BIM+物联网技术在海绵城市项目施工过程中的应用

朱俊成，阳林

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）是在计算机辅助设计(CAD)等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。物联网技术通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术[1]。

依托玉溪海绵城市项目，将BIM+物联网技术应用在现场人员管理、施工安全管理、视频监控、物料管理、塔吊运行监测等几个方面，对项目的管理运营进行了简单的阐述，管理的智能化、精细化进行了简单的介绍。

2 工程概况

玉溪市海绵城市工程项目是2016 年度全国海绵城市试点项目之一，项目占地面积约8.5km2，建安工程费约9.6 亿元，项目采用PPP 模式，施工内容包括建筑与小区海绵化改造，广场与公园海绵化改造，城市道路海绵化改造排水管网分流制改造工程，东风水库水污染综合整治，东风中路（凤凰路至玉兴路）段857m 地下管廊建设。

3 BIM+物联网技术在海绵城市项目中的应用

3.1 现场人员管理

图1 现场人员管理

本项目施工项目类型多，包括公园治理、管廊、小区地面楼面改造、道路排水系统改在等，不同种类项目间距离较远，所需的工种多，人数分布不均，所以有效地组织各工种在不同项目中进行穿插施工不仅可以保障施工进度，而且可以充分利用人力，不出现人员窝工的情况，为此项目采用手机app 对项目人员进行信息化管理，软件功能如图1。另外项目以工人劳务实名制为基础，以物联网+智能硬件为手段，对现场施工人员安全帽无线射频识别，结合在基于BIM 技术的GIS 系统中进行精确定位，进一步确定相关工种是否在正确施工范围内施工。

3.2 施工安全管理

BIM+物联网技术在施工安全管理中的应用主要体现在危险性较大工程安全监测和防护过程中。例如在基坑监测过程中，结合Dynamo 技术，将监测数据进行统计，以三维模型直观展现基坑变形情况，便于监测数据超过预警值时，能及时与设计单位、技术顾问协商。对建筑工地环境的监测、大体积混凝土浇筑监测、钢结构应力应变、地基监测、预应力梁的监测、基坑支护监测以及工地危险区域的监测等也可以通过传感器实时采集工程结构健康安全数据信息，然后对应到BIM 模型相关位置，并进行数据统计和分析以检验专项施工方案的可靠性。当监测数据超过预设值时可以在模型中迅速找到感应器位置，一方面加强监测频率，另一方面快速做出有针对性的解决方案。

3.3 视频监控

本项目施工范围大，在不增加管理人员的数量情况下，应用BIM+视频监控+GIS 的技术可以大大提高总承包单位对现场的把控能力[2]。项目将航拍模型轻量化处理后放入GIS 系统中，分析出摄像头最佳的安放位置和种类，在空旷区域安装VR 全景摄像头，在有单边障碍位置安装带有可转动方向云台的摄像头。当出现紧急情况根据模型中摄像头的位置迅速查到紧急事件发生的位置和现场情况。

3.4 物料管理

BIM 模型具有可量化的特性，在物料管理中BIM 技术一项重要的应用就是为编制材料计划提供准确依据。另外，BIM 模型可以为建筑构件附加信息，为物联网的应用提供数字信息基础[3]。在材料进场验收时，利用BIM 模型信息如生产时间、重量、厂家信息、注意事项、安装位置、防伪信息等附加到二维码以及和RFID 中进行验收管理。基于物联网追踪技术，项目利用自主研发混凝土打灰系统，如图2 所示，通过贯通物流过程中生产商、运输商、收货方三者相关业务工作，从而合理安排物资运输计划，实时监控运输过程，严密管控物资运转，提高了项目对材料的精细化管理水平。

3.5 塔吊运行监测

在方案编制阶段，利用BIM 技术的三维可视化特性，在三维空间内进行塔吊布置，确定塔吊的位置和型号。项目施工阶段，利用摄像头、方向定位器、重量传感器等通过互联网把塔吊的起吊重量，偏转角度，高度，与邻近塔吊的相对位置实时传入到电脑控制系统中，通过网页端或者手机端就可以检测到目前塔吊的运行状态，另外还可以对塔吊的吊次，起吊总重量进行统计分析，确定塔吊的效率分析，验证布置方案的可靠性，安全性，经济性。当塔吊出现违规操作或者出现故障，塔吊预警的同时能触动应急措施。

图2 混凝土浇筑系统

以上各应用点应用了物联网+BIM系统的基本架构，即感知层、网络层、应用层的三层结构，不同的应用场景的应用深度是在应用层进行扩展或细化。

4 结语

BIM 技术和物联网技术结合使用可以优化施工单位的管理方式，提供更加科学准确的决策依据，方便对施工现场情况的实时管控。BIM 技术正在从单一应用向项目管理应用转变，从单机应用向基于互联网技术的应用转变。虽然目前一些应用BIM 技术与物联网的结合应用还存在一定缺陷，但随着技术的创新和突破，再加上与相关技术如5G 网络、大数据分析、云计算等技术的深度融合，这些缺陷会迎刃而解，我国建筑行业将向着信息化、工业化、绿色节能的方向不断前进。