基于CIM的智慧工地管理系統

文｜中航安貞（浙江）信息科技有限公司 王立幼 馮佳瑩 張露露

1 CIM和BIM

CIM技術提供了一種有效的方法，合理地組織描述城市的信息。與傳統的地理信息系統（GIS）數字城市相比較，CIM 將數據顆粒度細化到城市整體建筑群中的一個小部件，將靜態的城市升級為動態化、可視化、實時化、虛實結合的數字城市，從范圍上看是大場景GIS數據、小場景BIM數據、互聯網和物聯網的融合，為城市的高效管理和動態決策提供了數據可視化基礎。智慧城市的建設需要各個社區的BIM信息，運用GIS、互聯網、云計算等高新技術作為支撐，構建合理高效的城市信息模型。

BIM最開始被用于保存建筑信息，包含建筑要素和空間位置。進入21世紀后，其研究主要集中到建筑設計、碰撞檢測、可視化、成本估算和數據管理。BIM的核心特征如下：

（1）3D模型可視化。BIM的3D可視化特性可如實呈現建筑師的設計理念，使得項目參與人能消除溝通困擾，提高項目開發效率。

（2）參數化設計。BIM建筑模型由參數化特性組件構成，軟件內建的柱、梁、墻等組件或是用戶自行建立的模型組件，每個組件都具有參數性質。

（3）協同作業。BIM通過網絡可使營建專業人員不受時間和地點限制，共享項目信息和協同作業，提供專業人員的溝通平臺進行建模和整合。

2 基于CIM的智慧工地管理系統

2.1 系統架構

本文將介紹一種基于CIM技術搭建的智慧工地管理系統，該系統架構主要包括感知層、網絡層、應用層三個部分。感知層是各種信息采集傳感器組成的傳感網絡，如壓力、溫度、濕度傳感器、人員定位設備、視頻監控等、主要功能是采集現場信息。網絡層是各類有線和無線傳輸系統、設備，包括網線、WIFI、藍牙等。應用層是整個系統的核心層，包括后端服務器、數據庫（MySQL）、前端平臺（瀏覽器）、小程序（微信小程序）等，主要對采集的信息進行展示、分析和處理，并提供問題的解決方案。如圖1。

圖1 系統架構

2.2 系統建設

基于CIM技術建立了智慧工地管理系統，根據功能分為綜合概況、項目地圖、流程中心、質量安全、人員管理、視頻監控和環境監測模塊。

2.2.1 綜合概況

綜合概況模塊同時展示多個項目指標，總體顯示所有項目統計信息，對集團所有項目的進展狀況一目了然。其中，項目概覽用于展示項目總數，并統計前期、在建、竣工項目的個數；投資概覽用于展示項目各個時間段的投資額，包括月度投資、季度投資、年度投資、總投資；進度概覽用于展示系統中各個項目的進度情況，并且按照項目的類別進行分類統計；質量安全用于展示不同類型隱患的數量；人員管理用于展示出勤相關統計；竣工項目用于展示已竣工項目的統計數據。

2.2.2 項目地圖

傳統的工地項目管理系統中，與三維地圖相結合的案例較少。在本文系統的項目地圖頁面中，采用三維地球可視化的方式展示項目工程所在的準確位置，藍色標簽代表前期項目，綠色標簽代表在建項目，橙色標簽代表竣工項目。右側列表用于展示前期、在建、竣工的項目。

通過引入三維地圖，整合系統項目，可直接在地圖上查看所有項目的具體位置及分類，點擊地圖中的標簽可以查看該項目的第一視角，方便客戶查看項目在區域內的分布情況，對統籌項目管理帶來很大的提升。

2.2.3 流程中心

流程中心模塊用于設置和管理各類流程表單。參建的監理單位和施工單位可通過流程中心分別建立監理流程類的表單和施工流程類的表單。

表單將按監理工程師填報——總監理工程師審批——建設單位簽收的順序依次進行審核批復，表單流轉到某一節點時向相應的審核人發出消息提示。

通過流程中心來管理監理流程、施工流程，可以保存流程中的各類會議紀要、月報等重要文件，去除了線下繁瑣的填報、審批流程，極大的提高了工作效率，對促進項目進展具有重要意義。

2.2.4 質量安全

安全生產標準化建設的基礎是施工隱患排查治理工作，是貫穿于安全生產標準建設全過程的最重要的工作，建立施工隱患排查體系也為工地的安全生產標準打下最堅實的基礎保障。

系統質量安全模塊用于管理施工階段的安全問題，形成從隱患發現、上報、處置、復查的業務閉環。上報人通過提交隱患信息表單完成上報隱患操作，接收人員通過接收、處理操作，并填寫處理內容、處理照片、處理人等信息，完成問題處理操作。通過質量安全功能的應用，加快了問題的上報、審批、處理流程，提高了工地的安全隱患處理效率，增強了工地的施工安全保障，從而使工地的安全生產標準化更牢固。

2.2.5 人員管理

人力因素對建筑施工有較大的影響，建筑施工的質量以及效率很大程度上取決于施工人員的專業素質和是否嚴格遵守施工規范，因此必須做好工地現場的人員管理工作。本文系統的人員管理可錄入所有施工人員的基本信息，對施工人員做好總體管控。對于每天的考勤打卡情況，系統以圖表混合形式展示當日出勤人數、當日出勤率、在場人數等，并且提供新增人員、搜索人員功能，方便進行人員考勤管理。通過考勤信息，還可以對工地現場實時進出的人員做好管控。通過人員管理不僅能對施工人員的考勤情況做好統計，也便于勞務費的核算，減少勞務糾紛。此外，還有利于工地現場的安全管控，向公安機關提供工地現場人員的備案信息。

圖2 綜合概況

圖3 項目地圖

圖4 項目流程管理

2.2.6 視頻監控

傳統工地視頻監控一般采用視頻供應商提供的客戶端來播放，雖然可以查看監控的實時畫面，但并不能查看監控所在位置和具體覆蓋范圍。本系統中的視頻監控頁面用于展示項目中各個位置的視頻監控，當點擊地圖中的監控圖標時，可播放該監控的實時畫面，并且提供新增監控和編輯監控的功能。

通過引入三維地圖以及視頻在線播放功能，在三維地圖中融合了視頻監控功能，使得管理人員可以很方便的查看監控在地圖中的分布情況，通過監控標簽還可以查看視頻監控的實時畫面，實時掌握現場施工動態信息，加強了施工安全生產，落實崗位職責，便于調查和明確責任。

2.2.7 環境監測

工地施工必然會產生各種環境污染問題，其中粉塵污染、噪音污染是最為常見的問題，成為影響城市空氣質量，擾亂周邊居民生活的主要因素之一。系統將利用建筑工地周邊布設的環境監測傳感器，采集工地現場的揚塵、噪聲、氣象參數等環境監測數據，并對采集的數據進行加工和統計分析，將監測數據通過有線或無線網絡傳輸到后端平臺，在前端頁面以圖表形式向管理者展示過去各時段內項目現場設備采集到環境參數時間序列。

通過環境監測模塊管理人員能夠快速、準確的掌握建筑工地現場的環境質量狀況，一旦發現問題及時采取處理措施，將工程施工過程對環境的影響降至最低，以滿足建筑施工行業環保統計的要求。同時系統后臺可對環境監測的歷史數據進行統計和分析，為環境管理措施和方案的制定提供決策依據，提高污染控制和污染治理的水平，建立綠色施工管理生態環境。

3 結束語

基于CIM的智慧工地管理系統圍繞“人員”“安全”“進度”“環境”等工地核心管理內容，提供智慧化、信息化的應用子系統，實現信息有效共享、工地高效有序管理，打造現代智慧化工地。

圖6 人員管理

圖7 模型上的視頻點位

圖8 監控實時畫面

圖9 環境監測