基于BIM+智慧工地平台的数字化管理及应用

基于BIM+智慧工地平台的数字化管理及应用

范帮俊

黑龙江省机场管理集团  黑龙江省哈尔滨市  150079

摘要：随着我国建筑行业的快速发展和科学技术的不断进步，BIM技术在智慧工地管理平台得到广泛应用。基于BIM的智慧工地管理平台是我国目前项目建设管理的新型概念。可有效发挥双方可视化、动态化、智能化优势，支撑施工现场各项管理内容，提供一项信息化、智慧化的新型智能建造工具，本文详细阐述了智慧工地的主要概念，分析了基于BIM的智慧工地管理平台的实践应用，包含有人员管理、材料质量管理、机械设备管理、物料管理等，旨在充分发挥BIM技术在智慧工地应用中信息集成及可视动态的优势，并可为后续智慧工地建设提供有益的参考。

关键词：BIM；智慧工地；管理平台

1“智慧工地”的概念

智慧工地是在智慧城市背景下提出的新概念，是指建设活动高度信息化，围绕工程管理建设三维设计平台进行精准设计，建立安全监控、智能化生产以及互联互通等信息化生态圈，将相关数据通过物联网工程进行比对挖掘，提供专家预案以及趋势预测等组合功能，提高项目的智能化管理水平以及生态建造水平，促进绿色建造工程发展。采用技术加持的方式提升现场活动人员的交互效率。智慧工地采用的技术包括BIM、VR等。当前全球移动通信技术、物联网技术和人工智能技术都得到了迅速发展，借助扩展外界技术，智慧工地可以实现项目数据分析、区域环境内温湿度自动调节、空气环境数据自动监测等功能。

2BIM技术在智慧工地平台管控中存在的挑战

BIM技术需要与其他系统进行数据集成，但不同系统的数据格式和标准可能不统一，导致数据集成困难，影响信息共享和协同工作。同时，BIM技术依赖准确的数据输入，但在实际施工中，存在数据输入错误、漏报、重复等问题，导致BIM模型的准确性和可靠性受到影响。并且BIM模型需要实时更新以反映施工现场的变化，但在实际操作中，施工进度、设计变更等因素可能导致模型更新滞后，使得BIM模型无法及时提供准确的信息。此外，BIM技术需要专业的技术人员进行操作和维护，但目前行业中普遍存在技术人员短缺的问题，导致BIM技术的应用受限。最后，BIM技术涉及大量的项目数据和设计信息，如果不加强数据安全的保护措施，存在数据泄露、盗用等安全隐患。

3 BIM+智慧工地平台的数字化管理

3.1平台架构设计

基于互联网技术，“智慧工地”的概念应运而生。智慧工地是通过搭建以项目为主体的多方协同、多级联动、管理预控、整合高效的智慧数字平台实现施工现场人员、安全、质量、进度、环境、设备等环节在线监测，使施工管理逐步实现协同、共享，将事后处理转变为事前预防、事中控制，打破传统的“垂直式”运行，有效提升建筑企业管理水平。

智慧数字平台主要包括物理层、数据层、应用层和展示层，实现“人”、“机”、“料”、“法”、“环”的管理。通过互联网技术和移动技术实现施工现场的综合管理、实时监控、智能检测；通过BIM技术实现实现工厂化预制和现场流水作业安装，降低施工成本，使工程质量、工作效率得到质的提升。

3.2人的管理

人是五大要素中最活跃的要素。由于建筑从业人员的从业门槛较低，流动性较大，诚信体系不完善，给项目管理带来很大的不确定性，恶意讨薪和敲诈的事件时有发生。目前，通过“实名制”管理的推广应用，规范了对用工人员的考勤和薪资管理，初见成效。通过门禁系统录入指纹或者人脸，使工人成为系统获取数据的基本单位，工人在进出施工现场是可以直接人脸或指纹进出闸机，实现人与操作证一一对应，同时以植入芯片的智能安全帽代替考勤，通过GPS自动精准定位，实时掌握场内工人数量和人员位置分布。其次通过环境数据实时监测，管理人员可直观的了解现场用工需求，为更加高效的劳动力安排提供参考数据；实时反馈设备的安全监测数据，便于设备管理人员及时发现设备的报警数据，及时处理，保证大型设备时刻处理安全运行状态。最后，基于人脸设备关联安全教育和整改通知，确保闭环式管理。

3.3机械设备的管理

施工现场大型机械设备的管理在危大工程中是降低安全风险的关键环节。不同于传统现场管理，结合物联网技术，智慧工地平台可实现对塔吊、施工升降机等大型设备机械实时监控。通过移动端或PC端进行机械的精准管理，就可以掌握大型机械的工作时间、工作状态、预警消息等实时信息，显著提高了施工现场的管理效率和管理水平。主要包括在以下几个机械管理中：

（1）塔机监测。塔机在运行过程中，通过各类传感器监测塔吊运行过程中的数据，平台依据数据判断塔吊是否存在安全预警和监控违章作业情况，确保塔吊运行施工安全。（2）吊钩可视化。在塔机监测系统使用的同时，在塔机加装高度传感器、可视化系统、360度旋转主机支架等物联网智能硬件，实现施工过程中吊装工作的全过程。（3）施工电梯安全监控。通过安装人脸识别仪、高速传感器、重力传感器和安全监控系统，可监控施工电梯运行中的状态、速度以及载重等情况，为施工电梯运行安全运行提供保障。（4）高支模超限预警检测。通过安装声光报警器、预警系统、压力传感器、倾角传感器、位移传感器等高精度传感器采集相关数据信息，平台再依据数据发出预警和其他措施。

3.4安全方面的管理

通过智慧数字平台的安全管理模块，实现对工人的实名制管理、教育信息管理、安全交底管理、特殊工种管理、不良行为及奖惩信息管理等功能，同时，通过手机app和web端的安全检查、移动巡检和随手拍功能记录在安全检查过程中发现的隐患信息，包括隐患点位置，责任单位、责任人、隐患情况信息、图片、视频等信息，并针对相关问题的后续整改过程进行实时记录记载，并提供事后查询功能，确保整个管理记录完整性和管理过程可追溯性。

3.5环境方面的管理

为了有效监控建筑工地扬尘污染，接受市民的监督和投诉，共建绿色环保建筑工地，有必要进行建设工程扬尘污染自动监控系统的研究和开发。本系统提供了一种对扬尘噪声等（空气中可吸入颗粒物）实时监测的解决方案。通过远程数据监测系统可以对工地区域扬尘进行实时有效的监测管理。项目的全面实施，可将在建项目的建设施工纳入监管范围，真正实现有效管理和标准化执法，并通过智能预警方式提醒相关负责人安排防治，同时具备主动防治的功能。

4 BIM技术在智慧工地平台管控中的运用探究

4.1设计和施工阶段

一是三维建模。BIM技术可以在设计阶段生成精确的三维模型，包括建筑物的结构、构件、设备等各个细节，这些模型可以提供给施工人员参考，确保施工过程中的准确性和一致性；二是碰撞检测。BIM模型可以通过碰撞检测的功能，自动检测设计中可能存在的冲突和错误。在施工前，可以通过BIM模型的碰撞检测功能，避免施工中的冲突和错误，减少施工成本和时间；三是施工方案制定。BIM模型可以作为施工方案制定的重要工具，通过BIM模型，施工人员可以模拟不同的施工方案，确定最优的施工路线和方法，这样可以提前发现和解决潜在的施工问题，避免后期的纠正和调整；四是施工协调。BIM模型可以作为施工协调的工具，帮助不同专业之间的协作和沟通。通过BIM模型，各个专业的设计和施工人员可以在同一平台上进行协调，减少沟通和协作的障碍，提高施工效率。

4.2进度管理

首先，BIM技术可以将时间维度与三维模型结合，生成4D建模，即将工程进度与建模信息相结合。通过4D建模，可以可视化地展示工程进度的计划和执行情况，帮助项目管理人员和施工人员更好地理解和掌握工程进度。其次，通过BIM技术，可以进行进度计划的优化和模拟。在建模过程中，可以根据实际情况调整进度计划，模拟不同的施工顺序和方法，找到最优的进度计划，这样可以提前发现和解决潜在的施工问题，避免进度延误和影响工期。同时，BIM模型可以与进度管理系统集成，实现对工程进度的跟踪和监控。通过BIM模型，可以实时更新工程进度的信息，包括完成情况、延误情况等，这样可以及时发现进度偏差，采取相应的措施进行调整和补救。最后，通过BIM模型，可以进行进度分析和预测。根据历史数据和实时信息，可以对工程进度进行分析，预测可能存在的风险和延误因素。这样可以采取相应的措施，提前进行风险管理和调整计划，确保工程按时完成。

4.3资源管理

一是资源可视化管理。通过BIM技术，可以将各种资源的信息与三维模型结合，实现资源的可视化管理，这样可以提高资源的管理效率，减少资源的浪费和丢失；二是资源调度和优化。基于BIM模型，可以进行资源的调度和优化。通过BIM模型，可以实时查看资源的使用情况和需求，合理安排资源的调度，避免资源的闲置和过度使用，可以通过模拟和分析，找到最佳的资源调度方案，提高资源的利用率和效益；三是资源冲突检测。BIM模型可以用于资源冲突的检测和解决。通过BIM模型，可以将不同资源的信息进行整合，检测可能存在的资源冲突和交叉使用情况，这样可以及时发现并解决资源冲突，避免资源的浪费和延误；四是资源预测与优化。通过BIM模型，可以进行资源的预测和优化，根据历史数据和实时信息，可以对资源的需求进行分析和预测，找到最佳的资源配置方案，这样可以避免资源的短缺和过剩，提高资源的利用效率。

4.4安全管理

首先，BIM模型可以用于安全设计和规划，包括建筑结构的安全性分析、危险源的识别和评估、安全设备的布置等。通过BIM模型，可以在设计阶段就发现和解决潜在的安全隐患，提高工程的安全性。其次，可以进行安全培训和演练。将BIM模型与虚拟现实技术结合，可以进行安全操作的模拟和培训，提高工人的安全意识和技能，并且可以进行安全演练，应对紧急情况和灾害事件，提高应急响应能力。同时，BIM模型可以用于安全监测和预警，通过传感器和监控设备，可以实时监测工地的安全状况，包括施工现场的温度、湿度、气体浓度等，及时发现安全隐患，预警并采取相应的措施。最后，BIM模型可以促进安全协同和沟通。通过BIM模型，可以实现不同团队之间的信息共享和协同工作，包括设计团队、施工团队、安全管理团队等。这样可以提高沟通效率，减少信息传递的误差，确保安全管理的连续性和一致性。

4.5维护管理

一是设备维护管理。BIM模型可以用于设备维护管理。通过在BIM模型中标记和记录每个设备的位置、型号、安装日期等信息，可以实现对设备的全生命周期管理。同时，可以利用BIM模型进行设备故障诊断和维修计划的制定，提高设备维护的效率和准确性；二是维修工单管理。通过BIM模型，可以实现维修工单的管理，当设备发生故障或需要维修时，维修人员可以通过BIM模型查看设备的位置和故障信息，并记录维修过程和结果，这样可以减少维修人员的沟通成本，提高维修工单的响应速度和处理效率；三是故障预警和优化。通过BIM模型，可以进行故障预警和优化。通过收集和分析设备和构件的历史数据和实时数据，可以发现故障的规律和趋势，预测设备和构件的寿命和维修周期。

结语

通过构建BIM+智慧工地平台，解决了数据信息整合困难等问题，通过提高项目数字化水平，强化了对施工现场管理的可视化，降低了项目的安全质量风险，实现了施工项目的精细化管理和智慧型决策。

参考文献

[1]裴俊华,刘维珩,侯斌等.基于BIM的智慧工地管理体系研究[J].山西建筑,2023,49(16):188-191+198.

[2]叶昌润，刘志松，方文.基于BIM技术的智慧工地施工管理研究[J].智能建筑与智慧城市，2022（10）：75-77.