，利用大數據分析用水、用電、安全隱患監測、故障報警、超負荷用電、線路狀態監測、線路故障等數據報告，以及對臨時用水、消防用水等進行實時監測，方便綠色施工監管[4]。

4.4 智慧工地管理應用

4.4.1 施工過程仿真

運用BIM3D 虛擬可視化技術對施工過程進行模擬，建立基于4D 信息模型的施工沖突分析與管理系統，實現對施工人員、材料、機械等進場時間的實時控制，避免了返工、延誤進度。施工進度模擬直觀地表現了工程項目的進度計劃，并與工程實際完成情況進行了對比分析，明確了工程實際施工與進度計劃的偏差，為施工計劃進行合理的調整提供了可靠依據。

4.4.2 質量管理

BIM 具有數據集成、可視化、參數化設計等特點，可以有效減少重復工作，降低項目復雜度。通過BIM 技術建立統一的工程數據源，有效保證了專業間的綜合協作，充分提高了信息的共享和重用，各個環節產生的信息可直接作為下一個環節的工作基礎，保證信息的準確性和一致性，為溝通與協作提供了底層支持，實現了項目各參與方之間的信息交流與共享。

4.4.3 安全管理

利用BIM 技術可以對施工過程進行自動安全檢查，制定安全施工計劃，以及在施工前對建筑物進行消防安全疏散模擬。通過基于BIM技術的提前預判，減少工程安全隱患。

4.5 重大危險源管理

利用“智慧工地”管理系統，建立重大危險源管理模塊，安全信息管理系統，在危險源識別的基礎上，對重大危險源進行辨識，制定專項安全施工方案和實施計劃，并通過“智慧工地”移動APP進行現場安全檢查，請第三方專業機構定期進行專業勘察，將結果上傳至平臺形成重大危險源管理臺賬。通過BIM技術的仿真模擬，可以在三維模型中預知危險源、危險因素，并制定相應的對策，對基坑、模板工程和支撐系統、起重吊裝和起重機械安裝拆卸、腳手架、拆除、暗挖等危重工程，進行安全保護措施的事先模擬，評價其適用性和可靠性，為現場施工提供直觀、專業的指導和參考[5]。

5 結語

BIM 技術是建筑行業與信息技術相融合的成果，其應用已成為發展趨勢。智慧工地作為一種全新的管理理念，已被廣泛認可，為建筑工程的綠色施工、信息化管理和科學決策打下堅實基礎。