摘要：本文以某裝配式建筑工程項(xiàng)目為例，對(duì)工程信息化管理平臺(tái)展開設(shè)計(jì)研究。設(shè)計(jì)信息化管理平臺(tái)架構(gòu)，明確平臺(tái)由上到下依次為數(shù)據(jù)層、邏輯層、程序應(yīng)用層、操作層。為確保開發(fā)的信息化管理平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮預(yù)期作用，選擇英特爾酷睿臺(tái)式機(jī)CPU處理器作為該平臺(tái)的核心處理器。使用3D掃描技術(shù)與BIM技術(shù)，構(gòu)建裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型；使用二維碼技術(shù)，進(jìn)行裝配式建筑工程預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理；使用EBIM等移動(dòng)終端進(jìn)行構(gòu)件吊裝與安裝狀態(tài)的跟蹤與更新，完成構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)信息的更新后，生成構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝表，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝深化設(shè)計(jì)與信息化管理。結(jié)果表明：設(shè)計(jì)平臺(tái)可以在提高工程施工質(zhì)量、降低裝配式建筑構(gòu)件安裝誤差的同時(shí)，解決施工中構(gòu)件與機(jī)械存在的空間方面沖突問題，避免工程施工進(jìn)度受到返工、變更等影響。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；工程結(jié)構(gòu)模型；管理平臺(tái)；信息化；建筑工程；裝配式

中圖分類號(hào)：TU756 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" 文章編號(hào)：

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(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，同時(shí)也帶來日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和更多的能源消耗，制約了健康中國(guó)、綠色產(chǎn)業(yè)和節(jié)約型生態(tài)環(huán)境的建設(shè)[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(xiàng)目在建設(shè)過程中，由工廠負(fù)責(zé)建筑所需構(gòu)件的制作與生產(chǎn)，將通過質(zhì)檢后的建筑構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浇ㄖこ添?xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，通過對(duì)元件的現(xiàn)場(chǎng)拼裝，完成對(duì)建筑的建造與開發(fā)[2]。相比傳統(tǒng)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(duì)環(huán)境無污染等優(yōu)勢(shì)。但由于我國(guó)此方面的發(fā)展仍處于初步階段，在建筑的執(zhí)行監(jiān)管方面仍存在較大的缺陷。因此，有必要引進(jìn)先進(jìn)的BIM技術(shù)，通過構(gòu)建三維模型的方式，更好地推動(dòng)裝配式建筑發(fā)展，從而提升建筑行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[3]。此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中的數(shù)字化特征較多，包括可視化特征、三維展示特征等，BIM技術(shù)可以將由平面二維的點(diǎn)、線、面組成的建筑設(shè)計(jì)圖進(jìn)行三維的展示和呈現(xiàn)，為建筑施工方提供更加直觀、形象的效果圖，進(jìn)一步方便技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入研究。

1 信息化管理平臺(tái)架構(gòu)

為滿足建筑工程項(xiàng)目施工方的需求，在開展相關(guān)研究前，將BIM技術(shù)作為支撐，設(shè)計(jì)如圖1所示的信息化管理平臺(tái)架構(gòu)[4]。

從圖1中可以看出，本文開發(fā)的平臺(tái)由四個(gè)結(jié)構(gòu)層構(gòu)成，由上到下依次為數(shù)據(jù)層、邏輯層、應(yīng)用層、操作層。

在此過程中應(yīng)明確，建筑工程管理中參照的BIM結(jié)構(gòu)模型與施工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間存在著較為密切的聯(lián)系。數(shù)據(jù)信息與工程文件在BIM模型中的存儲(chǔ)方式較多，包括分布式文件存儲(chǔ)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)等，可以將平臺(tái)的數(shù)據(jù)層作為一個(gè)存儲(chǔ)建筑工程數(shù)據(jù)的資源中心，支持對(duì)各種多維數(shù)據(jù)的同時(shí)查詢[5]。在平臺(tái)的邏輯層中，為了滿足“建筑施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、多終端用戶的同時(shí)訪問”需求，利用M/S和B/S，對(duì)數(shù)據(jù)邏輯進(jìn)行處理。處理后，應(yīng)用層利用中間件接收用戶向其發(fā)送的命令，通過此種方式，達(dá)到對(duì)整個(gè)建筑工程進(jìn)行規(guī)范化管理的目的。平臺(tái)的最底層為操作層，操作層最終用戶群由技術(shù)人員、管理人員、工人、監(jiān)理方人員等構(gòu)成。平臺(tái)將對(duì)用戶群體的身份進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，根據(jù)識(shí)別結(jié)果，為其分配對(duì)應(yīng)的管理權(quán)限，確保數(shù)據(jù)在一個(gè)相對(duì)安全的范圍內(nèi)流通[6]。通過上述方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程的信息化管理。

2 平臺(tái)硬件設(shè)備選型

為確保開發(fā)的信息化管理平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮預(yù)期作用，根據(jù)相關(guān)工作的具體需求，進(jìn)行平臺(tái)硬件設(shè)備的選型[7]。在此過程中，選擇英特爾酷睿Intel Core i5-7400 SR32W臺(tái)式機(jī)CPU處理器作為該平臺(tái)的核心處理器，處理器技術(shù)參數(shù)見表1[8]。

按照規(guī)范，將處理器接口與管理平臺(tái)終端進(jìn)行對(duì)接，通過此種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器在信息化管理平臺(tái)中的集成。

3 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建

完成管理平臺(tái)硬件的選型后，引進(jìn)BIM技術(shù)，開展裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建研究[9]。在此過程中，使用3D掃描技術(shù)，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)整體的掃描，在掃描的結(jié)構(gòu)模型中輸入現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)。通過此種方式，進(jìn)行裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模。為確保構(gòu)建的模型與結(jié)構(gòu)實(shí)際情況具有較高的適配度，應(yīng)對(duì)采集的圖像與數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[10]，計(jì)算公式如下：

式（1）中：為采集圖像與數(shù)據(jù)的均值化處理；為測(cè)繪高度，m；為拓展數(shù)據(jù)；為原始數(shù)據(jù)；為拓展記錄；為采樣時(shí)刻點(diǎn)，s。對(duì)此過程進(jìn)行描述，如圖2所示[11]。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引進(jìn)RFID技術(shù)，利用無線電波信號(hào)自動(dòng)識(shí)別建筑構(gòu)件，獲得與建筑結(jié)構(gòu)空間相關(guān)的信息，此項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)與物體無接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)[12]。識(shí)別過程中，考慮到裝配式建筑工程的預(yù)制構(gòu)件種類、數(shù)量較多，如未能做好構(gòu)件的入庫(kù)與出庫(kù)管理，不僅會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件的丟失、錯(cuò)用等問題?；诖耍瑧?yīng)使用RFID讀取、識(shí)別建筑現(xiàn)場(chǎng)的部件信息，通過此種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制件的管理。

完成上述處理后，對(duì)建筑實(shí)體結(jié)構(gòu)追加附加信息，通過拓展字典、拓展數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)的追加，在此基礎(chǔ)上，集成散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)與數(shù)碼攝像數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)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(yù)制構(gòu)件跟蹤管理

為提高裝配式建筑工程施工的秩序化，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的規(guī)范化管理，可使用二維碼技術(shù)，進(jìn)行裝配式建筑工程預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理[14]。在工程結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行二維碼技術(shù)的應(yīng)用，是對(duì)原有管理工作模式的一種升級(jí)。利用此項(xiàng)技術(shù)，可迅速完成施工現(xiàn)場(chǎng)裝配式元件的位置、屬性和相關(guān)信息的查詢與定位，并可以在PC端對(duì)其相關(guān)信息進(jìn)行更新，通過此種方式，降低由于設(shè)計(jì)變更引起的工程進(jìn)度拖拉問題。建筑預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理主要由以下3個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。

1） 對(duì)建筑工程項(xiàng)目生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行質(zhì)檢跟蹤。構(gòu)件工廠的技術(shù)員在相應(yīng)構(gòu)件上粘貼印刷好的條形碼，并用移動(dòng)設(shè)備掃描構(gòu)件的條形碼，輸入相應(yīng)的零件信息；構(gòu)件工廠的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)人員，依據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，通過掃描二維碼，錄入相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)信息，并將其上傳到平臺(tái)。

2） 對(duì)裝配式構(gòu)件進(jìn)行出廠管理。構(gòu)件廠的倉(cāng)庫(kù)管理員，通過掃描構(gòu)件的識(shí)別碼，錄入構(gòu)件的實(shí)際型號(hào)和數(shù)量等相關(guān)信息[15]。在工廠管理模塊中，通過上述方式，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件信息的掃描和添加。在此基礎(chǔ)上，將對(duì)應(yīng)的構(gòu)件信息與構(gòu)件運(yùn)行車輛進(jìn)行匹配，將添加的信息上傳至服務(wù)器，通過對(duì)車輛的定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式構(gòu)件的定位。

3） 對(duì)構(gòu)件進(jìn)行入場(chǎng)管理。掃描識(shí)別碼，確定構(gòu)件運(yùn)輸車信息，并進(jìn)行車輛進(jìn)場(chǎng)操作。對(duì)構(gòu)件進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)掃描，信息化管理平臺(tái)會(huì)自動(dòng)提示每個(gè)構(gòu)件的相關(guān)質(zhì)量信息，便于對(duì)構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。同時(shí)，平臺(tái)會(huì)根據(jù)自身管理需要，對(duì)進(jìn)入建筑工程裝配式的構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，以此識(shí)別是否存在未進(jìn)場(chǎng)或遺漏的構(gòu)件。

5 構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝深化設(shè)計(jì)與信息化管理

開展構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝深化設(shè)計(jì)時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)工程部與相關(guān)負(fù)責(zé)人需要使用EBIM等移動(dòng)終端進(jìn)行構(gòu)件吊裝與安裝狀態(tài)的跟蹤與更新，完成構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)信息的更新后，生成構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝表，此過程見表2。

完成構(gòu)件的安裝后，工程部將對(duì)應(yīng)的構(gòu)件任務(wù)狀態(tài)信息推送到質(zhì)量管理部門，由質(zhì)量管理部門負(fù)責(zé)進(jìn)行構(gòu)

件安裝的驗(yàn)收。

可通過對(duì)不同位置建筑構(gòu)件色彩的識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件追蹤狀態(tài)的可視化顯示，并根據(jù)合同中規(guī)定的內(nèi)容，給出對(duì)應(yīng)的工期警告。利用信息化管理平臺(tái)對(duì)零件狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，協(xié)助建筑工程項(xiàng)目經(jīng)理、生產(chǎn)經(jīng)理和地區(qū)經(jīng)理，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行全面控制，以此為依據(jù)結(jié)合現(xiàn)有資源，對(duì)工程項(xiàng)目人力和材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配，對(duì)進(jìn)度落后的作業(yè)區(qū)域，應(yīng)識(shí)別出落后的原因，對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤和調(diào)整，確保項(xiàng)目的總體進(jìn)度目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。按照上述方式，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝深化設(shè)計(jì)與信息化管理，完成基于BIM技術(shù)的信息化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)。

6 工程實(shí)例分析

為實(shí)現(xiàn)對(duì)開發(fā)的管理平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中效果的檢驗(yàn)，以蘭州市某裝配式結(jié)構(gòu)建筑為例，應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)行建筑工程的信息化管理。

該工程項(xiàng)目總占地面積為33.5萬㎡，建筑位于城市二環(huán)沿線，該項(xiàng)目中，共包含27棟單體結(jié)構(gòu)建筑，每個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)相同，均由地上3層～27層構(gòu)成，地下層數(shù)為2層。根據(jù)工程實(shí)際情況與大量的現(xiàn)場(chǎng)勘查與測(cè)量可知，建筑高度為79 m，是蘭州市首個(gè)以裝配式結(jié)構(gòu)為主的住宅工程項(xiàng)目。該建筑的預(yù)制率為40%，整體裝配率＞50%。根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(xiàn)場(chǎng)工人缺乏裝配式施工經(jīng)驗(yàn)，不僅會(huì)耽誤現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，嚴(yán)重情況下還會(huì)使建筑工程項(xiàng)目施工質(zhì)量受到影響。

在與工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)方綜合商議后，決定使用本文設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)行工程的信息化管理。管理過程中，引進(jìn)BIM技術(shù)，構(gòu)建裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)工程項(xiàng)目施工進(jìn)度，進(jìn)行建筑預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理。最后，通過對(duì)構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝深化設(shè)計(jì)與信息化管理，完成基于本文平臺(tái)的工程信息化管理。

完成管理后，在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)預(yù)制件的安裝進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，檢驗(yàn)預(yù)制件的安裝與拼接質(zhì)量，將安裝后的偏差與允許偏差進(jìn)行比對(duì)。同時(shí)，在檢驗(yàn)過程中，將構(gòu)件對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)層的相關(guān)信息錄入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行建筑預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理，通過此種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工中機(jī)械碰撞、管線碰撞的測(cè)試與集中管理。并統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，相關(guān)內(nèi)容見表3。

根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用本文設(shè)計(jì)的方法，對(duì)裝配式建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行信息化管理，管理后構(gòu)件安裝的實(shí)測(cè)偏差＜允許偏差，同時(shí)，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行碰撞檢測(cè)發(fā)現(xiàn)所有區(qū)域均不存在構(gòu)件之間的空間沖突現(xiàn)象。

7 結(jié)語

根據(jù)建筑構(gòu)件的特點(diǎn)、功能、建筑形式，可以將建筑構(gòu)件劃分為板塊構(gòu)件、骨架構(gòu)件、箱式構(gòu)件等。通過對(duì)不同類型構(gòu)件的組合，可以開發(fā)與業(yè)主方需求高度適配的建筑。為推進(jìn)我國(guó)裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展，本文通過裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建、建筑預(yù)制構(gòu)件跟蹤管理、構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝深化設(shè)計(jì)與信息化管理，引進(jìn)BIM技術(shù)，以某裝配式建筑工程項(xiàng)目為例，對(duì)工程信息化管理平臺(tái)展開設(shè)計(jì)研究。在完成設(shè)計(jì)后，通過實(shí)例應(yīng)用實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的成果具有良好的效果。該平臺(tái)在提高工程施工質(zhì)量、降低裝配式建筑構(gòu)件安裝誤差的同時(shí)，也能夠解決施工中構(gòu)件與機(jī)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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