基于CIM的智慧工地管理系统

文｜中航安贞（浙江）信息科技有限公司 王立幼 冯佳莹 张露露

1 CIM和BIM

CIM技术提供了一种有效的方法，合理地组织描述城市的信息。与传统的地理信息系统（GIS）数字城市相比较，CIM 将数据颗粒度细化到城市整体建筑群中的一个小部件，将静态的城市升级为动态化、可视化、实时化、虚实结合的数字城市，从范围上看是大场景GIS数据、小场景BIM数据、互联网和物联网的融合，为城市的高效管理和动态决策提供了数据可视化基础。智慧城市的建设需要各个社区的BIM信息，运用GIS、互联网、云计算等高新技术作为支撑，构建合理高效的城市信息模型。

BIM最开始被用于保存建筑信息，包含建筑要素和空间位置。进入21世纪后，其研究主要集中到建筑设计、碰撞检测、可视化、成本估算和数据管理。BIM的核心特征如下：

（1）3D模型可视化。BIM的3D可视化特性可如实呈现建筑师的设计理念，使得项目参与人能消除沟通困扰，提高项目开发效率。

（2）参数化设计。BIM建筑模型由参数化特性组件构成，软件内建的柱、梁、墙等组件或是用户自行建立的模型组件，每个组件都具有参数性质。

（3）协同作业。BIM通过网络可使营建专业人员不受时间和地点限制，共享项目信息和协同作业，提供专业人员的沟通平台进行建模和整合。

2 基于CIM的智慧工地管理系统

2.1 系统架构

本文将介绍一种基于CIM技术搭建的智慧工地管理系统，该系统架构主要包括感知层、网络层、应用层三个部分。感知层是各种信息采集传感器组成的传感网络，如压力、温度、湿度传感器、人员定位设备、视频监控等、主要功能是采集现场信息。网络层是各类有线和无线传输系统、设备，包括网线、WIFI、蓝牙等。应用层是整个系统的核心层，包括后端服务器、数据库（MySQL）、前端平台（浏览器）、小程序（微信小程序）等，主要对采集的信息进行展示、分析和处理，并提供问题的解决方案。如图1。

图1 系统架构

2.2 系统建设

基于CIM技术建立了智慧工地管理系统，根据功能分为综合概况、项目地图、流程中心、质量安全、人员管理、视频监控和环境监测模块。

2.2.1 综合概况

综合概况模块同时展示多个项目指标，总体显示所有项目统计信息，对集团所有项目的进展状况一目了然。其中，项目概览用于展示项目总数，并统计前期、在建、竣工项目的个数；投资概览用于展示项目各个时间段的投资额，包括月度投资、季度投资、年度投资、总投资；进度概览用于展示系统中各个项目的进度情况，并且按照项目的类别进行分类统计；质量安全用于展示不同类型隐患的数量；人员管理用于展示出勤相关统计；竣工项目用于展示已竣工项目的统计数据。

2.2.2 项目地图

传统的工地项目管理系统中，与三维地图相结合的案例较少。在本文系统的项目地图页面中，采用三维地球可视化的方式展示项目工程所在的准确位置，蓝色标签代表前期项目，绿色标签代表在建项目，橙色标签代表竣工项目。右侧列表用于展示前期、在建、竣工的项目。

通过引入三维地图，整合系统项目，可直接在地图上查看所有项目的具体位置及分类，点击地图中的标签可以查看该项目的第一视角，方便客户查看项目在区域内的分布情况，对统筹项目管理带来很大的提升。

2.2.3 流程中心

流程中心模块用于设置和管理各类流程表单。参建的监理单位和施工单位可通过流程中心分别建立监理流程类的表单和施工流程类的表单。

表单将按监理工程师填报——总监理工程师审批——建设单位签收的顺序依次进行审核批复，表单流转到某一节点时向相应的审核人发出消息提示。

通过流程中心来管理监理流程、施工流程，可以保存流程中的各类会议纪要、月报等重要文件，去除了线下繁琐的填报、审批流程，极大的提高了工作效率，对促进项目进展具有重要意义。

2.2.4 质量安全

安全生产标准化建设的基础是施工隐患排查治理工作，是贯穿于安全生产标准建设全过程的最重要的工作，建立施工隐患排查体系也为工地的安全生产标准打下最坚实的基础保障。

系统质量安全模块用于管理施工阶段的安全问题，形成从隐患发现、上报、处置、复查的业务闭环。上报人通过提交隐患信息表单完成上报隐患操作，接收人员通过接收、处理操作，并填写处理内容、处理照片、处理人等信息，完成问题处理操作。通过质量安全功能的应用，加快了问题的上报、审批、处理流程，提高了工地的安全隐患处理效率，增强了工地的施工安全保障，从而使工地的安全生产标准化更牢固。

2.2.5 人员管理

人力因素对建筑施工有较大的影响，建筑施工的质量以及效率很大程度上取决于施工人员的专业素质和是否严格遵守施工规范，因此必须做好工地现场的人员管理工作。本文系统的人员管理可录入所有施工人员的基本信息，对施工人员做好总体管控。对于每天的考勤打卡情况，系统以图表混合形式展示当日出勤人数、当日出勤率、在场人数等，并且提供新增人员、搜索人员功能，方便进行人员考勤管理。通过考勤信息，还可以对工地现场实时进出的人员做好管控。通过人员管理不仅能对施工人员的考勤情况做好统计，也便于劳务费的核算，减少劳务纠纷。此外，还有利于工地现场的安全管控，向公安机关提供工地现场人员的备案信息。

图2 综合概况

图3 项目地图

图4 项目流程管理

2.2.6 视频监控

传统工地视频监控一般采用视频供应商提供的客户端来播放，虽然可以查看监控的实时画面，但并不能查看监控所在位置和具体覆盖范围。本系统中的视频监控页面用于展示项目中各个位置的视频监控，当点击地图中的监控图标时，可播放该监控的实时画面，并且提供新增监控和编辑监控的功能。

通过引入三维地图以及视频在线播放功能，在三维地图中融合了视频监控功能，使得管理人员可以很方便的查看监控在地图中的分布情况，通过监控标签还可以查看视频监控的实时画面，实时掌握现场施工动态信息，加强了施工安全生产，落实岗位职责，便于调查和明确责任。

2.2.7 环境监测

工地施工必然会产生各种环境污染问题，其中粉尘污染、噪音污染是最为常见的问题，成为影响城市空气质量，扰乱周边居民生活的主要因素之一。系统将利用建筑工地周边布设的环境监测传感器，采集工地现场的扬尘、噪声、气象参数等环境监测数据，并对采集的数据进行加工和统计分析，将监测数据通过有线或无线网络传输到后端平台，在前端页面以图表形式向管理者展示过去各时段内项目现场设备采集到环境参数时间序列。

通过环境监测模块管理人员能够快速、准确的掌握建筑工地现场的环境质量状况，一旦发现问题及时采取处理措施，将工程施工过程对环境的影响降至最低，以满足建筑施工行业环保统计的要求。同时系统后台可对环境监测的历史数据进行统计和分析，为环境管理措施和方案的制定提供决策依据，提高污染控制和污染治理的水平，建立绿色施工管理生态环境。

3 结束语

基于CIM的智慧工地管理系统围绕“人员”“安全”“进度”“环境”等工地核心管理内容，提供智慧化、信息化的应用子系统，实现信息有效共享、工地高效有序管理，打造现代智慧化工地。

图6 人员管理

图7 模型上的视频点位

图8 监控实时画面

图9 环境监测