基礎設施建設領域集成開發平臺的生態管理研究與應用

摘要：探討在工程行業中通過整合BIM（建筑信息模型）、GIS（地理信息系統）、物聯網、低代碼和人工智能等技術，構建一個功能強大的軟件開發與應用集成平臺，從而為工程數字化工作者提供高效便捷的開發工具。研究內容主要包括該平臺的生態管理核心部分，通過介紹平臺技術框架以及實際案例，深入分析外部能力快速集成、應用模塊快速復用和工程開發者社區建立等。

關鍵詞：開發環境；生態管理；BIM；GIS；物聯網

一、前言

近年來，我國建筑行業取得了長足發展，已成為全球建筑產業的重要力量。然而，隨著新形勢的不斷發展以及建筑行業長期以來對資源投入型路徑依賴，目前和未來的建筑行業面臨著一系列亟待解決的問題。勞動力資源短缺、老齡化、技能技術滯后、可持續發展能力薄弱、環境污染和碳排放高企、單位成本高而利潤低、房地產市場需求疲軟這些問題對我國建筑行業的可持續高質量發展構成重大挑戰[1]。市場環境復雜多變，同時人民對美好生活的需求也在不斷提升，而經濟發展的不平衡和不充分問題也日益突出，對我國建筑行業的未來發展提出了新的課題，即如何全面提升生產效率和效益，建造成本效益顯著且令人民群眾滿意的建筑。建筑施工企業迫切需要推進數字化轉型，以應對行業內外部環境的變化和挑戰。傳統的開發環境已經無法滿足當前行業的需求，2016年G20杭州峰會首次提倡數字經濟發展后，鼓勵企業數字化轉型的政策接踵而至，同時期關鍵技術商用普及，企業數字化概念全面覆蓋。2019年末，線上辦公與遠程協同需求激增，催生健康碼使用等大量數字化應用場景，各行業企業數字化轉型案例涌現，企業數字化需求迎來高潮。2022年的一項調查顯示，超過70%的軟件開發團隊表示他們需要更現代化的工具和平臺來應對快速變化的市場需求。本文研究一款集成BIM（建筑信息模型）+ GIS（地理信息系統）、物聯網、低代碼開發和人工智能等多項技術能力的軟件開發平臺。通過整合這些前沿技術，該平臺不僅能夠顯著提高建筑行業的信息化水平，還能大幅縮短項目開發和實施的時間，降低整體運營成本。此外，平臺的靈活性和擴展性使其能夠適應不同規模和類型的建筑項目需求，支持個性化和定制化的解決方案。這些技術優勢將幫助建筑企業在激烈的市場競爭中脫穎而出，實現可持續的高質量發展。

二、平臺技術框架

項目級的開發平臺定制化程度較高，通用性和復用性較低。各系統在相互打通的過程中難度大，此外數據標準不統一、接口標準不統一，同時存在系統底層重復建設、應用模塊重復建設、系統與系統之間無法打通等問題。若沒有統一的開發環境和標準，難以支撐工程行業數字化的可持續發展。

在構建該軟件開發平臺時，根據不同生態接入方式選取一系列的技術工具，如功能集成、iframe嵌套、微前端集成等。平臺提供強大的支持和便捷的生態服務。這些技術框架和工具分為四個層次：基礎設施層、開發與運行層、服務與管理層以及工具與測試層。

三、外部能力集成

（一）外部系統接入

平臺支持各類外部系統接入，包括現有工程管理系統和其他數據孤島系統。例如，用戶可以將工程管理系統直接與平臺對接，實現數據和功能的無縫整合。可視化操作簡化流程，提高效率。此外，平臺通過標準化協議確保不同系統之間的互操作性，使得各種外部系統能夠高效協同工作，進一步提升平臺的整體性能。

平臺支持對接外部圖形平臺，通過對接BIM+GIS的多圖形引擎，在融合框架上封裝圖形組件，基于圖形化界面進行圖形組件的拖拽和配置，最終以低代碼的方式進行裝配，解決了單一圖形引擎在不同應用場景中的瓶頸問題，充分發揮 GIS、BIM、虛幻引擎在各自業務領域的優勢，構建了數據多源統一、管理高效、承載量大、渲染優異、開發靈活的高性能統一圖形框架。方便接入各類管理系統，在智慧城市、智慧水務、軌道交通、數字機場、能源環保等多個業務領域提供可靠的圖形基礎設施，實現圖形平臺從規劃、設計、施工、運維體驗一致的應用，確保項目高效準確實施。

（二）數據集成與共享

目前各業務子系統的構建更多是以項目為中心，從下而上地構建，缺乏項目全過程管理的統一規劃，從而使得一些需要在各個系統中統一管理和共享的核心數據被分散，無法達到工程主數據全生命周期的管理目標。而且，建筑信息模型作為部分核心數據的載體，未發揮出載體作用，導致建筑信息模型與其他業務系統出現“兩張皮”現象，各系統形成數據孤島。同時，多階段的工程數據構成越來越復雜，跨階段、跨系統的協同對數據質量提出更高的要求，行業內對于工程信息數據的描述缺乏統一標準，數據對照和映射關系復雜，需要建立一定的數據治理體系，才能系統性地提升數據管理能力，改善數據質量，增強數據資產的運營能力。

在工程項目管理中，數據作為核心資源，其重要性不言而喻。為貫通各子系統之間的工程數據，更好地發揮數據資產在工程項目中的價值，構建數據集成和共享管理平臺，統一化、標準化、規范化地管理工程項目全生命周期的數據資產，進行全面的數據校驗和數據治理，增強數據的應用能力，為主營業務賦能[2]。

物聯網技術的應用使得工程現場的實時監控成為現實。通過集成物聯網設備和傳感器，平臺與設備的雙向映射與控制，平臺能夠實時獲取現場數據，并進行動態數據分析。例如，在項目的建設階段，通過監測設備的運行狀態和環境參數，平臺能夠及時預警潛在問題，確保工程項目的順利進行。此外，這些數據還能作為歷史數據進行存儲和分析，為未來的項目管理提供寶貴的參考依據。

（三）第三方服務接入

隨著工程行業的不斷發展，各類第三方服務，如數據分析、云計算、人工智能等層出不窮。平臺支持這些外部三方服務的接入。用戶可以根據自身需求，靈活選擇和配置第三方服務，從而提升平臺的功能和性能。

人工智能技術在平臺中的應用主要體現在智能分析和決策支持方面。通過對工程數據的分析，平臺可以提供智能化的建議和預測，提高工程管理的科學性和精確性[3]。

大模型數據分析技術的引入，使得平臺能夠對大量的歷史數據進行深度分析。例如，通過機器學習算法，平臺可以預測項目的進度和成本，幫助項目管理者做出更好的決策。人工智能技術不僅能夠提高數據分析的效率，還能提供更加精準的預測和建議，進一步提升平臺的功能支持和用戶體驗。

四、應用模塊快速復用

應用模塊的快速復用是平臺生態管理的核心之一。通過模塊化設計和標準化接口，平臺實現應用模塊的高度復用性，提高開發效率，降低開發成本。

（一）標準化模塊設計

平臺采用標準化的模塊設計規范和接口定義，每個模塊都有明確的功能定義和接口標準，使得模塊之間可以靈活組合和互換。這種標準化設計不僅提升模塊的復用性，還降低模塊開發和維護的復雜度。通過標準化模塊設計，平臺能夠確保各個模塊在不同業務場景中的兼容性和互操作性，進一步優化開發流程。

（二）模塊庫的建立與維護

平臺建立完善的模塊庫，系統存儲各類模塊，包括工程類組件、連接器和應用模塊等。用戶可以通過模塊庫輕松查找和使用已有的模塊，快速搭建業務系統。模塊庫的建立與維護，不僅方便用戶的使用，還促進模塊的共享和復用，提升平臺的整體開發效率。模塊庫作為一個集中化的資源庫，為開發者提供豐富的模塊選擇，減少重復開發的工作量。此外，模塊庫還支持版本管理和模塊更新，確保用戶始終能夠使用最新和最穩定的模塊版本，從而提高系統的可靠性和安全性。

平臺還具備完善的模塊生命周期管理功能，從模塊的設計、開發、測試、部署到維護的整個過程中，平臺提供全方位的支持。通過自動化工具和流程管理，平臺能夠有效地監控和管理模塊的生命周期，確保每個模塊在其生命周期內始終保持高質量和高性能。

五、工程開發者社區

平臺通過開發者社區和知識共享平臺，促進開發者之間的交流與合作，共同構建平臺技術生態。

（一）開發者社區的建立

平臺通過在線論壇、技術沙龍、培訓課程等方式，建立一個開放的開發者社區。在線論壇為開發者提供一個討論技術問題、分享開發心得的場所，用戶可以在這里尋求技術支持、解決開發難題。技術沙龍為開發者提供面對面交流的機會，通過主題演講、研討會等形式，進一步深化技術探討和經驗分享。培訓課程由平臺組織，邀請業內技術專家講授最新的技術趨勢和實踐經驗，幫助開發者不斷提升技術水平。這種多層次、多樣化的社區建設，不僅增強開發者的參與感和歸屬感，還大大促進技術交流和知識共享。

（二）知識共享與合作

開發者社區積極鼓勵開發者之間的知識共享與合作。通過共享代碼、文檔和開發經驗，開發者可以相互學習，共同提升技術水平。平臺通過社區發布技術文檔、開發指南、最佳實踐等資源，為開發者提供系統化的支持和指導。這些資源不僅涵蓋基礎知識，還包括前沿技術和創新實踐，使得開發者能夠隨時獲取最新的技術信息。同時，平臺還定期組織線上線下活動，如黑客馬拉松、編程競賽等，通過這些活動促進開發者之間的合作和創新。平臺還鼓勵開發者提交和維護開源項目，通過開源項目的共同開發和維護，進一步推動技術進步和社區繁榮。

六、平臺開發案例

目前基礎設施建設領域集成開發平臺已在多個項目上落地開發，以智慧工地的勞務人員管理系統為例，詳細展示整體開發流程。

（一）需求分析

智慧工地系統的勞務人員管理系統需要實現管理、服務、監督結合，信息化整合物理上各自獨立的項目部，實現勞務分包商合格名錄共享，黑名單實時共享，現場勞務業務數據實時整合。整體架構包括人員及崗位管理、考勤獎懲與工資發放、人員培訓教育、預警信息管理、外部設備接入管理等[4]。

（二）項目開發

1.模型驅動

模型驅動的軟件開發是軟件工程發展的一個重要方向，是一種以建模和模型轉換為主要途徑的軟件開發方法。模型驅動工程的優勢在于它是更接近于人的理解和認識的模型，尤其是可視化模型，有利于設計人員將注意力集中在和業務邏輯相關的信息上，而不用過早地考慮與平臺相關的實現細節。尤其是在面對不同應用領域時，模型驅動方法強調使用方便靈活的相關建模語言構造系統的模型，基于領域知識實現領域專家、設計人員、系統工程師以及架構師等不同人員之間的良好溝通。

平臺根據對應的需求模塊，創建實體業務模型，創建后會在數據庫中生成實際的數據物理表，并把對應業務數據存儲在平臺中，圖1所示。

同時可在ER圖內看到所有模型的關聯關系，數據血緣關系清晰，方便后續進行數據計算，形成最后的數據資產。平臺提供豐富的低代碼開發工具，通過統一標準封裝好的組件、可視化界面設計器、拖拽式組件庫等工具，可以通過簡單的配置和拖拽操作，快速構建出符合業務需求的應用程序。

2.能力接入

接入物聯網模塊，平臺內置物聯網設備接入等功能。這些設備，如考勤機、身份證閱讀器等通過物聯網進行連接，實現了設備間的通信和數據交換，模塊包含設備中心、接入管理、日志中心等能力，為工程行業的智能化管理提供支持。

接入圖形模塊，圖形中心以多維圖形引擎融合與圖形組件低代碼構建能力，解決多場景應用的難題，通過圖形模塊可快速實現電子圍欄功能。電子圍欄是針對每個勞務隊的考勤范圍進行規劃，可以給每個勞務隊設定一個或者多個考勤范圍，設定好之后，即可通過手機App或微信小程序進行人臉識別考勤。地圖工具欄有六個按鈕，從左至右分別為“拖動地圖”“畫點”“畫圓”“畫線”“畫多邊形”“畫矩形”。每個功能可畫的圍欄形狀如圖2所示。其中，“畫線”和“畫多邊形”在畫完區域后，需要雙擊鼠標表示結束。

3.模塊復用

平臺支持模塊復用，可對已有模塊資源進行導入導出。在系統開發過程中，使用模塊復用策略，可以避免重復開發、加快系統建設進程，智慧工地的人員管理模塊、勞務隊管理模塊都基于已有模塊導入后簡單修改。

七、結語

著名未來學大師托夫勒認為信息化時代是第三次浪潮，社會以信息技術為主體，重點是創造和開發知識[5]。隨著信息技術的持續進步，信息處理速度顯著提升，信息傳遞和分享變得更加便捷，給生產方式和生產關系帶來深遠的變革和升級，同時也極大地改變了人們的生活、工作和學習方式。在信息化時代，各行各業都必須積極擁抱信息化，利用信息技術優化工作流程、提升工作效率和質量，推廣“科技悅人、中和自然”的設計理念，實現傳統設計向數字設計轉型，推動行業發展創新。基于工程行業軟件開發環境，通過整合BIM+GIS、物聯網、低代碼開發平臺和人工智能等技術，提供強大的基礎能力支持、快速構建平臺系統和高效復用的應用模塊，顯著提升開發效率、降低開發成本，同時促進技術知識共享。

本文探討該平臺的生態管理部分，通過平臺技術框架以及實際案例重點分析其外部能力快速集成、應用模塊快速復用、工程開發者社區等方向。未來平臺將采用基礎底座加多個解決方案的模式，打造產業數字化產品和業務平臺開發體系。同時將配套研發管理平臺對項目進行全過程管理，并通過數字化社區推動生態建設。展望未來，平臺將致力于與其他技術的深度融合，完善社區建設，探索創新商業模式等，以實現更廣泛的應用和發展。

參考文獻

[1]洪偉，李文靜，劉鴻浩.中國施工企業數字化進程研究——基于“第十七屆工程建設行業信息化發展大會”的證據[J].當代經濟，2024，41（05）：105-111.

[2]康憶，謝紫琪，張利強，等.自主軟件生態系統體系架構研究[J].制造業自動化，2024，46（02）：112-116.

[3]王曉冬.關于加強我國基礎軟件創新的若干思考[J].中國信息化，2024（01）：8-10.

[4]李亮，沈立予.建筑企業數字化革命：勞務一體化智能管理[J].中國建設信息化，2024（16）：38-39.

[5]何芳.信息化時代計算機技術在建筑工程中的應用[J].建筑結構，2023，53（13）：159.

作者單位：中國交通信息科技集團有限公司

■ 責任編輯：王穎振 鄭凱津