摘要：為刺激我國經(jīng)濟快速發(fā)展，高速公路修建里程漸年提升，提高了交通運輸?shù)谋憷潭?，從而吸引更多投資，對刺激當?shù)亟?jīng)濟快速增長有顯著成效。在高速公路機電工程施工過程中，依據(jù)設(shè)計文件結(jié)合現(xiàn)場實際情況，把工程中的信息數(shù)字化、參數(shù)化、模塊化后整合至BIM中，實現(xiàn)機電工程的信息化。對機電設(shè)施安裝或者管線布設(shè)進行優(yōu)化高速公路的智慧水平。實測效果表明，利用BIM技術(shù)，有效提升了高速公路機電工程目標控制水平。該文以某市運營期間的高速公路為例，引入BIM技術(shù)對機電設(shè)施進行管理，將設(shè)備信息錄入后，對運維班組管理人員、監(jiān)控班組管理人員及收費班組管理人員采用定期模擬操作后并進行業(yè)務(wù)考核。建立機電設(shè)備運行監(jiān)測模型及相應(yīng)緊急預案，利用前端采集系統(tǒng)、中間傳輸系統(tǒng)、后端服務(wù)系統(tǒng)，將采集的信息投射至GIS地圖模型內(nèi)為管理人員服務(wù)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)系統(tǒng)運維施工管理高速公路機電設(shè)施

中圖分類號：F062.4文獻標識碼：A? ?文章編號：1672-3791（2022）07（a）-0000-00

Application of BIM Technology in Expressway Electromechanical Engineering Project Management

LIU Bo

（Beijing yunxingyu Transportation Technology Co.， Ltd.， Beijing， 100073 China）

Abstract： In order to stimulate the rapid development of China's economy， the mileage of expressway construction has been increased gradually， which improves the convenience of transportation， so as to attract more investment， which has a significant effect on stimulating the rapid growth of local economy. During the construction of Expressway Electromechanical Engineering， according to the design documents and combined with the actual situation on site， the information in the engineering is digitized， parameterized and modularized and integrated into BIM to realize the informatization of electromechanical engineering. Optimize the installation of mechanical and electrical facilities or pipeline layout to improve the intelligence level of expressway. The measured results show that the target control level of expressway electromechanical engineering is effectively improved by using BIM Technology. Taking the expressway during the operation of a city as an example， this paper introduces BIM Technology to manage the electromechanical facilities. After entering the equipment information， the operation and maintenance team managers， monitoring team managers and toll team managers are regularly simulated and evaluated. Establish the electromechanical equipment operation monitoring model and corresponding emergency plan， and project the collected information into the GIS map model to serve the managers by using the front-end acquisition system， intermediate transmission system and back-end service system.

Key Words： BIM Technology; System operation and maintenance; Construction management; Expressway; Electromechanical facilities

BIM技術(shù)實為仿真技術(shù)、模擬技術(shù)、可視技術(shù)的大集成者，其在工程項目設(shè)計、施工、運維過程中的溝通、討論及決策應(yīng)用，使當代建工人在運用BIM過程中對工程實施階段各環(huán)節(jié)的“模擬及分析”給與了超前的實質(zhì)性幫助。高速公路作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，包括橋梁、隧道、路基、路面、交安、機電、綠化、房建等專業(yè)[1]。其智慧化發(fā)展程度愈發(fā)迎合時代需求并受到人們的重視，在智慧交通規(guī)劃總體環(huán)境下，利用BIM技術(shù)，提高信息化水平，研究高速公路機電工程項目管理優(yōu)化方法，對高速公路施工及運維過程中的精細化管理具有重要意義。

1BIM技術(shù)在機電工程施工前的應(yīng)用

（1）高速公路機電工程屬于高速公路附屬工程，其施工進度及質(zhì)量等目標控制常常受其他專業(yè)影響和制約，大部分機電設(shè)施均與其他專業(yè)“共生共存”[2]。依據(jù)設(shè)計文件，在滿足機電工程施工質(zhì)量、安全、進度等目標管控要求的前提下，將工程其他各參建方匯總擬定的施工組織設(shè)計或者專業(yè)施工方案進行梳理，針對各方不同專業(yè)出現(xiàn)的“不兼容”現(xiàn)象（比如：設(shè)備安裝單位提出房屋建筑單位預留預埋尺寸或位置不正確，管道安裝單位提出鋼構(gòu)施工單位在相同位置安裝作業(yè)面沖突等情況）BIM技術(shù)可對此碰撞問題進行方案優(yōu)化，做協(xié)調(diào)處理，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)并留檔備查。

（2）對機電工程擬定的具體方案進行模擬化操作，比如：高速公路隧道內(nèi)火災(zāi)事件發(fā)生后的火災(zāi)報警響應(yīng)（比如：隧道內(nèi)風機啟動模式、報警聯(lián)動提示模式、車道指示器狀態(tài)、視頻聯(lián)動模式、監(jiān)控大廳報警點位投切模式、系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況給出的提示預案、對未進洞車輛進行的預警提示等），按照以人為本的原則，針對預設(shè)模擬逃生路線及通過車行/人行橫洞的具體逃生方案在三維空間上給出更加立體的體驗感。

（3）對機電工程施工階段進行時間上的模擬，以驗證施工的組織設(shè)計是否符合各專業(yè)對該工程提出的施工節(jié)點要求，是否滿足項目的預期要求，以動態(tài)的進度管理措施進行施工資源調(diào)度及施工措施調(diào)整，將方案最優(yōu)化[3]。

2BIM技術(shù)在機電工程施工中的應(yīng)用

（1）機電工程設(shè)備繁雜，與其他專業(yè)交叉施工都較密集，對于系統(tǒng)集成度要求較高。除要求作業(yè)班組有較高技術(shù)水平外，還需以動態(tài)管控在施工過程中對擬作業(yè)的環(huán)境及設(shè)備安裝的部位進行預演[4]?；诂F(xiàn)場環(huán)境勘察，需將設(shè)備相關(guān)參數(shù)（尺寸、重量、高度、寬度、長度等）錄入BIM系統(tǒng)，根據(jù)各分項的設(shè)備類別、數(shù)量、安裝部位及安裝方式結(jié)合施工特點及施工工藝要求，利用BIM技術(shù)對重點、難點進行相應(yīng)展示，對隱蔽工程或隱蔽點位進行“暴露”（如暗敷鎧裝直埋電纜與暗敷鎧裝直埋光纜的埋設(shè)位置有無沖突，橫穿過路線纜保護鋼管與給排水管道、污水管道、消防管道等有無沖突），分析其他可能產(chǎn)生的交叉/交疊影響因素，在施工過程中對方案做適時調(diào)整。

（2）施工過程中不免產(chǎn)生設(shè)計方案變更或者簽證事件，針對擬定事件對現(xiàn)有施工產(chǎn)生的影響進行可能的優(yōu)化處理（比如：在設(shè)備已安裝完畢的機房內(nèi)新增設(shè)備機柜、在已有設(shè)備機柜內(nèi)新增設(shè)備等均需考慮在有限的空間內(nèi)是否滿足新增設(shè)施的添加及在有限的負荷下是否滿足新增設(shè)施的運行條件）。

（3）設(shè)備安裝在現(xiàn)實中不免遇到裝配準確性較差的問題，按照以往經(jīng)驗，基本上是現(xiàn)場打磨或者修配處理，對現(xiàn)場進度、質(zhì)量及資源產(chǎn)生或多或少的不利影響。設(shè)備安裝施工與BIM技術(shù)契合后，可以靈活運用BIM技術(shù)對預安裝設(shè)備進行參數(shù)化提煉，委托設(shè)備廠商或工廠按圖加工并進行編碼，對設(shè)備安裝進行數(shù)字化管理，到貨后按照編碼進行裝配，可以加快設(shè)備安裝進度，減少資源浪費，提高工程質(zhì)量。

3 BIM技術(shù)在機電工程運維中的應(yīng)用

3.1BIM技術(shù)融合運維管理模式

成立運維管理組織機構(gòu)，建立運維管理制度，將用戶信息置于BIM技術(shù)模型內(nèi)提升安全訪問等級。根據(jù)用戶需求把機電設(shè)施按照運維等級進行有效劃分，對于重要設(shè)備或系統(tǒng)進行重點監(jiān)控。根據(jù)高速公路機電設(shè)施布設(shè)點位圖，按實際結(jié)合BIM技術(shù)進行相應(yīng)組態(tài)模塊添加并標注，實現(xiàn)運維管理數(shù)據(jù)化、模塊化。為進一步提升機電設(shè)備運維管理水平，建立基于物聯(lián)網(wǎng)的前端采集系統(tǒng)，監(jiān)控整體機電系統(tǒng)的運行狀態(tài)。運維系統(tǒng)BIM模型由三層架構(gòu)組成，分別為現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和管理應(yīng)用層[5]。

（1）現(xiàn)場設(shè)備層主要是通過對現(xiàn)場設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行采集，獲取最新的運行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至管理應(yīng)用層，便于技術(shù)人員對其進行科學管控。在該層中采集設(shè)備數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備主要包括傳感器、執(zhí)行器、輸入輸出擴展模塊及控制器。傳感器會將機電設(shè)備運行的相關(guān)參數(shù)進行采集，包括溫度、濕度、流量等?？刂破鲿鞲衅鞑杉南嚓P(guān)數(shù)據(jù)進行邏輯運算，并將運算結(jié)果發(fā)送給執(zhí)行器，讓其可采取一定措施進行調(diào)整[6]。多個基本單元完成對機電設(shè)備的監(jiān)測，獲取最新的設(shè)備運行數(shù)據(jù)，為高速公路項目的機電安全管理奠定基礎(chǔ)。

（2）網(wǎng)絡(luò)通信層主要承擔現(xiàn)場設(shè)備層與管理應(yīng)用層的通信工作。該文采用CAN總線的方式完成數(shù)據(jù)的傳輸，將各個機電設(shè)備通過網(wǎng)關(guān)連接到總線之中，形成較好的通信線路。

（3）管理應(yīng)用層大多是由打印設(shè)備、工作站、交換機及服務(wù)器等設(shè)備組成，主要負責對高速公路相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測、顯示、分析、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)及調(diào)用。在該文設(shè)置的管理系統(tǒng)中，工作人員可根據(jù)對設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測完成對設(shè)備的控制。假如設(shè)備運行出現(xiàn)問題，會及時提示相關(guān)人員進行維修處理，保證設(shè)備安全運行。

高速公路機電系統(tǒng)運維管理如圖1所示。

3.2 BIM技術(shù)融合機電系統(tǒng)運維管理應(yīng)用

（1）某市已開通運營的高速公路機電系統(tǒng)運維過程中深度融合BIM技術(shù)進行運維管理，其中不乏利用BIM技術(shù)整合機電設(shè)施相關(guān)數(shù)據(jù)后對新職員及現(xiàn)有職員進行模擬業(yè)務(wù)培訓，培訓合格后進行業(yè)務(wù)考核，如收費班組人員日常訓練的特情過車處理過程，加強對收費人員在特殊情形時的快速處理決策判斷，提升快速反應(yīng)能力，提高服務(wù)水平。監(jiān)控班組人員對道路監(jiān)控及隧道監(jiān)控設(shè)施的使用、控制，加深了對機電設(shè)備的認識度及對路段路況的熟悉程度，增強了應(yīng)對在緊急模式下（12122）的業(yè)務(wù)素質(zhì)。模擬運維班組人員對路段機電設(shè)施的故障處理工作，間接促進了從業(yè)人員責任心的加強及故障處理率的提升，進一步提煉優(yōu)化了隊伍的素質(zhì)。

（2）該市承擔了2022年亞運會的部分賽事，同時作為疏解杭州市交通運行壓力的該條高速公路亦備受關(guān)注，特此于沿途設(shè)置相關(guān)密集型前端信息采集設(shè)備對跨城區(qū)路段進行交通流量監(jiān)控，與此同時信息發(fā)布設(shè)施也有所增加，機電系統(tǒng)運維壓力較大。基于此，相關(guān)設(shè)備狀態(tài)均采用GIS地圖+BIM融合技術(shù)加以呈現(xiàn)，為監(jiān)控班組及運維班組對重點監(jiān)控部位設(shè)施進行實時有效監(jiān)控提供了有效支撐。相關(guān)效果見圖2。

（3）基于BIM技術(shù)建立的設(shè)備故障檢測系統(tǒng)可完成對現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控，對其數(shù)據(jù)進行分析就可了解設(shè)備的運行情況及該路段具有哪些安全隱患。將數(shù)據(jù)導入在BIM平臺之中可對全線機電設(shè)施及重點監(jiān)控部位進行智能管控。我國高速公路年運輸吞吐量非常大，易出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象，因此可在BIM平臺基礎(chǔ)上加裝橋梁監(jiān)測系統(tǒng)，對橋梁因地質(zhì)災(zāi)害等不可抗力或其他因素導致的負載過重（擁堵后貨車較多）引起的橋體不安全狀態(tài)進行實時動態(tài)監(jiān)測。

4 結(jié)語

結(jié)合信息化的管理技術(shù)，進行高速公路機電工程項目管理，提高高速公路的機電一體化水平，該文結(jié)合BIM技術(shù)進行高速公路機電工程項目控制。

該文采用BIM數(shù)據(jù)信息實時傳感和控制技術(shù)，采用傳感器融合處理技術(shù)，構(gòu)建高速公路機電工程項目管理系統(tǒng)的信息識別和BIM管理模型，實現(xiàn)施工技術(shù)優(yōu)化。同時，對于提升高速公路機電系統(tǒng)運維水平亦有較大幫助。

參考文獻

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作者簡介：劉博（1988—），男，本科，工程師，研究方向為高速公路機電工程。