基于BIM的施工现场再生资源管控系统

陈金勇 于 进 陈 骏 袁东辉 李 聪

中建三局第一建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430041

随着国家管控的加强，绿色施工的发展受到社会各界的关注，再生资源在施工场地得到了广泛的应用，而再生资源的利用给项目带来的效益需要用到大量的数据来计算[1]。传统方式是管理人员定时定点人工抄表，再通过复杂的人工计算得出，其各项指标数据来源的真实性和准确性可信度不高。中建三局第一建设工程有限责任公司研究人员针对人工统计数据容易带来误差的问题，进行了智能水电数据统计系统的开发，将BIM技术与绿色施工技术相结合，建立了再生资源数字化管控系统，实现了自动分析再生资源设备的节水节电量，极大地提高了工作效率，为项目绿色施工效益的分析提供了参考。

1 系统简介

基于BIM的施工现场再生资源管控系统在再生资源设备处设置智能水、电表计量，将用水用电量通过无线网络传输到再生资源管控系统平台，并通过数据预设，与传统市政电力设备和用水设备对比，自动计算出使用再生能源节约的电能和水资源，实现了数据与平台的联动。利用BIM模型动态显示再生资源设备的布置点，设备数据异常时可以发出警报，管理人员通过平台和手机APP对再生资源设备进行管理，同时可在手机APP和电脑平台查看实时分析结果，并可将统计分析结果打印输出，实现再生资源的数字化管控。

2 系统特点

2.1 自动计算节水节电量

给太阳能、风能、空气能等再生资源设备配备独立智能电表计数，给非传统水源包括雨水回收利用、地下降水回收利用和三级沉淀池系统出水口设置独立的智能水表，实时监测各个再生设备的用水用电情况，并将数据通过网络传输至基于BIM的再生资源数字化管控平台，通过数据预设，与传统用水用电设备对比，自动计算出使用再生资源节约了多少水资源和电能，并形成表格。表格数据包含水电表读数、节约水电量、节约水电量累计、节约水电费累计，同时可在电脑端和手机APP端查看各项数据。

2.2 利用BIM技术实施动态管理

基于BIM的再生资源管控平台将BIM模型导入管理平台，通过3D动态模型显示各再生能源设备的布置点。当数据异常时，设备所在位置将在3D模型中高亮显示，并且在电脑平台和手机APP上发出报警信号，管理人员可通过3D模型查看设备具体位置，采取切断保护、远程控制开关等措施，防止意外发生。

2.3 可自行选择再生资源模块

基于BIM的再生资源管控平台设置了6个模块，包括太阳能、风能、空气能、雨水回收利用、地下降水回收利用和三级沉淀池系统。这6个模块在平台上均有单独设置页面，均可以单独点开查看，其数据分析表格均可以单独下载，管理人员可根据项目实际情况选择需要的模块。

2.4 节省劳动力

基于BIM的再生资源管控平台通过智能水电表对再生资源设备的用水用电量进行实时监测，可通过数据预设自动分析节水节电量，数据准确，分析结果可靠，而且不需派专人到现场读取水电表数据，随时可查询节水节电量，极大地节省了劳动力，实现了再生资源的数字化、智能化管控，符合绿色施工发展的要求。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工准备—平台与智能设备关联—数据统计分析—成果导出—设备拆除、周转使用。

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

第一，平台开发。通过多年来的绿色施工管理经验，研究人员深入调研了再生资源在施工现场的利用现状，对比分析了一般性项目和绿色施工项目对再生资源利用的不同需求后，针对再生资源利用提出了开发需求。软件评估员对需求进行评估后，提出解决方案，最后在对比分析后确定最优的解决方案，开展平台开发工作。基于BIM的再生资源管理系统主要包括：风能数据显示、太阳能数据显示、空气能数据显示、雨水回收系统、地下室降水回收利用、三级沉淀池系统、再生资源用电统计、再生资源用水统计。

第二，再生资源利用策划。根据不同项目的气候环境和施工环境，选择不同的再生能源种类，制定实施方案，确定智能水电表的数量、布置点，将设备布置点设置在BIM模型中，通过招投标确定再生能源设备及智能水电表的供货商，同时购买数据传输主机等连接设备[2]。

第三，安装再生能源设备。根据平面布置图安装太阳能路灯、风能路灯、空气能热水器等节电设备，合理设置排水沟、集水坑、地下室消防水池、沉淀池，用于汇聚雨水、高坡地地下水及施工回收用水，通过水泵抽取非传统水源，用于冲洗路面车辆、控制扬尘等，建立雨水回收系统和地下室降水回收系统。

第四，智能设备安装。给太阳能、风能、空气能等再生资源设备配备独立智能电表计数，给雨水回收利用、地下降水回收利用和三级沉淀池系统出水口设置独立的智能水表，实时监测各电表、水表的计量情况。

3.2.2 平台与智能设备实现联动

在施工现场安装数据传感器，由专业人员对设备进行安装与调试，通过GPRS、无线路由器等传输手段进行数据传递，将智能水电表的实时数据传输至再生资源数据化管理平台，实时进行数据统计及分析，实现平台与各设备的联动。

3.2.3 节水节电量统计分析

设备与平台实现联动后，智能水电表可实时监测各电表、水表的计量情况，通过数据预设，与传统用水用电设备对比，自动计算出使用再生资源节约了多少水资源和电能，通过折线图显示设备的用水用电量，通过柱状图显示节水节电量，并将数据统计形成表格。同时，将BIM模型导入平台，可动态显示再生资源的布置点。设备数据异常时可发出警报，管理人员可通过平台和手机APP对再生资源设备进行管理。

3.2.4 成果导出

管理人员可选择再生资源和非传统水源种类中的不同设备，再选择需要的数据的时间段，在平台上将某一设备某一时间段的用水用电数据以表格形式导出，数据包含水电表读数、节约水电量、节约水电量累计、节约水电费累计。

3.2.5 拆除设备、周转使用

项目结束后，对各项设备逐步进行拆除。设备拆除工作完成后，将智能地磅、数据传输到主机、垃圾垂直运输管道等设备运往下一个项目周转使用，以节约项目成本。

4 实施效果

4.1 项目概况

金悦商置中心1#、2#、7#楼（含地下室）工程总建筑面积为149 105m2，包括一座158.2m2、一座103.3m2的主楼和一座商业裙房（含两层地下室）。功能主要为办公与商业，建成后将成为淮安标志性建筑。

4.2 经济效益分析

工期计4年，按照每年360天计，空调使用天数按照240天计。①太阳能路灯50w×10h×10台×350天×4年=7 000kW·h，每度电0.6元，节约0.42万元。②人体感应空调控制1kw×6h×40台×240天×4年×0.5（损耗率）=115 200kW·h，节约115 200×0.6=6.912万元。③自动感应水龙头、淋浴节约用水费用3万元/年，3万元*4年=12万元。④管理人员1名，节约人工费用8万元/年，8万元×4年=32万元。共节约成本=节约—投入=0.42+6.912+12+32—11.36=39.972万元。

4.3 社会效益

该系统在金悦商置中心项目中进行了试点运行，运行效果良好，为该项目绿色施工示范工程通过验收打下了坚实的基础，是该项目绿色施工观摩会的亮点之一，获得了一致好评。