建設(shè)工程數(shù)字化集成管理研究

王勝婷（甘肅恒基銘筑建筑工程有限公司，甘肅蘭州 730000）

建筑行業(yè)是保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵行業(yè)之一，為國(guó)家發(fā)展與人民生活做出了其他行業(yè)不可代替的貢獻(xiàn)[1]。但隨著相關(guān)工作的進(jìn)一步落實(shí)，行業(yè)在近年來的發(fā)展呈現(xiàn)一種相對(duì)滯后狀態(tài)，無論是年產(chǎn)值或是企業(yè)收益都出現(xiàn)下降，為解決此問題，有關(guān)單位提出了針對(duì)建筑行業(yè)中建設(shè)項(xiàng)目的集成管理模式，將項(xiàng)目管理相關(guān)工作轉(zhuǎn)移到線上，通過此方式，提高管理工作的數(shù)字化程度，在管理工作中節(jié)約更多的人力資源[2]。

1 工程概況

此次研究的建設(shè)工程項(xiàng)目為某地區(qū)建筑企業(yè)承包的大型樓群改造建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)此項(xiàng)目的建設(shè)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查與實(shí)地調(diào)查，項(xiàng)目概況見表1。

表1 建設(shè)項(xiàng)目工程概況

項(xiàng)目作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的水源接自建筑北側(cè)市政給水干管，根據(jù)供水部門提供的資料，市政供水壓力為0.20MPa（若施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際供水壓力不符，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)院對(duì)局部給水方式加以調(diào)整），為滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求，將供水從A、B兩個(gè)區(qū)域接入，其中A地塊引入管為DN200，B地塊引入管為DN200。在此基礎(chǔ)上，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急照明及疏散照明線路進(jìn)行選型，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)需求，選用耐火型導(dǎo)線明敷于吊頂內(nèi)或金屬管敷設(shè)于結(jié)構(gòu)樓板或墻內(nèi)，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)確保設(shè)計(jì)的墻體保護(hù)層厚度在30mm以上[3]。

本工程位于夏熱冬暖地區(qū)，因此，建筑內(nèi)空間布局應(yīng)結(jié)合需求，按照南北通風(fēng)布置，盡量采用較小的進(jìn)深帶來較好的自然通風(fēng)及較好的采光，盡可能減少人工采光及空調(diào)設(shè)施。在此基礎(chǔ)上，建筑外墻采用加氣混凝土砌塊設(shè)計(jì)，屋面采用倒置式作法，采用擠塑泡沫隔熱板（30mm厚用于公建）既能滿足節(jié)能要求，又能保證建筑設(shè)計(jì)符合規(guī)范[4]。同時(shí)，建筑屋面面層及外墻面的色彩處理采用較淺色調(diào)，以盡量減少太陽的輻射吸收。

經(jīng)窗墻比及建筑遮陽系數(shù)估算，外門窗采用塑鋼窗，中空玻璃，局部采用LOW-E中空玻璃，基本上可滿足外窗的節(jié)能要求。同時(shí)，利用雨水收集回用系統(tǒng)補(bǔ)充景觀水體，并利用該處理系統(tǒng)循環(huán)處理景觀水體，避免水質(zhì)惡化造成經(jīng)常性換水，以節(jié)約自來水。

2 建設(shè)工程數(shù)字化集成管理

2.1 基于IOT技術(shù)的建筑工程信息采集

為實(shí)現(xiàn)對(duì)上述建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)字化集成管理，首先需要獲取建筑工程項(xiàng)目相關(guān)的各項(xiàng)信息資料。為確保獲取到的信息具備更高的利用價(jià)值，引入IOT技術(shù)，滿足信息采集的基本需求。首先，利用IOT技術(shù)當(dāng)中的RFID技術(shù)獲取建設(shè)工程電子身份構(gòu)成要素，包括種類、數(shù)量、位置等信息[5]。通過RFID技術(shù)的加入能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類基本信息的快速寫入和讀取，并為后續(xù)集成管理提供所需基礎(chǔ)條件。將圖1所示的結(jié)構(gòu)作為RFID技術(shù)采集終端。

圖1 基于RFID技術(shù)的建設(shè)工程信息采集終端結(jié)構(gòu)

在圖1所示的射頻模塊當(dāng)中包含一個(gè)2.4G的RFID有源標(biāo)簽，利用其實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的獲取，并實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)射頻標(biāo)簽的主動(dòng)讀取。通過這些射頻標(biāo)簽完成對(duì)各個(gè)傳感器設(shè)備的準(zhǔn)確識(shí)別，從而獲取到某部分?jǐn)?shù)據(jù)的具體來源信息[6]。除此之外，在上述采集終端當(dāng)中還包含一個(gè)RS232接口和一個(gè)RS485接口，將上述兩個(gè)接口作為維護(hù)端口，并實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程數(shù)據(jù)信息的有線傳輸[7]。在利用RFID技術(shù)獲取建設(shè)工程現(xiàn)場(chǎng)信息時(shí)，需要結(jié)合得到的數(shù)據(jù)并通過計(jì)算的方式獲取相關(guān)信息。例如，獲取兩個(gè)RFID標(biāo)簽之間的位置距離信息時(shí)，可以按照式（1）所示實(shí)現(xiàn)。

式中P-兩個(gè)RFID標(biāo)簽之間的位置距離信息；

Xm-某一已知位置標(biāo)簽的傳感器當(dāng)前RSSI值；

Xn-某一未知定位位置傳感器的RSSI數(shù)值；

R-傳感器數(shù)量。

通過式（1）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)傳感器RFID標(biāo)簽位置距離的測(cè)定，以此為相關(guān)位置信息提供輔助條件，從而進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 建立以信息模型為中心的數(shù)據(jù)庫(kù)

根據(jù)上述論述，在完成對(duì)建筑工程中各項(xiàng)信息的采集后，為了能夠方便地對(duì)信息進(jìn)行集成管理，將信息模型作為中心建立數(shù)據(jù)庫(kù)。在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)理時(shí)，不僅需要在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息的集成，還需要從管理的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)其集成，以此促進(jìn)建設(shè)工程集成管理效率提升[8]。在這一過程中，建設(shè)工程相關(guān)信息類型以及數(shù)據(jù)來源較多，加之?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身十分復(fù)雜，因此，建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，選擇將信息模型作為數(shù)據(jù)庫(kù)的中心結(jié)構(gòu)。針對(duì)建設(shè)工程信息中包含的非結(jié)構(gòu)化信息、半結(jié)構(gòu)化信息以及結(jié)構(gòu)化信息，對(duì)其構(gòu)建BIM模型。在建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，由于文檔信息具有更高維度，并且數(shù)據(jù)的格式不統(tǒng)一，因此信息內(nèi)容無法被計(jì)算機(jī)理解，針對(duì)這一問題，在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理時(shí)，需要從文檔集成和BIM數(shù)據(jù)模型集成兩方面進(jìn)行管理。其中，針對(duì)文檔的集成需要依靠文檔管理服務(wù)器作為支撐，通過文檔元數(shù)據(jù)的集成處理，例如從時(shí)間維度、組織維度、要素維度等方面建立相互之間的關(guān)聯(lián)。針對(duì)BIM數(shù)據(jù)模型管理時(shí)，可引入文本挖掘技術(shù)，集成BIM模型，并實(shí)現(xiàn)其與文檔信息之間的直接關(guān)聯(lián)，當(dāng)前BIM模型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了快速地發(fā)展，利用5D BIM軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目中合同條款的快速查詢。除此之外，數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中存儲(chǔ)的內(nèi)容還包含建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)行中各項(xiàng)數(shù)據(jù)特征值，其表達(dá)式見式（2）。

式中qn+1-通過特征提取后得到的建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)特征值；

x-特征函數(shù)；

yn-在數(shù)據(jù)庫(kù)某一輸出層中的特征結(jié)果；

c-權(quán)重系數(shù)；

bi-數(shù)據(jù)庫(kù)兩個(gè)輸出層之間存在的偏置指數(shù)。

結(jié)合上述公式，得出各項(xiàng)數(shù)據(jù)的特征值，并根據(jù)特征值實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分類和集成管理。

2.3 基于PIP平臺(tái)的數(shù)字化協(xié)同集成管理

在完成建設(shè)工程信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立后，還需要結(jié)合PIP平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)工程信息的數(shù)字化協(xié)同集成管理。PIP平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目信息門戶的管理，利用這一平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的共享和傳遞，以此為各個(gè)項(xiàng)目參與方提供更優(yōu)質(zhì)的協(xié)同工作環(huán)境。在建設(shè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，通過PIP平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)、咨詢單位等之間的溝通；在招標(biāo)階段，在PIP平臺(tái)上發(fā)布建設(shè)共享項(xiàng)目招標(biāo)信息的發(fā)布，并將投標(biāo)報(bào)價(jià)公布在平臺(tái)當(dāng)中，具備平臺(tái)賬戶的參與方可以通過平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)招標(biāo)具體情況以及進(jìn)展情況的實(shí)時(shí)獲取。同時(shí)，在這一階段還可以通過PIP平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)工程信息的集中存儲(chǔ)，并為各個(gè)階段、各個(gè)參與方相互之間獨(dú)立的信息管理提供條件。利用可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息門戶交換的PIP平臺(tái)取代原有建設(shè)工程管理中組織內(nèi)部雜亂無章的信息通道。建設(shè)工程項(xiàng)目中數(shù)字化信息交換方式轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D2所示。

圖2 建設(shè)工程項(xiàng)目中數(shù)字化信息交換方式轉(zhuǎn)變示意圖

在運(yùn)行PIP平臺(tái)時(shí)，需要選擇適當(dāng)?shù)能浖陀布?，以此為?xiàng)目信息門戶管理提供條件，其中硬件主要包括服務(wù)器、個(gè)人電腦以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。通過合理的硬件條件為PIP平臺(tái)提供高效運(yùn)行基礎(chǔ)，以此充分滿足建設(shè)工程數(shù)字化集成管理需要。

3 管理效果

完成對(duì)工程項(xiàng)目基本情況與集成管理方案的設(shè)計(jì)后，下述將以所研究項(xiàng)目為例，應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)行項(xiàng)目管理，將項(xiàng)目信息數(shù)字化集成管理效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，展開如下文所示的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)前，根據(jù)上文設(shè)計(jì)的內(nèi)容，建立項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)，見表2。

表2 建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)格式

按照上述方式，建設(shè)針對(duì)工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫(kù)，完成數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建后，由技術(shù)人員與實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行庫(kù)內(nèi)信息的多種操作處理。將電子版文件的錄入、導(dǎo)出時(shí)間作為評(píng)價(jià)本文設(shè)計(jì)管理方法的指標(biāo)。

測(cè)試中，選用不同大小的文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入與輸出，調(diào)用計(jì)算機(jī)后臺(tái)數(shù)據(jù)，記錄計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)信息的時(shí)長(zhǎng)。統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 終端計(jì)算機(jī)記錄的電子版工程文件處理時(shí)長(zhǎng)

按照本文設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)行終端計(jì)算機(jī)記錄的電子版工程文件處理時(shí)長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)，從表3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，此方法對(duì)電子版文件的處理時(shí)長(zhǎng)較少，無論是文件的上傳或是文件的導(dǎo)出，所需時(shí)間均相對(duì)較少，以此證明了本文設(shè)計(jì)的管理方法在實(shí)際應(yīng)用中可以提高工程數(shù)字化管理效率。

4 結(jié)語

本文以某建筑工程項(xiàng)目為例，開展了集成管理方法的設(shè)計(jì)。通過此次的研究，明確了規(guī)范化管理工作在項(xiàng)目建設(shè)過程中的重要性，因此，在后續(xù)的研究中，還將繼續(xù)進(jìn)行本文研究成果的深化，結(jié)合相關(guān)工作的實(shí)際需求，對(duì)本文設(shè)計(jì)的管理方法進(jìn)行完善與優(yōu)化，為建設(shè)工程項(xiàng)目的穩(wěn)定收益提供進(jìn)一步的指導(dǎo)與幫助，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理從“被動(dòng)管理”到“主動(dòng)管理”的轉(zhuǎn)型。也可以通過此種方式，進(jìn)行本文設(shè)計(jì)成果的進(jìn)一步優(yōu)化，為轉(zhuǎn)變建筑企業(yè)未來發(fā)展理念與未來建設(shè)方向提供幫助。