BIM融合信息技術在智慧工地中的應用研究

文／李爭 棗莊市住房建設事業發展中心 山東棗莊 277800

引言：

在BIM技術的支持下，智慧工地建設工作高效完成，且在保證工程建設施工效率和質量方面發揮重要的作用。結合實際工程建設情況，BIM技術的應用可幫助企業降低工程施工質量問題發生率與成本管理的復雜程度，同時還可對施工管理模式進行有效優化和完善。

1、BIM技術及智慧工地

資料模型主要指建筑資料模型。利用信息技術，將房屋工程信息作為模型進行表示，并構建技術數據庫。BIM技術可幫助項目提供所需的信息。它還可以有效地執行數據分析，提高構建效率，并在整個流程管理和工作流程管理中扮演重要角色。在現代社會發展的背景下，作為現代建筑行業管理模式創新的智能工作區，在工程建設規劃和實際操作中發揮著重要作用。要實現智能工作區管理，您需要it、人工智能等。在實踐中，您可以不斷地優化和調整作業管理，最終實現以下目標:協調所有作業的鏈接、將資源高效地集成到作業中，以及推動在作業中進行數據構建。

2、智慧工地與BIM的關系

智慧工地管理系統由終端層、平臺層和應用層組成。通過物聯網數據采集設備，實現對施工場地實時監控、智能感知和數據采集；通過云平臺，對系統采集到的海量數據進行高效計算、存儲和服務提供；應用層按照項目管理需求，為現場管理者提供項目管理系統。BIM技術在智慧工地建設中起到關鍵的支撐作用：（1）作為大型現場施工信息載體的BIM技術，只有利用三維BIM模型，才能實現抽象數據與現場施工實體的關聯，并以BIM作為信息載體對數據庫進行高效管理；（2）施工現場人員的專業素質參差不齊，對技術指標的理解存在偏差，借助二維與三維相結合的方法，可以快速、準確地對工程項目進行綜合評價，大大提高了工程項目管理的效率。

3、BIM技術的應用要點

3.1 可視化應用要點

在現階段工程建設中，通過對BIM技術的利用進行模擬施工，以此能夠有效提高細節可視化程度，輔助相關技術人員對建筑模型進行直觀分析。通過了解，在BIM技術下的智慧工地建模過程主要涉及兩個階段：一是工程施工方案設計階段；二是工程施工現場操作監管階段。在進行建筑施工方案設計期間，作為設計人員可結合建筑項目內部所統計的參數進行立體模型搭建，確保模型能夠清晰展現內部的整個結構布局，其中涉及的建模細節會隨著采樣數據發生的變化而進行相應的調整，以此確保管理人員做好工程施工各個環節的動態管理工作。在當前建筑模型技術中，通過對BIM技術的合理應用，實現建筑流程數字化表達目的。另外，將BIM技術與大數據技術進行有效結合，有助于企業更好地推動施工現場智能化管理，充分發揮智能化數字建模在應用中的作用。

3.2 協調應用

在智能工作區管理系統中實施信息模型技術有助于管理人員更好地協調各種采購方面的工作，從而減少工作中的一些沖突并確保良好的整體施工環境。在智能位置管理系統中，工程師和技術人員可以使用自動檢測功能和三維可視化功能來模擬設備的整個安裝過程，集成管路布局，然后檢測BIM技術對管道碰撞的影響，以避免管道碰撞您可以使用BIM技術來模擬實際的施工進度，然后將整個情況作為一個整體進行規劃，以幫助項目參與方管理和優化可真正反映項目施工科學性質的特定項目施工系統。

3.3 施工質量和成本管理應用要點

眾所周知，建筑工程屬于大型項目，會涉及比較多的專業領域，且相應的質量管理也具有一定的復雜性。通過了解，建筑質量管理內容主要集中在材料、設備等方面。在具體管理中，相關人員可利用BIM技術對各類信息進行整合，之后將其儲存于數據庫中。因BIM技術具有數據收集模擬系統功能，所以在應用中能夠對工程建設施工現場中所涉及的相關信息進行有效整合，如工程設計施工圖、建筑原材料、工程造價信息等，通過該系統的有效應用，可有效完成造價信息實時變更，為管理人員提供準確的成本管控信息，進而幫助建筑企業不斷提高成本利用率。在進行工程建設前期使用BIM技術進行模型構建，可對工程施工現場作業進行實時追蹤，以此對人員作業質量進行有效考核和評估。另外，對BIM技術進行有效的質量把控，能夠提高施工工藝流程的標準化。在具體應用中，BIM技術需要利用相應的軟件平臺建立具體且標準的施工技術流程模型。在此模型中，各個施工參與方必須要嚴格按照施工工序進行作業，這樣能夠對建筑工程施工現場質量管理工作起到一定的簡化作用。

4、BIM融合信息技術在智慧工地中的應用

4.1 視頻監控

（1）AI圖像分析系統。采用智能AI攝像機對施工現場及重點防治區域的人的不安全行為進行監控。采用AI圖像分析系統對所有進場作業人員的行為進行動態跟蹤管理，發現不戴安全帽、違規翻越護欄、打架斗毆等行為時，立即抓拍，經人臉識別后判斷責任歸屬，向責任人發出整改通知。監測到人員倒地、奔跑等異常行為時，直接報警提醒管理人員到現場處理。（2）智能塔吊系統。智能塔吊系統安裝在施工現場的所有塔吊上，負責監測塔吊的不安全狀態。該系統的多種傳感器安裝在塔吊臂、塔身和傳動結構上，黑匣子位于遠程服務器上，系統主要包括人臉識別考勤、無線通信模塊和可視系統。工程管理人員可通過該系統對塔吊運行狀態進行遠程實時監測，及時發現違規操作，切實減少施工現場的塔吊事故。（3）水電節能無線監測控制系統。利用移動互聯網和大數據技術，對辦公、生活、建筑等場所的水資源和電能利用情況進行監測和控制，實現資源監測和移動遠程控制。該系統將自動化控制技術、遠程無線傳輸技術、服務器和數據庫開發技術整合在一起，主要包括前端設備、無線設備、終端智能設備。采用無線通信技術，將傳感器采集的用水、用電數據上傳到“智慧工地”管理系統，建立水電節能臺賬，利用大數據分析用水、用電、安全隱患監測、故障報警、超負荷用電、線路狀態監測、線路故障等數據報告，以及對臨時用水、消防用水等進行實時監測，方便綠色施工監管。

4.2 工程量統計

在BIM模型的創建工作完成后，可對其進行計算，主要就各個施工點的鋼筋、混凝土等材料的用量進行準確分析。比如建筑企業在進行某隧道工程施工中，利用Revit軟件建立模型，之后提取混凝土工程量的信息，而所獲取的信息應與工程實際使用的混凝土用量差控制在一定范圍內。為此，施工人員在進行鋼結構工程施工作業中，則可通過模型所分解出的信息，構建具體的三維模型。

4.3 場地智能化規劃，模擬施工

根據工作流程，技術人員必須先測量實際的工作區域，然后在系統中輸入資料，并使用資訊模型技術完成智慧設計。同時，還可以特別模擬不同的工作流程，以確保建筑材料運輸路徑的合理性。基于5D平臺，BIM技術用于構建相應的模型，并在集成了有關建筑項目的各種信息后創建項目軟件。管理人員可以充分、科學、合理地組織工程施工進度計劃，創建三維模擬計算圖形，向特定施工項目的施工人員和管理人員展示相應的施工方法，確保現場施工人員。

4.4 智慧工地造價階段的應用

報價階段:信息模型技術能夠很好地解決此問題，創建高質量、準確的報價清單，并降低出錯的可能性。投資階段:資訊模型技術可在本身的大量資料中全面分析各種資料，建立適當的3D數位建筑模型，并自動計算適當的成本及建筑量。可以看到，信息模型技術在建設項目投資過程中的每個階段都具有重要的成本效益。設計階段:信息模型技術可以直接分析和集成整個數據庫。構建階段:信息模型技術可有效地控制整個項目。借助適當的數據庫和數據傳輸平臺，它可以加強對每個項目未解決問題的管理并與員工進行溝通，極大地減少錯誤，并有助于提高整個項目的成本。

4.5 智慧工地管理應用

(1)施工過程仿真。運用BIM3D虛擬可視化技術對施工過程進行模擬，建立基于4D信息模型的施工沖突分析與管理系統，實現對施工人員、材料、機械等進場時間的實時控制，避免了返工、延誤進度。施工進度模擬直觀地表現了工程項目的進度計劃，并與工程實際完成情況進行了對比分析，明確了工程實際施工與進度計劃的偏差，為施工計劃進行合理的調整提供了可靠依據。（2）質量管理。BIM具有數據集成、可視化、參數化設計等特點，可以有效減少重復工作，降低項目復雜度。通過BIM技術建立統一的工程數據源，有效保證了專業間的綜合協作，充分提高了信息的共享和重用，各個環節產生的信息可直接作為下一個環節的工作基礎，保證信息的準確性和一致性，為溝通與協作提供了底層支持，實現了項目各參與方之間的信息交流與共享。（3）安全管理。利用BIM技術可以對施工過程進行自動安全檢查，制定安全施工計劃，以及在施工前對建筑物進行消防安全疏散模擬。通過基于BIM技術的提前預判，減少工程安全隱患。

4.6 材料的實時管控

在過去所應用的工地管理模式中，部分施工企業都存在相同問題，即材料與工程設備管控力度不夠高。一般情況下，先是由技術部門根據工程建設需求制定相應的材料計劃，之后由采購部門負責購買，材料送達后采購部門還要做好接收工作。但是在此環節中，容易出現材料送達不及時或材料未達標等問題。針對此問題，企業可通過對BIM技術的引入，對施工材料進行全過程的跟蹤管理和監控，整個期間，可利用條形碼形式進行電子識別，以此能夠保證對采購材料、工程設施等進行有效跟蹤。在該技術的幫助下，管理人員能夠更為全面的掌握各類材料物質進入施工現場的情況。

4.7 現場漫游檢查

所謂現場漫游檢查，主要是指整個建設工程管道布置完成后，對管道進行一種模擬漫游檢查。主要目的是驗證管道的具體布置是否科學合理。同時，在分析了管道的各種數據信息后，有必要分析建筑物的各種裝飾數據，然后比較數據，以避免數據沖突、對后期施工的影響、施工時間延遲甚至返工等。因此，有必要加強施工質量管理，及時發現和優化存在的問題，確保整體施工安全進行，提高施工效率。

4.8 智慧工地運維階段的應用

促進BIM技術在智能施工現場運行維護階段的應用:(1)規劃單元應將建設項目后續運行維護管理思想納入建設項目規劃，全面分析存在的問題，使運行維護要求和技術經濟性具有意義。規劃BIM解決方案時，需要充分考慮這些影響操作和維護的因素。(2)運行維護單位要求相關的運行維護人員具備BIM模型的實用維護能力及隨后的管理水平。BIM模型可以完成整個項目的正常運行和維護。BIM模型可幫助您快速識別錯誤原因及相關的隱藏危險。運營和維護人員還必須積極參與各種BIM模型的規范和參數維護，以便在以后的運營和維護管理服務中做好工作。

5、BIM融合信息技術的發展

(1)加強BIM融合信息技術的實踐，不斷進行探索與創新。大數據對施工生產方式、企業管理方式的轉變起著至關重要的作用，施工企業建立大數據體系并不斷升級優化，融合人工智能算法及其他信息技術，可實現企業數據的挖掘分析及可視化，為領導者提供決策依據。企業應依據實際情況與研發單位合作，嘗試算法改進，解決局部收斂問題，加快收斂速度，實現工程資源的最優調度等實際問題。企業要看清未來發展形勢，逐漸應用自動化及機器人技術，解決施工中可替代的勞動力問題，為企業轉型做探索。(2)統一數據及技術標準，采用穩定高效的網絡通信方式。工程數據的采集存儲、不同格式數據的轉換、技術標準的統一關系到數據挖掘與應用。采用先進傳感設備、計算機硬件設備及5G技術可保證數據采集與傳輸的穩定及精確，同時，智慧工地數據存儲容量也可以逐漸采用5G支持的云存儲模式擴充容量，以支持后續的數據計算與分析，數據格式的匯入匯出及技術標準的統一可以以IFC標準統一管理，在不斷的工程實踐中逐步建立相關的數據轉換插件與接口，建立BIM融合信息技術交互的數據標準，最大限度地實現數據共享。

結束語：

綜上所述，在現階段工程建設中引入BIM技術，為企業保證工程建設穩定性和提高管理能力方面發揮重要作用，而智慧工地也會逐漸成為未來我國工程建設領域發展的主要趨勢，由此可見，BIM技術在工程建設領域中的應用具有重要意義，不僅可以幫助施工企業更好地掌握工程項目施工進度和情況，還為管理者進行管理決策提供重要的數據支撐，促使工程建設行業可持續發展。