BIM如何在智慧工地和智慧城市上的監(jiān)控管理

建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)生產(chǎn)部門和支柱產(chǎn)業(yè)之一,同時(shí)，建筑業(yè)也是一個(gè)安全事故多發(fā)的高危行業(yè)。如何加強(qiáng)施工現(xiàn)場安全管理、降低事故發(fā)生頻率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工、提高建筑工程質(zhì)量，是擺在各級政府部門、業(yè)界人士和廣大學(xué)者面前的一項(xiàng)重要研究課題。

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在此背景下，伴隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化手段、移動(dòng)技術(shù)、智能穿戴及工具在工程施工階段的應(yīng)用不斷提升，智慧工地建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。建設(shè)智慧工地在實(shí)現(xiàn)綠色建造、引領(lǐng)信息技術(shù)應(yīng)用、提升社會(huì)綜合競爭力等方面具有重要意義。

BIM是一個(gè)由二維模型到三維模型的轉(zhuǎn)變過程，也是從傳統(tǒng)施工中被動(dòng)“遇到問題，解決問題”到主動(dòng)“發(fā)現(xiàn)問題，解決問題”的一個(gè)轉(zhuǎn)變過程。所以，BIM的應(yīng)用對“智慧工地”建設(shè)顯得尤為重要。

眾所周知，傳統(tǒng)建筑行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，粗放式的管理使工地的勞動(dòng)力、材料、機(jī)械設(shè)備的利用都存在著嚴(yán)重的浪費(fèi)。美國行業(yè)研究院的研究報(bào)告中顯示，工程建設(shè)行業(yè)的非增值工作(即無效工作和浪費(fèi))高達(dá)57%，制造業(yè)這一數(shù)字僅為26%。從國外的經(jīng)驗(yàn)及目前國內(nèi)建筑行業(yè)的發(fā)展情況來看，開展“智慧工地”建設(shè)是實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的最佳手段，也就是說“智慧工地”建設(shè)是手段，實(shí)現(xiàn)工地精細(xì)化管理是目標(biāo)，最終達(dá)到在減少施工成本、保護(hù)環(huán)境的情況下，按時(shí)保質(zhì)保量完成工程的目的。

“智慧工地”—施工場地布置篇

“智慧工地”建設(shè)從前期施工場地布置開始就通過BIM建模手段，對施工場地內(nèi)各功能區(qū)的劃分，塔吊的定位、場區(qū)道路的布置進(jìn)行建模，通過模型對塔吊的工作范圍、吊重、塔吊的利用率，工作人員和車輛的入場、出場路線進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)三區(qū)分離、人車分流，塔吊能滿足施工的需求，在用人高峰期及車輛進(jìn)出場高峰期施工場地能井然有序的運(yùn)行。

施工場地布置階段，配合采用相應(yīng)的技術(shù)措施，以確保施工的安全，如在塔吊布置時(shí)，在塔吊上安裝塔吊防碰撞系統(tǒng)，通過塔吊防碰撞系統(tǒng)，對塔吊的吊重和防碰撞距離進(jìn)行預(yù)警值設(shè)置，可以有效的防止塔吊超重和碰撞情況的發(fā)生，以確保施工安全。同時(shí)在施工現(xiàn)場布置蓄水水池，收集現(xiàn)場的雨水及施工降水?，F(xiàn)場雨水通過雨水井過濾后，經(jīng)雨水管道流入沉淀池，經(jīng)過沉降、過濾后流入消防水池被再次利用，為現(xiàn)場消防、噴淋、綠化灌溉及施工生產(chǎn)用水提供水源。在節(jié)約用水的同時(shí)，還能通過對雨水的利用，減少施工場地的粉塵。

“智慧工地”—BIM模型應(yīng)用篇

智慧工地”的建設(shè)，依托于施工現(xiàn)場管理平臺。而平臺中信息的來源，主要是來自于工程BIM模型。大部分情況下，BIM模型的精確度決定了“智慧工地”的開展程度。BIM是一個(gè)由二維模型到三維模型的一個(gè)轉(zhuǎn)變過程，也是從傳統(tǒng)施工中被動(dòng)“遇到問題，解決問題”到主動(dòng)“發(fā)現(xiàn)問題，解決問題”的一個(gè)轉(zhuǎn)變過程。

所以，BIM模型的應(yīng)用對于“智慧工地”建設(shè)顯得尤為重要。“智慧工地”建設(shè)中，BIM模型的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面：

工程量的統(tǒng)計(jì)：在BIM模型創(chuàng)建完成后，通過對模型的解讀，能夠分析出各施工流水段各材料的工程量，如混凝土的工程量。從北京行政副中心B4項(xiàng)目實(shí)施情況來看，通過模型直接提取混凝土工程量與實(shí)際工程量之差可以控制在1%以內(nèi)。在鋼結(jié)構(gòu)中，通過對模型的分解，直接根據(jù)模型對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加工。

施工模擬：在制定完成施工進(jìn)度計(jì)劃后，通過軟件把施工進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型相關(guān)聯(lián)，對施工過程進(jìn)行模擬。將實(shí)際工程進(jìn)度與模擬進(jìn)度進(jìn)行對比，可以直觀的看出工程是否滯后，分析滯后的原因，以確保工程按計(jì)劃完工。

可視化交底：通過BIM的可視化特點(diǎn)，對施工方案進(jìn)行模擬，對施工人員進(jìn)行3D動(dòng)畫交底，提高了交底的可行性。

節(jié)點(diǎn)分析： 通過對設(shè)計(jì)圖紙的解讀 ，對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行BIM建模，通過模型對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。比如復(fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)，在模型建立后，對模型進(jìn)行觀察，找到鋼筋的碰撞點(diǎn)，對鋼筋的布置進(jìn)行優(yōu)化;也可以模擬模板支撐體系的受力狀況，以確保模板支撐體系的施工安全。

綜合管線碰撞檢測：在施工過程中，往往會(huì)出現(xiàn)預(yù)留孔洞未預(yù)留、機(jī)電、設(shè)備管線安裝時(shí)發(fā)生碰撞。面對這些情況，在傳統(tǒng)的施工過程中所采取的措施就是在墻體、樓板上再次開鑿，安裝管線時(shí)相互交叉而減少樓層實(shí)際使用空間。而“智慧工地”建設(shè)中，在設(shè)計(jì)圖紙下發(fā)后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，對建筑物進(jìn)行綜合建模，把預(yù)留孔洞在三維模型中顯示，直觀的顯示出各個(gè)位置的預(yù)留孔洞，防止遺忘。在結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電、設(shè)備模型都創(chuàng)建完成后進(jìn)行合模，分析出各碰撞點(diǎn)，與設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通，對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改。在工程前期解決了管線打架問題，節(jié)約了工期，確保施工的順利進(jìn)行。

“智慧工地”—勞務(wù)管理篇

“智慧工地”建設(shè)在勞動(dòng)力管理方面，首先對施工場地實(shí)現(xiàn)封閉式管理，通過閘機(jī)等設(shè)備，能夠有效的管控施工人員的進(jìn)出場，杜絕了外來陌生人員進(jìn)入工地，使得工地更為安全。通過勞務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)施實(shí)名制管理，能夠根據(jù)施工人員的身份信息，對勞務(wù)人員結(jié)構(gòu)組成、年齡組成、性別比例等信息進(jìn)行分析，合理優(yōu)化勞務(wù)隊(duì)的素質(zhì)，并且能夠?qū)崟r(shí)了解在場總?cè)藬?shù)以及各分包隊(duì)伍、各個(gè)班組、各工種分布情況。通過一段時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，勞務(wù)管理系統(tǒng)可以準(zhǔn)確提供該時(shí)間段內(nèi)的勞動(dòng)力曲線，管理人員可以根據(jù)勞動(dòng)力曲線對勞動(dòng)力的使用進(jìn)行分析，對用工高峰期與低谷期進(jìn)行對比，優(yōu)化勞務(wù)人員的使用情況，在確保正常施工的情況下爭取使勞動(dòng)力曲線更加平滑，從而避免階段性的窩工，節(jié)約勞動(dòng)力使用成本。由于采用實(shí)名制管理，勞務(wù)人員通過刷卡進(jìn)、出施工場地，由勞務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄，使得施工總承包單位能夠與勞務(wù)單位之間進(jìn)行勞務(wù)人員的考勤進(jìn)行核實(shí)，為勞務(wù)人員工資結(jié)算提供真實(shí)的考勤依據(jù)，避免勞務(wù)糾紛。

“智慧工地”—材料和機(jī)械設(shè)備管理篇

“智慧工地”建設(shè)在材料、機(jī)械設(shè)備管理方面，能夠做到實(shí)時(shí)管控。傳統(tǒng)的工地管理模式中，對材料和機(jī)械設(shè)備的管理可控制性不強(qiáng)。比如傳統(tǒng)的材料管理：由技術(shù)部門提出材料計(jì)劃后，由物資部門進(jìn)行采購，然后由物資部門反饋材料到達(dá)現(xiàn)場的時(shí)間，材料到達(dá)現(xiàn)場后由物資部門進(jìn)行簽收。那么在這個(gè)過程當(dāng)中，往往會(huì)出現(xiàn)物資不能按時(shí)到場，到場材料不足或不合格的情況。而“智慧工地”則根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和BIM技術(shù)，對進(jìn)場物料跟蹤管理。也就是結(jié)合電子標(biāo)簽(如RFID、二維碼等)，對進(jìn)場大宗物資、機(jī)電設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)、PC構(gòu)件、取樣試件等進(jìn)行物料進(jìn)度跟蹤管理。對材料的進(jìn)場情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，管理人員能隨時(shí)了解主要材料的進(jìn)場情況。如材料目前位于哪里、廠家備貨是否充足、構(gòu)件的加工情況、材料進(jìn)場需要的運(yùn)輸時(shí)間。在了解這些信息后，管理人員能夠根據(jù)工程的實(shí)際進(jìn)展情況，對材料的進(jìn)場進(jìn)行有效的管控。在機(jī)械、設(shè)備管理方面，可以根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃模擬，合理安排機(jī)械、設(shè)備的進(jìn)、出場時(shí)間。在機(jī)械設(shè)備進(jìn)場時(shí)，管理人員可以通過二維碼附加的信息了解進(jìn)場機(jī)械、設(shè)備在建筑物中的位置和使用情況。在機(jī)械設(shè)備退場時(shí)，管理人員通過二維碼附加的信息及時(shí)找到機(jī)械設(shè)備，以防丟失和損壞。

“智慧工地”—遠(yuǎn)程監(jiān)控篇

近年來，各地省市管理單位，正在逐步將視頻監(jiān)控納入到工地施工建設(shè)要求之中。而事實(shí)上，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控早已成為工地施工的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)之一。“智慧工地”中的遠(yuǎn)程監(jiān)控，不僅僅是對施工場地及周圍裝幾個(gè)攝像頭、然后在項(xiàng)目部成立一個(gè)監(jiān)控室，對施工場地進(jìn)行監(jiān)控。而是通過互聯(lián)網(wǎng)，使建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)主管部門通過手機(jī)APP和PC端，實(shí)時(shí)的了解施工現(xiàn)場的進(jìn)展情況，做到透明施工。通過以BIM、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、大數(shù)據(jù)等為代表的當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，建筑施工行業(yè)正行駛在“智慧工地“的快車道上，傳統(tǒng)的印跡將徹底成為歷史，實(shí)現(xiàn)“綠色、智能、精益和集約”的精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)綠色、智能和宜居的智慧建筑必將成為建筑行業(yè)發(fā)展的方向。

智慧工地整體方案

“智慧工地整體方案”以智慧工地物聯(lián)網(wǎng)云平臺為核心，基于智慧工地物聯(lián)網(wǎng)云平臺與現(xiàn)場多個(gè)子系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場各類工況數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析與應(yīng)用。通過接入智慧工地物聯(lián)網(wǎng)云平臺的多個(gè)子系統(tǒng)板塊，根據(jù)現(xiàn)場管理實(shí)際需求靈活組合，實(shí)現(xiàn)一體化、模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的施工現(xiàn)場過程全面感知、協(xié)同工作、智能分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控、知識共享、互聯(lián)互通等業(yè)務(wù)，全面滿足建筑施工企業(yè)精細(xì)化管理的業(yè)務(wù)需求，智能化地輔助建筑施工企業(yè)進(jìn)行科學(xué)決策，促進(jìn)施工企業(yè)監(jiān)管水平的全面提高。

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