水利工程4D进度监控系统的重点技术

孟向阳

(蒙城县水利局茨淮新河工程管理所，安徽 蒙城 233500)

0 引 言

我国建设项目的施工项目管理都是利用二维图纸或者纸质文档开展，此二维精度无法动态化的展现工程建设项目，图纸中信息大部分都是隐形的，对信息共享与传递造成了阻碍，并且无法及时优化需要资源与施工环境，导致资源浪费、返工等情况[1]。以此，为了使工程管理粗放式管理方式解决，需要创建全新平台对成本进行控制，合理安排施工过程中的计划，对整体施工进度有精准的掌控，保证企业能够保质保量的实现项目计划，促进水利工程建设发展，使管理模式等具备先进性与专业性。

1 BIM-4D技术模型分析

BIM也可以称之为建筑信息化模型，是将CAD作为基础发展，基于建筑工程项目信息创建三维建筑模型，并且结合了整体建设项目全生命周期信息。BIM-4D为4D-CAD技术结合BIM技术，将时间因素融入到BIM多项信息数据建模的实现中，对时间进度表进行制定，通过形象三维模型展现建筑项目的施工过程，对工程的整体施工进行模拟，为项目参与方的提前施工提供相应的参考，方便实际工程施工过程中进度管理与总过程控制、优化[2]。

2 水利工程4D进度监控系统的技术方法

2.1 4D模型的创建

创建4D模型主要包括两种方法：其一，创建三维信息模型与进度计划，基于此使用4D软件关联模型和进度计划；其二，创建三维信息模型实现4D软件导入，并且基于4D软件中实现进度计划的编制，最后构成4D模型。在水利工程建设过程中使用第一种方法，利用Tekla与Autodesk Revit软件结合创建三维信息模型，利用Project创建进度计划，最后利用Synchro 4D软件实现4D模型创建[3]，图1为BIM 4D模型的构成。

创建三维信息模型为BIM 4D施工进度管理基础，以不同用途、详细程度划分模型包括概念模型、施工模型、设计模型、局部细节模型等。创建的三维模型为施工模型，要求具备模型图元、标注图元、视图图元三种基本要素，模型中构件对象要求能够细化进度计划中的作业活动。

编制施工进度计划是将BIM 4D施工进度管理作为基础的主要工作，其主要包括工程项目进度计划纲要、总体进度计划和二级进度计划。总体进度计划纲要为项目控制性工期，以刚要划分项目施工阶段，对单项工程开始与完成的时间实现总体进度计划的编制。以总体进度计划要求范围对单项工程分解，实现二级进度计划的编制，将每个单项工程单位工程与分部分项工程列出。在进度计划编制过程中，要充分考虑工序作业空间、资源配置与工作时间，方便使工程施工工艺要求与工序安排得到满足，并且使各施工工序联系3D施工模型构建，从而创建4D模型[4]。

2.2 数据库的建设

在Solidwork Composer中导入创建的模型，将其成为系统主要展现平台，其主要优势就是在产品出现改变的过程中不需要重建，能够有效节约成本和时间，还能够利用交互产品和3D动画的创建，将产品信息生动的展现出来。4D BIM系统能够二次开发数据库与其中的插件，利用数据库驱动模型，通过直观式进行设计，包括剖切面创建、显示、隐藏等可视化方法、过程与属性。

数据库使用SQL Server 2008，通过4D模型名称成为主键，实现数据库的创建，主要包括每段模型名称所对应的计划开挖时间、工作面、计划衬砌时间、实际开挖时间等BIM信息。

2.3 实际进度监控技术

在进度录入过程中，对施工部位和施工的方向进行选择，将工程的起始日期进行展现，从而能够平均分配日期的4D模型。实际进度输入详见图2，比如从桩号K1+110到K1+180，开挖起止日期为2016-08-10与2016-08-23，施工方向从小桩号到大桩号，系统使此时间段平均分配在K1+110到K1+180整体模型中，对不同的模型赋予不同的颜色，将实际进度进行输入。主要的技术为：

其一，选择数据库中满足桩号的模型，利用数据库桩号对模型名称进行选择，利用sql中Select语句得出模型的名称；

其二，将已经开挖颜色赋予满足条件模型；

其三，利用线性计算使日期在满足条件模型中平均分配，通过sql中update语句对数据库中此模型实际开挖日期进行更新[5]。

2.4 虚拟建造技术

将进度计划导入到网络数据库中，并且对应数据库模型名称、衬砌时间、开挖时间等字段对应，利用Visual Studio中的控制功能，能够在时间进展过程中展现计划进度，实现虚拟建造的技术。将开挖工艺为例，其主要技术包括：

其一，将全部模型隐藏，通过sql语句对数据库中计划开挖时间最小值T1与最大值T2进行查询，两者也是虚拟建造开始和结束的时间。

其二，对全部满足计划开挖时间作为t模型名称进行查询，通过SetVisibility函数展现满足条件的模型，然后t=t+1依次循环。将全部计划开挖时间为t模型的名称进行查询，将此模型显示[6]。

2.5 施工属性查询

4D施工管理技术在水利施工中使用，能够查询多个施工属性，水利工程项目管理人员利用所收集的施工工程信息，比如进度、质量、资源等综合分析实现统一管理。主要功能为：针对水利施工构件或者工段，可以现在所创建的3D模型中进行选择，在视图中放大，并且利用多视角三维浏览；针对3D模型，能够利用不同角度与试图的全方位查看；针对施工项目详细的信息，能够利用施工段与WBS节点的分析实现实时查询，详细信息主要包括资源使用量与施工单位、质检表、成本、工程量、施工工序等。实时查询工程构件与施工信息，有效实现水利工程项目施工可视化管理。另外，系统还能够记录工程、施工段、施工单元与各节点资源，合理分配下个阶段施工所需要的资源，从而避免出现资源浪费的情况。

2.6 动态资源管理

利用4D进度监控系统能够使水利工程项目三维模型、资源需求和施工进度结合，以此实现施工过程中消耗资源的动态管理。动态管理指的是材料人力、工程量与器械管理，从而对水利工程项目中需要的器械、财力与人力成本、消耗量进行计算，并且计算资源在不同阶段的需求量。工程量统计功能能够利用施工实际进度与计划进度对施工单位、工程与WBS节点进行计算，最后利用统计图方式实现完成情况的统计和分析[7]。

3 结 语

4D进度监控系统中具备进度监控、BIM信息与进度信息等模块，利用人计划的交互方式成功应用在实际工程中。4D进度监控系统能够调用并且查看信息，能够使实际进度信息精准性与及时性得到提高，动态化的控制现场施工过程，使进度可视化管理得到实现，进一步的节约工程时间和成本。根据不同的项目需求，4D进度监控系统个性化需求不同，但是都是根据数字化技术、计算机技术、工程技术、互联网技术等研究不同学科之间交互。在物联网技术不断发展的现社会，在工程项目管理过程中有效使用4D进度监控系统在工程项目为良好管理手段与方法，使工程实际经济效益得到提高。