朱俊成,陽林
(中國建筑第二工程局有限公司)
建筑信息模型(Building Information Modeling,簡稱BIM)是在計算機輔助設計(CAD)等技術基礎上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術,是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達。物聯(lián)網(wǎng)技術通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議,將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通訊,以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡技術[1]。
依托玉溪海綿城市項目,將BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術應用在現(xiàn)場人員管理、施工安全管理、視頻監(jiān)控、物料管理、塔吊運行監(jiān)測等幾個方面,對項目的管理運營進行了簡單的闡述,管理的智能化、精細化進行了簡單的介紹。
玉溪市海綿城市工程項目是2016 年度全國海綿城市試點項目之一,項目占地面積約8.5km2,建安工程費約9.6 億元,項目采用PPP 模式,施工內(nèi)容包括建筑與小區(qū)海綿化改造,廣場與公園海綿化改造,城市道路海綿化改造排水管網(wǎng)分流制改造工程,東風水庫水污染綜合整治,東風中路(鳳凰路至玉興路)段857m 地下管廊建設。
圖1 現(xiàn)場人員管理
本項目施工項目類型多,包括公園治理、管廊、小區(qū)地面樓面改造、道路排水系統(tǒng)改在等,不同種類項目間距離較遠,所需的工種多,人數(shù)分布不均,所以有效地組織各工種在不同項目中進行穿插施工不僅可以保障施工進度,而且可以充分利用人力,不出現(xiàn)人員窩工的情況,為此項目采用手機app 對項目人員進行信息化管理,軟件功能如圖1。另外項目以工人勞務實名制為基礎,以物聯(lián)網(wǎng)+智能硬件為手段,對現(xiàn)場施工人員安全帽無線射頻識別,結合在基于BIM 技術的GIS 系統(tǒng)中進行精確定位,進一步確定相關工種是否在正確施工范圍內(nèi)施工。
BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術在施工安全管理中的應用主要體現(xiàn)在危險性較大工程安全監(jiān)測和防護過程中。例如在基坑監(jiān)測過程中,結合Dynamo 技術,將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,以三維模型直觀展現(xiàn)基坑變形情況,便于監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預警值時,能及時與設計單位、技術顧問協(xié)商。對建筑工地環(huán)境的監(jiān)測、大體積混凝土澆筑監(jiān)測、鋼結構應力應變、地基監(jiān)測、預應力梁的監(jiān)測、基坑支護監(jiān)測以及工地危險區(qū)域的監(jiān)測等也可以通過傳感器實時采集工程結構健康安全數(shù)據(jù)信息,然后對應到BIM 模型相關位置,并進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析以檢驗專項施工方案的可靠性。當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預設值時可以在模型中迅速找到感應器位置,一方面加強監(jiān)測頻率,另一方面快速做出有針對性的解決方案。
本項目施工范圍大,在不增加管理人員的數(shù)量情況下,應用BIM+視頻監(jiān)控+GIS 的技術可以大大提高總承包單位對現(xiàn)場的把控能力[2]。項目將航拍模型輕量化處理后放入GIS 系統(tǒng)中,分析出攝像頭最佳的安放位置和種類,在空曠區(qū)域安裝VR 全景攝像頭,在有單邊障礙位置安裝帶有可轉動方向云臺的攝像頭。當出現(xiàn)緊急情況根據(jù)模型中攝像頭的位置迅速查到緊急事件發(fā)生的位置和現(xiàn)場情況。
BIM 模型具有可量化的特性,在物料管理中BIM 技術一項重要的應用就是為編制材料計劃提供準確依據(jù)。另外,BIM 模型可以為建筑構件附加信息,為物聯(lián)網(wǎng)的應用提供數(shù)字信息基礎[3]。在材料進場驗收時,利用BIM 模型信息如生產(chǎn)時間、重量、廠家信息、注意事項、安裝位置、防偽信息等附加到二維碼以及和RFID 中進行驗收管理?;谖锫?lián)網(wǎng)追蹤技術,項目利用自主研發(fā)混凝土打灰系統(tǒng),如圖2 所示,通過貫通物流過程中生產(chǎn)商、運輸商、收貨方三者相關業(yè)務工作,從而合理安排物資運輸計劃,實時監(jiān)控運輸過程,嚴密管控物資運轉,提高了項目對材料的精細化管理水平。
在方案編制階段,利用BIM 技術的三維可視化特性,在三維空間內(nèi)進行塔吊布置,確定塔吊的位置和型號。項目施工階段,利用攝像頭、方向定位器、重量傳感器等通過互聯(lián)網(wǎng)把塔吊的起吊重量,偏轉角度,高度,與鄰近塔吊的相對位置實時傳入到電腦控制系統(tǒng)中,通過網(wǎng)頁端或者手機端就可以檢測到目前塔吊的運行狀態(tài),另外還可以對塔吊的吊次,起吊總重量進行統(tǒng)計分析,確定塔吊的效率分析,驗證布置方案的可靠性,安全性,經(jīng)濟性。當塔吊出現(xiàn)違規(guī)操作或者出現(xiàn)故障,塔吊預警的同時能觸動應急措施。
圖2 混凝土澆筑系統(tǒng)
以上各應用點應用了物聯(lián)網(wǎng)+BIM系統(tǒng)的基本架構,即感知層、網(wǎng)絡層、應用層的三層結構,不同的應用場景的應用深度是在應用層進行擴展或細化。
BIM 技術和物聯(lián)網(wǎng)技術結合使用可以優(yōu)化施工單位的管理方式,提供更加科學準確的決策依據(jù),方便對施工現(xiàn)場情況的實時管控。BIM 技術正在從單一應用向項目管理應用轉變,從單機應用向基于互聯(lián)網(wǎng)技術的應用轉變。雖然目前一些應用BIM 技術與物聯(lián)網(wǎng)的結合應用還存在一定缺陷,但隨著技術的創(chuàng)新和突破,再加上與相關技術如5G 網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)分析、云計算等技術的深度融合,這些缺陷會迎刃而解,我國建筑行業(yè)將向著信息化、工業(yè)化、綠色節(jié)能的方向不斷前進。