基于BIM技術的智能化道路施工監控系統構建研究

摘 要：BIM技術近年來從理論到落地應用，對建設施工項目中各項智能化進展提供助力，利用建筑信息模型（BIM）技術建設智能化道路施工監控系統，以提高道路施工的效率和質量。基于此，以BIM技術應用背景下施工管控系統建設應用進行分析，依托濟南市工業北路快速路東延（郭店立交至大正路）道路建設工程項目提出建設方案，為今后同類型工程開展提供參考。

關鍵詞：BIM技術；施工管控系統；道路施工；智能化

中圖分類號：TU71" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）04-0064-03

0 引言

隨著城市化進程的加速和交通流量的增加，道路施工的復雜性和難度也在不斷加大。為了提高道路施工的效率和質量，需要對施工過程進行全面、實時、智能的監控和管理。而傳統的監控系統往往只能提供簡單的數據記錄和事后分析，無法滿足現代道路施工的需求。因此，研究如何利用BIM技術構建智能化道路施工監控系統具有重要的現實意義。

1 現狀道路施工監控系統分析

當前施工現場監控系統普遍存在以下缺陷與不足：①監控范圍有限，施工現場監控系統通常只能監控一定范圍內的場景，一旦超出這個范圍，監控效果就會大打折扣，這主要是因為監控設備的安裝位置和數量有限，無法覆蓋整個施工現場。②圖像質量不佳，施工現場環境復雜，存在大量的灰塵、煙霧和光線等因素，這些因素都可能影響監控設備的圖像質量。監控設備的分辨率和清晰度也可能影響圖像質量。③存儲能力不足，施工現場監控系統需要存儲大量的視頻和圖像數據，但很多系統的存儲能力有限，無法滿足實際需求。一旦存儲空間不足，系統就會自動刪除舊數據，導致重要信息的丟失。④報警功能不完善，施工現場監控系統通常具有報警功能，但在實際應用中，很多系統的報警閾值設置不合理、報警信息不準確等問題都可能導致誤報或漏報[1]。項目實景如圖1所示。

2 融合BIM技術的智能化道路施工監控系統建設探索

以濟南市工業北路快速路東延（郭店立交至大正路）道路建設工程項目為例，本工程位于濟南市歷城區、高新區，工程西起工業北路高架終點（郭店立交以西），東至大正路以東，全長約13 km。項目涉及高架橋梁施工、橋梁頂升施工、綜合管廊施工、雨污水施工、路基路面級附屬工程施工、地道施工、擋墻施工、綜合管線施工等，施工范圍大、作業內容多、地下管線復雜、施工強度高、各種料物與機械需要量大，多個施工隊伍同時作業，專業多、綜合性強，對人員組織機構管理、施工技術能力及專業管理水平有很高的要求[2]。

為確保工程的順利建設，項目自主搭建數字化智慧工地云平臺，以智慧化、工業化和綠色化為目的，將BIM技術作為應用基礎，以物聯網為信息采集手段，以物理信息系統為核心平臺，將GIS+BIM、互聯網、大數據等信息技術與先進的工程建造技術相融合，通過形象化展示、虛擬建造、輔助決策、協同互動等信息化手段，對建設過程中全生命周期做精細化和智能化管理，提供橋梁道路管廊綜合工程信息化、智能化解決方案，推動市政建設智能化進步。

2.1 基于BIM技術對施工過程中人員動態實施監控

常規監控系統建設出發點是基于對人行為的監控，本項目在市區施工，周邊存在較為成熟的商業和住宅，人流量大，上跨高速，下穿鐵路，安全系數高，需常規布設的監控點多，需要的管理人員多，且本身工程量大，施工人員多，各方交叉作業多。參建人員數量的龐大，對工程管理方的人員管理提出了新的問題。

借助BIM技術搭設虛擬施工現場，將人員定位實時展示在虛擬現場中，實現對作業范圍內人員行為的動態監控，有以下3個優勢：①加強對人員出勤考核。因本項目施工范圍較大，不能做全封閉處理，對于人員考勤不能做準確統計，BIM技術配合安裝于安全帽內的GPS定位設備，對施工現場全模擬展現，輔助電子圍欄實現虛擬全封閉效果，做到無死角、無遺漏監控人員，智能化監控系統可以實時記錄施工現場的各個角落，方便管理人員隨時查看施工現場作業人員的情況。②輔助問題溯源。智能化監控系統可以記錄施工現場的每一個環節，將該作業工序的作業人員、作業時間記錄于BIM模型中，克服常規監控只能模糊判定作業人員信息的不足，為事后追溯提供證據，有利于責任追溯和事故處理。③促進協作。常規監控系統僅能做遠程觀察人員作業狀態，而本項目結合BIM技術開發的智能化監控系統，可實現多人同時在線遠程指揮各部門協作，確保各環節高效配合，共同維護施工現場的安全和秩序。虛擬施工現場圍欄如圖2所示。

2.2 基于BIM技術對施工進度實施監控

項目建設中常因多種因素，客觀因素（拆遷、天氣、占道）或主觀因素（材料、人員調配），導致進度計劃與實際工程實施進度出現偏差，若這些偏差如果沒有及時糾偏，便會對項目進度造成些許工期延誤。在本項目建設中，為實現市政道路“高起點、高標準、高質量”的建設總要求，項目自主搭建的數字化智慧工地云平臺，在融合相關項目信息的基礎上，用BIM技術將施工實際進度和建筑項目模型綁定，參建單位可通過對項目里程碑節點設置，動態監測整個項目進度，隨時掌控項目進度[3]。

實施進度管理時借助傳統3D模型獲得工作網絡圖，然后將施工過程用動態模型的形式展現出來，關鍵節點均會在模型時間點體現。管理人員通過對實際施工進度、計劃施工進度實施對比分析，實時監控施工進度，配合模型按照施工工序實施進度考核。配合監控系統準確分析出工序進度以及拖延問題產生的具體原因，幫助管理部門及時掌握問題處理關鍵點，這對于進度管理而言極為有利。此外，利用模型還可快速展開工程量信息提取，能夠為工程量統計提供可靠支持，便于實施管理考核，可為定期業務報量以及分包審核等工作的開展提供更多有利依據。工序監控如圖3所示。

2.3 基于BIM技術對施工質量實施監控

施工質量管理首要便是對材料質量的把控，在材料進場時，通過智能識別技術對材料質量進行檢測，并將檢測結果上傳BIM模型庫，做到入場有登記，使用位置可溯源。如鋼筋進場時，以圖像處理技術為核心，自動、快速獲取鋼筋質量、平行度及間距，實現鋼筋工程的快速檢查。混凝土進場時，通過攝像機對混凝土坍落度檢測進行實時監控，并自動記錄到BIM模型中。

對施工過程中的質量管控，除了對材料加強監控，還包括以下方面：①加強過程控制。對施工過程中的關鍵環節和隱蔽工程進行重點監控，確保施工符合設計要求和規范標準，及時發現并處理質量問題。②做好成品保護。對已完成的工程進行保護，避免因后續施工或其他因素造成損壞，確保工程質量和安全。③施工質量監控的要點在于全面、系統、科學地進行質量管理和控制，才能確保工程質量。施工質量監控如圖4所示。

2.4 基于BIM技術對施工安全實施監控

安全重于泰山，在本項目使用的數字化智慧工地云平臺中，采用BIM技術與物聯網技術結合的方式，對可能發生安全事故的進行動態監控。具體實施步驟為：根據施工圖紙和相關數據，建立項目BIM模型，模型包括建筑、結構、機電等專業的信息，為后續的安全管理提供基礎數據[4]。并在BIM模型中標記施工過程中的各種安全隱患，如高處作業、交叉作業、機械設備操作等，通過BIM模型可以提前識別這些風險，并采取相應的預防措施。

根據BIM模型識別的安全隱患，制定對應的安全管理方案，方案包括安全培訓、安全檢查、安全防護等方面的內容，按照制定的安全管理方案，在施工過程中實施安全管理。如定期進行安全檢查，確保施工設備、安全設施等符合規范要求，對施工人員開展安全培訓，提高安全意識和操作技能。

在施工過程中，通過BIM模型實時監控施工安全情況。一旦發現安全隱患，可以及時調整安全管理方案，確保施工安全，在發生事故時利用BIM模型快速定位事故地點，制定應急處理方案。利用BIM模型的信息共享功能，協調各方資源，盡快處理事故。

通過以上方法，借助BIM技術對施工安全進行的科學管理，在提高施工效率的同時，降低事故發生率。項目結束后復盤整體安全管理工作，對安全信息數據庫進行補充完善，可為其他項目同類系統建設提供參考學習。

3 結束語

BIM技術與數字化智慧工地云平臺的深度融合，為本項目施工監控體系的建設與發展提供了契機，全面實現施工全程可視化管理，通過BIM技術構建的三維虛擬現實模型，將施工過程中存在的施工難點以及施工安全隱患在數據平臺中展示出來，施工管控系統就可以根據施工難點以及施工安全隱患存在的地方，進行針對性的施工管控工作開展，建立施工應急方案，降低施工安全事故發生的概率，推動施工行業科學化不斷進步。

參考文獻

[1] 王凱，萬佳明.基于BIM技術的施工管控系統基礎研究[J].中國室內裝飾裝修天地，2019（21）：285.

[2] 倪祥祥，秦擁軍，朱麗玲，等.基于BIM的智能化施工管理系統研究[J].城市住宅，2020，27（10）：216-218.

[3] 王舒琪，倪燕翎.基于BIM技術與物聯網的建筑施工安全監控系統研究[J].智能建筑與智慧城市，2020（1）：58-61.

[4] 朱冰潔，劉昌鎬，胡旻陽，等.基于BIM的高鐵連續梁橋施工智能監控系統研究[J].山西建筑，2020，46（13）：195-196.

收稿日期：2024-01-19

作者簡介：張楠（1981—），男，山東泰安人，工程師，研究方向：工程施工技術管理。