基于物聯網與BIM交互技術的大型預制梁場運維管理

彭鎮東，彭岸，易強，曹武

（中建五局土木工程有限公司，湖南 長沙 430000）

本文以武漢市四環線武湖至吳家山段第一合同段的預制梁場為例，工程位于武漢市黃陂區，工程主線全長6.91km，含特大橋五座，互通立交一座，服務區一座，全線預制小箱梁共計2416片，工程沿線設大型預制梁場一座，占地面積102.7畝，內設制梁臺座75個，存梁臺座75個，鋼筋安裝臺座15個，龍門吊12臺，鋼筋加工廠一座。預制場內配套安裝有養護系統，消防系統，供電系統，照明系統，視頻監控系統，有害氣體及環境監測系統，排水系統，工人實名制管理系統等設施。

1 物聯網與BIM

1.1 物聯網

物聯網建筑業的集成應用主要是通過在施工現場安裝RFID、紅外感應器、GPS、激光掃描器等信息傳感設備，按照規定的協議，將任何與工程建設相關的人員或物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。該項技術有三項特點：一是全面感知性，利用傳感器、RFID和二維碼等采集技術，隨時獲取現場人員、材料和機械數據；二是可靠傳送性，利用互聯網和通訊網絡，實施獲取的數據可隨時交互共享；三是智能處理性，利用云計算、大數據等智能計算技術對海量數據進行分析處理，提取有用信息，實現智能決策與控制。

1.2 BIM

在工程建設領域，BIM（建筑信息模型）技術憑借其可視化，協調性，模擬性，優化性和可出圖性的優勢在現場施工管理中正在被廣泛運用。如施工策劃階段，對施工組織和技術方案進行分析模擬，預知將出現的問題，對方案進行優化，制定應對措施；在施工過程中將成本、進度與模型結合，形成5D施工模型，幫助工程管理人員實現對進度、成本、質量的全面把控。

目前，BIM技術的應用逐漸呈現出與物聯網、智能化設備集成應用的趨勢，發揮著更大的作用。

2 物聯網與BIM交互技術在預制梁場運維管理中的應用

預制梁場肩負著預制小箱梁加工生產的重要任務，而對梁場的日常運維管理的好壞直接影響著工程全線小箱梁生產工作的質量、安全、進度、文明施工及環境保護等各方面要素是否處于受控狀態。通過綜合運用BIM、物聯網、移動智能終端等軟硬件信息化技術，與預制梁場的生產工作相結合，對預制梁場中的各項系統集成統一管理，提高預制梁場的生產效率、管理效率和決策能力等，從而實現預制梁場的數字化、信息化、智慧化管理。

2.1 構件跟蹤

在預制小箱梁的生產加工過程中，對每一片小箱梁進行編碼命名，利用RFID(射頻辨識系統)技術，在預制小箱梁中埋入RFID芯片，開始一道工序前掃碼錄入構件名稱，開始施工時間，責任人；工序完成后再掃碼、確認完成時間、質量驗收情況等信息錄入。在進行掃碼的同時，預制小箱梁的信息數據就同步到了BIM模型當中儲存，管理人員可以通過移動設備查閱預制小箱梁的生產進度情況。此外，通過小箱梁內置的RFID，配合手持讀寫器，可精確定位小箱梁的安裝位置，實現對預制構件生產、運輸、安裝的全過程跟蹤。

2.2 預制梁場集成化管理

武漢市四環線武湖至吳家山段第一合同段預制梁場中所運用的管理系統和生產設備較多，但相互之間缺少協同互動，呈現出碎片化、孤島化。這些技術應用之間缺少一個紐帶，無法將其作用發揮到最大。

為了解決這一問題，可以建立以BIM可視化技術為基礎，以物聯網，大數據為支撐，整合預制梁場碎片化應用系統，結合行業規范標準，項目管理制度的集成平臺，實現對預制梁場的信息化、標準化、智能化、精細化管理。預制梁場的集成化管理并非將已有的系統功能簡單拼湊，而是將各個系統模塊進行有效整合。將原本沒有關聯的模塊之間串聯起來，實現各系統之間的共享與協同，將集成化平臺價值發揮到最大。該集成化平臺的主要功能覆蓋到以下幾個方面：綠色施工管理（排水系統、供電、照明、環境監測等系統，養護系統），安全管理（消防系統、監控系統），技術管理（BIM可視化交底），勞務實名制管理（勞務實名制系統）。

（1）綠色施工管理。預制梁場的綠色施工管理主要是針對場站揚塵噪音控制，污水排放，水循環利用和生產生活節電方面的管理。如通過在預制梁場內布置噪聲、揚塵監測儀器，儀器利用GPRS/4G網絡與集成化管理平臺進行數據交換，儀器獲取的數據實現對梁場周圍大氣環境的監測，當粉塵、PM2.5超標時，施工人員及時對場地進行灑水降塵處理，并對每日梁場空氣質量數據統計分析，形成專題圖表。再如預制梁場養護系統，接入到集成管理平臺中，平臺根據每日天氣情況，氣溫、濕度，對預制梁養護的間隔進行自動調整，減少水資源浪費。

（2）安全管理。預制梁場安全管理，主要針對預制梁場的施工安全、用電安全的管理，如在預制梁場廠區內布置監控系統和消防系統，將監控系統和消防報警系統接入到集成管理平臺，通過監控和消防報警系統對預制梁場施工進行實施監控。

（3）技術管理。利用BIM技術進行建模，利用其可視化的特點進行模型漫游；預制小箱梁的架設方案模擬，輔助方案進行優化；小箱梁施工，吊裝的安全技術交底，規范施工工藝流程，提高施工質量，減少不安全的行為發生。

（4）勞務實名制管理。勞務實名制系統主要用于對預制梁場實現封閉式管理，對作業工人實行實名制管理。在梁場出入口安裝門禁閘機設備，所有作業工人打卡上下班，同時也能避免無關外來人員進入施工現場。每日考勤數據將傳回至管理平臺，并可生成考勤表格，對工人出勤率進行統計。

3 結語

通過利用以BIM與物聯網技術為載體的集成化管理平臺，將許多輔助施工管理，提高施工效率，節能減排的松散化的應用系統進行集中化、標準化管理，實現預制梁場各應用系統的統一部署、統一運行、統一維護。通過平臺的應用為預制梁場的生產過程中的安全、進度、質量和節能減排等的管理構成賦予智慧感知能力，真正實現工地智慧化。

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