BIM+大数据应用下的施工安全管理

杜水葭 （东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040）

1 引言

在传统项目安全管理模式中，技术人员和管理人员在安全管理方面主要依靠个人的经验，缺乏一定的科学性，无法满足现代化施工安全需求。当前，如何有效控制建筑工程项目安全事故的发生，减少安全事故损失，构建安全和谐的施工环境，是建筑业企业真正实现十三五规划目标的重点内容。

BIM技术及大数据平台的结合可以直观地控制施工阶段的建筑工程安全管理，有效地将信息传递给所有参与者，这样一来，能够有效的提升安全管理水平，将安全事故发生的几率将至最低。同时，建立大型安全施工数据库，可以根据业务范围进一步提高工程安全管理和控制能力，增强核心竞争力。

2 BIM技术、大数据平台简介

2.1 BIM技术

当前，建筑施工广泛采用的安全管理技术是BIM技术，在该技术的支撑下，能够模拟施工动态，建立三维数据模型，用于搜集建设过程中集成的各种数据，将其分类之后，储存在数据库中。作为一种数字化方法，它是数字信息的应用，而不是简单的集成，可以促进施工效率的提高，并减少工程施工中面临的各种风险。

2.2 BIM技术的特点

2.2.1 可视化

BIM技术中的可视化功能是基于建筑信息构建三维数据模型，提高设计计划和施工计划的可操作性，并确保建设项目的科学性和合理性。BIM技术的核心优势体现在其具有可视化功能，可以将建筑模型呈现在安全管理人员面前，让安全管理人员能够清晰的观察项目建设过程中安全管理方面存在的不足之处，同时，其可视化功能还能够准确、快速的识别安全隐患，协助安全管理人员检查施工现场，从而保障施工人员的人身安全。

2.2.2 协调性

协调性是BIM技术的又一优势，随着建筑行业的不断发展，施工难度增加，同时也对施工现场的安全管理提出了更高的要求，要求管理者不仅熟知施工现场各个环节可能存在的安全隐患，还要深入了解建设过程的各个方面，提出针对性的应对措施和计划来规避风险。BIM技术的应用可以很好地协调各种施工环节与工作类型之间的关系，提高施工项目的效率，从而提高安全管理的整体水平。

2.2.3 模拟性

模拟性是指在项目建设过程中，可以利用BIM技术模拟各个环节，并且是动态的，这样一来，管理人员可以清晰的了解项目建设过程中存在的安全隐患，从而为安全管理方案的制定提供真实、可靠的依据。通过对动态模拟数据的分析，管理人员制定的安全管理及应急预案更加具有针对性和全面性，从而最大程度的保障项目的顺利进行，保障施工人员的人身安全。

2.3 大数据平台

信息技术为大数据的数据采集提供了手段和方法。Cloud-BIM是一个基于网络的集成协作BIM模型，而不是多个文件的集合，它通过动态服务器组件为项目团队成员提供实时数据协作，并在移动设备上使用APP来访问BIM模型。Cloud-BIM平台从工程项目中收集、集成、关联、存储和数据挖掘大数据，实现工程项目数据的重用和知识管理。

图1 施工模拟过程示意图

3 BIM+大数据在施工安全管理中的应用

首先通过分析传统建筑安全问题的特点，然后识别危险源，将动态建筑仿真、安全检查、安全教育和培训等方面收集的因素导入到BIM模型中，然后将安全管理大数据平台链接起来，通过BIM模型给出施工安全管理解决方案以及BIM在施工安全管理中的优势。

3.1 动态施工模拟

BIM技术的动态模拟功能，可以实现基于本平台的动态施工模拟。施工模拟的具体步骤如下:①切换到时间视图；②导入工程计划；③计划关联模型；④选择工程日期范围；⑤选择查看数据；⑥开始模拟。

3.2 基于BIM的安全教育培训

由于BIM技术的操作技术要求，必须对施工管理人员进行一定的培训，使其熟悉BIM技术的基本操作和设备的使用方法，从而保障施工管理人员的工作效率。因此，要根据建设项目的基本要求和安全管理工作的实际需要，制定科学的专业培训计划，使管理人员能够系统地学习BIM技术，并结合以下方法提高技术应用的实际效果。

图2 动态安全教育效果图

3.3 危险识别

通过准确识别危险源，掌握各种危险因素的存在，采取有针对性的管理措施，确保各种施工活动的稳定发展。例如，在BIM技术的应用中，团队可以建立一个完善的RFID危害识别系统，以在施工过程中集成和识别各种类型的危险元素，从而降低安全风险并提高施工安全性。

3.4 数据信息采集与整理

在确定了项目信息之后，安全工程师采集项目安全相关的大数据。数据采集可以从人、机械的活动及关系方面采集建筑施工安全大数据。链接BIM技术软件，根据文本图像数据、传感数据、模拟施工数据进行分别储存，从而不断更新为下次同类型的施工安全管理起到参照作用。

4 工程实例

在建立BIM安全管理模型和大数据安全管理平台的基础上，结合工程实际运用，展示基于BIM大数据安全管理平台的应用效果。

位于珠三角地区市中心CBD“黄金区”的高层项目，交通条件便利，区域商业环境良好。建筑功能为办公室，总建筑面积约6万㎡，总投资约8亿元，建筑高度100m，共28层，主体结构为框架剪力墙结构。

4.1 基于BIM的施工模拟

使用BIM虚拟施工技术来模拟施工过程，以检查施工计划，设计缺陷和进度表。使用Revit软件创建的3D模型“rvt”文件，通过文件导出器另存为“nw”文件，使用Navisworks TimeLiner功能，结合准备模拟施工过程的施工组织计划和进度表，并检查机械之间的机械碰撞，机械和工人之间的结构和工作空间。

图3 虚拟施工示意图

图4 BIM的洞口安全检查示意图

图3所示是BIM技术模拟下的动态施工过程，通过该动态模拟过程，可以清晰的观看起重机施工的全过程，例如，施工过程中机械之间、机械与结构之间的距离等，还可以通过计算施工人员工作空间值，将其与初始设置的安全距离相对比，从而确认施工人员的安全距离是否满足安全需求。根据模拟结果，不断的调整那些可能产生安全隐患的施工环节，通过不断的完善施工方案，使其达到安全施工的要求，保障施工的顺利进行。

4.2 危险识别

①高层建筑项目位于市中心的黄金地段。周边车辆很多，行车拥挤，交通压力很大。在施工过程中，容易造成机械伤害事故、车辆事故、火灾事故等。同时，一旦有人或物体从高空坠落，很容易对行人和车辆造成伤害。

图5 竖向洞口部位的动态漫游示意图

图6 水平洞口部位动态漫游示意图

②项目建设工期比较紧张。通常情况下，处于赶工状态下的安全管理人员或者施工人员都会产生一定疏忽，也容易造成工人的疲劳，从而引发安全事故。例如，由于工作量过大，施工时出现不恰当的操作、操作失误等行为引起的不安全行为等。

4.3 基于BIM的安全教育培训

对于通常文化程度较低的一线建筑工人，在这种情况下，理想的方法是对上述容易发生事故的部分进行动态3D漫游。在动画播放期间，安全人员接近施工现场。运营商介绍了该项目的潜在安全隐患，并指出了应注意的地方。动态漫游的示意图如图5和图6所示。

4.4 施工安全数据的管理

BIM技术的应用，可以保证施工在运营阶段顺利开展，实现安全管理的高效运行。以珠三角地区CBD“黄金区”高层项目为例，通过BIM技术将施工中各个建筑构件及施工机械的尺寸、位置、材料、颜色、价格等所有信息作为构件属性存储在BIM的信息模型中，实现了CBD高层项目海量建筑数据的集成。通过BIM系统自动统计分析进行所有信息的实时调用、有序管理和充分共享，提高了类似项目的运维安全性、高效性，给安全管理带来巨大的价值。

5 结语

综上所述，近几年建筑工程逐渐朝着复杂化、多样化方向发展，而在生活水平提升的支持下，人们对于建筑质量、功能的要求也逐渐提升。通过建立合理的施工安全指标，将施工与施工现场的动态和静态布局相结合，实现空间冲突管理，优化危险源识别和管理等，BIM技术的有效应用降低了安全事故的可能性，并确保了该项目可以按计划完成。