基于BIM技術的裝配式建筑工程信息化管理平臺

摘要：本文以某裝配式建筑工程項目為例，對工程信息化管理平臺展開設計研究。設計信息化管理平臺架構，明確平臺由上到下依次為數據層、邏輯層、程序應用層、操作層。為確保開發的信息化管理平臺在實際應用中發揮預期作用，選擇英特爾酷睿臺式機CPU處理器作為該平臺的核心處理器。使用3D掃描技術與BIM技術，構建裝配式建筑工程結構模型；使用二維碼技術，進行裝配式建筑工程預制構件的跟蹤管理；使用EBIM等移動終端進行構件吊裝與安裝狀態的跟蹤與更新，完成構件現場信息的更新后，生成構件現場安裝表，實現構件現場安裝深化設計與信息化管理。結果表明：設計平臺可以在提高工程施工質量、降低裝配式建筑構件安裝誤差的同時，解決施工中構件與機械存在的空間方面沖突問題，避免工程施工進度受到返工、變更等影響。

關鍵詞：BIM技術；工程結構模型；管理平臺；信息化；建筑工程；裝配式

中圖分類號：TU756 文獻標識碼：A""" 文章編號：

Prefabricated Construction Engineering Information Management Platform Based on BIM Technology

Abstract：This article takes a prefabricated construction project as an example to conduct design research on the engineering information management platform.Design an information management platform architecture that clearly defines the platform as the data layer，logic layer，program application layer，and operation layer from top to bottom.To ensure that the developed information management platform plays its expected role in practical applications，the Intel Core desktop CPU processor is chosen as the core processor of the platform.Using 3D scanning technology and BIM technology to construct prefabricated building engineering structural models，and using QR code technology to track and manage prefabricated components in prefabricated construction projects，and use mobile terminals such as EBIM to track and update the status of component hoisting and installation，after updating the on-site information of components，generate a component installation table to achieve detailed design and information management of component on-site installation.The results show that the design platform can improve the quality of engineering construction，reduce the installation errors of prefabricated building components，and solve the spatial conflicts between components and machinery during construction，avoiding the impact of rework，changes，and other factors on the construction progress.

Keywords：BIM technology;engineering structure model;management platform;informatization;construction engineering;prefabricated

0 引言

建筑行業的快速發展帶動了產業經濟的建設，同時也帶來日益嚴重的環境污染和更多的能源消耗，制約了健康中國、綠色產業和節約型生態環境的建設[1]。為解決此問題，工程方提出了一種全新的建筑形式，即裝配式建筑，這種形式的建筑是指工程項目在建設過程中，由工廠負責建筑所需構件的制作與生產，將通過質檢后的建筑構件運輸到建筑工程項目施工現場，通過對元件的現場拼裝，完成對建筑的建造與開發[2]。相比傳統的建筑形式，這種通過組合、拼裝等方式建造的建筑具有體積小、對環境無污染等優勢。但由于我國此方面的發展仍處于初步階段，在建筑的執行監管方面仍存在較大的缺陷。因此，有必要引進先進的BIM技術，通過構建三維模型的方式，更好地推動裝配式建筑發展，從而提升建筑行業的經濟效益[3]。此項技術在應用中的數字化特征較多，包括可視化特征、三維展示特征等，BIM技術可以將由平面二維的點、線、面組成的建筑設計圖進行三維的展示和呈現，為建筑施工方提供更加直觀、形象的效果圖，進一步方便技術人員對設計方案進行深入研究。

1 信息化管理平臺架構

為滿足建筑工程項目施工方的需求，在開展相關研究前，將BIM技術作為支撐，設計如圖1所示的信息化管理平臺架構[4]。

從圖1中可以看出，本文開發的平臺由四個結構層構成，由上到下依次為數據層、邏輯層、應用層、操作層。

在此過程中應明確，建筑工程管理中參照的BIM結構模型與施工業務數據之間存在著較為密切的聯系。數據信息與工程文件在BIM模型中的存儲方式較多，包括分布式文件存儲、空間數據庫存儲、關系數據庫存儲等，可以將平臺的數據層作為一個存儲建筑工程數據的資源中心，支持對各種多維數據的同時查詢[5]。在平臺的邏輯層中，為了滿足“建筑施工現場數據的實時采集、多終端用戶的同時訪問”需求，利用M/S和B/S，對數據邏輯進行處理。處理后，應用層利用中間件接收用戶向其發送的命令，通過此種方式，達到對整個建筑工程進行規范化管理的目的。平臺的最底層為操作層，操作層最終用戶群由技術人員、管理人員、工人、監理方人員等構成。平臺將對用戶群體的身份進行自動識別，根據識別結果，為其分配對應的管理權限，確保數據在一個相對安全的范圍內流通[6]。通過上述方式，實現對建筑工程的信息化管理。

2 平臺硬件設備選型

為確保開發的信息化管理平臺在實際應用中發揮預期作用，根據相關工作的具體需求，進行平臺硬件設備的選型[7]。在此過程中，選擇英特爾酷睿Intel Core i5-7400 SR32W臺式機CPU處理器作為該平臺的核心處理器，處理器技術參數見表1[8]。

按照規范，將處理器接口與管理平臺終端進行對接，通過此種方式，實現對處理器在信息化管理平臺中的集成。

3 基于BIM技術的裝配式建筑工程結構模型構建

完成管理平臺硬件的選型后，引進BIM技術，開展裝配式建筑工程結構模型的構建研究[9]。在此過程中，使用3D掃描技術，進行建筑結構整體的掃描，在掃描的結構模型中輸入現場測繪數據、點云數據與基礎地質數據。通過此種方式，進行裝配式建筑工程結構的參數化建模。為確保構建的模型與結構實際情況具有較高的適配度，應對采集的圖像與數據進行處理[10]，計算公式如下：

式（1）中：為采集圖像與數據的均值化處理；為測繪高度，m；為拓展數據；為原始數據；為拓展記錄；為采樣時刻點，s。對此過程進行描述，如圖2所示[11]。

在上述內容的基礎上，引進RFID技術，利用無線電波信號自動識別建筑構件，獲得與建筑結構空間相關的信息，此項技術是一項可實現與物體無接觸的自動識別技術[12]。識別過程中，考慮到裝配式建筑工程的預制構件種類、數量較多，如未能做好構件的入庫與出庫管理，不僅會出現構件的丟失、錯用等問題。基于此，應使用RFID讀取、識別建筑現場的部件信息，通過此種方式，實現對預制件的管理。

完成上述處理后，對建筑實體結構追加附加信息，通過拓展字典、拓展數據實現對實體結構的追加，在此基礎上，集成散亂點云數據與數碼攝像數據，在計算機上操作軟件工具，即可生成裝配式建筑工程的建模[13]。

4 建筑預制構件跟蹤管理

為提高裝配式建筑工程施工的秩序化，實現對工程的規范化管理，可使用二維碼技術，進行裝配式建筑工程預制構件的跟蹤管理[14]。在工程結構模型的基礎上進行二維碼技術的應用，是對原有管理工作模式的一種升級。利用此項技術，可迅速完成施工現場裝配式元件的位置、屬性和相關信息的查詢與定位，并可以在PC端對其相關信息進行更新，通過此種方式，降低由于設計變更引起的工程進度拖拉問題。建筑預制構件的跟蹤管理主要由以下3個環節構成。

1） 對建筑工程項目生產環境進行質檢跟蹤。構件工廠的技術員在相應構件上粘貼印刷好的條形碼，并用移動設備掃描構件的條形碼，輸入相應的零件信息；構件工廠的現場質量檢驗人員，依據檢驗結果，通過掃描二維碼，錄入相應的質量檢驗信息，并將其上傳到平臺。

2） 對裝配式構件進行出廠管理。構件廠的倉庫管理員，通過掃描構件的識別碼，錄入構件的實際型號和數量等相關信息[15]。在工廠管理模塊中，通過上述方式，實現構件信息的掃描和添加。在此基礎上，將對應的構件信息與構件運行車輛進行匹配，將添加的信息上傳至服務器，通過對車輛的定位，實現對裝配式構件的定位。

3） 對構件進行入場管理。掃描識別碼，確定構件運輸車信息，并進行車輛進場操作。對構件進行進場掃描，信息化管理平臺會自動提示每個構件的相關質量信息，便于對構件的進場檢驗。同時，平臺會根據自身管理需要，對進入建筑工程裝配式的構件進行自動檢測，以此識別是否存在未進場或遺漏的構件。

5 構件現場安裝深化設計與信息化管理

開展構件現場安裝深化設計時，施工現場工程部與相關負責人需要使用EBIM等移動終端進行構件吊裝與安裝狀態的跟蹤與更新，完成構件現場信息的更新后，生成構件現場安裝表，此過程見表2。

完成構件的安裝后，工程部將對應的構件任務狀態信息推送到質量管理部門，由質量管理部門負責進行構

件安裝的驗收。

可通過對不同位置建筑構件色彩的識別，實現對構件追蹤狀態的可視化顯示，并根據合同中規定的內容，給出對應的工期警告。利用信息化管理平臺對零件狀況進行統計分析，協助建筑工程項目經理、生產經理和地區經理，對項目進度進行全面控制，以此為依據結合現有資源，對工程項目人力和材料進行動態調配，對進度落后的作業區域，應識別出落后的原因，對其進行重點跟蹤和調整，確保項目的總體進度目標得以實現。按照上述方式，實現構件現場安裝深化設計與信息化管理，完成基于BIM技術的信息化管理平臺設計。

6 工程實例分析

為實現對開發的管理平臺在實際應用中效果的檢驗，以蘭州市某裝配式結構建筑為例，應用本文設計的方法，進行建筑工程的信息化管理。

該工程項目總占地面積為33.5萬㎡，建筑位于城市二環沿線，該項目中，共包含27棟單體結構建筑，每個建筑的結構相同，均由地上3層～27層構成，地下層數為2層。根據工程實際情況與大量的現場勘查與測量可知，建筑高度為79 m，是蘭州市首個以裝配式結構為主的住宅工程項目。該建筑的預制率為40%，整體裝配率＞50%。根據工程項目實際情況與現場實地勘察可知，該建筑在施工中存在信息傳遞、共享、交互難度大等問題，如果現場工人缺乏裝配式施工經驗，不僅會耽誤現場施工進度，嚴重情況下還會使建筑工程項目施工質量受到影響。

在與工程項目負責方綜合商議后，決定使用本文設計的方法，進行工程的信息化管理。管理過程中，引進BIM技術，構建裝配式建筑工程結構模型。根據工程項目施工進度，進行建筑預制構件的跟蹤管理。最后，通過對構件現場安裝深化設計與信息化管理，完成基于本文平臺的工程信息化管理。

完成管理后，在施工現場對預制件的安裝進行質量驗收，檢驗預制件的安裝與拼接質量，將安裝后的偏差與允許偏差進行比對。同時，在檢驗過程中，將構件對應結構層的相關信息錄入計算機，在計算機中進行建筑預制構件的跟蹤管理，通過此種方式，實現對施工中機械碰撞、管線碰撞的測試與集中管理。并統計實驗結果，相關內容見表3。

根據上述的實驗結果可以看出，使用本文設計的方法，對裝配式建筑工程項目進行信息化管理，管理后構件安裝的實測偏差＜允許偏差，同時，對施工區域進行碰撞檢測發現所有區域均不存在構件之間的空間沖突現象。

7 結語

根據建筑構件的特點、功能、建筑形式，可以將建筑構件劃分為板塊構件、骨架構件、箱式構件等。通過對不同類型構件的組合，可以開發與業主方需求高度適配的建筑。為推進我國裝配式建筑行業的發展，本文通過裝配式建筑工程結構模型構建、建筑預制構件跟蹤管理、構件現場安裝深化設計與信息化管理，引進BIM技術，以某裝配式建筑工程項目為例，對工程信息化管理平臺展開設計研究。在完成設計后，通過實例應用實驗得到的結果表明，本文設計的成果具有良好的效果。該平臺在提高工程施工質量、降低裝配式建筑構件安裝誤差的同時，也能夠解決施工中構件與機械之間的空間沖突問題，為施工過程提供了可靠的解決方案。

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