基于BIM技术的智慧工地危险源分析与管理系统优化*

李晓耿，李 俊，陈铭敏，姚渝岩

（宁波工程学院 建筑与交通工程学院，浙江 宁波315211）

传统建筑行业需要专业人员看护并监管施工现场，依据本身对于危险源特征的辨识能力和以往的事故经验来保障建筑施工的安全[1]。如今引入BIM技术进行研究可以对危险源进行特征参数分析，整理事故发生的基本条件，遇到专业问题或暗藏的危险源，可以及时地提出解决方案并针对性地排除相关危险源，避免危险源的不稳定性及不确定性导致的安全问题。国家层面也制定规划纲要，提出将信息化技术运用到现场生产中去，以顺应时代的潮流和社会的发展[2]。

通过BIM技术管控建筑工地的全过程施工是符合经济发展要求的，意在通过BIM技术软件，以互联网技术和大数据计算为主，结合现有建筑的规范，建立一套可行的建筑施工危险源辨识与管理系统，以建筑信息框架为基础，监督统管建筑全流程，以此来改善建筑施工安全性，减少事故发生的可能。

1 智慧工地及其建设

BIM技术以整个建筑信息数据为基础，利用数据化与智慧工地进行融合，使得整个项目信息可视化，管理全方位化[3]。

而智慧工地旨在从一开始的项目开发、设计施工、监理维护等方向通过数据化展示和互联网技术，进行精准监控管理，对建筑资源进行合理化安排，增强各个组织之间的数据交流，使得项目施工更加可视化、协作化。智慧工地可以在一定程度上优化建筑管理机构的架构，并且使得整个行业更加规范化发展[4]。

对于智慧工地的建设目前包括以下几点：

（1）建筑数据采集。数据采集可利用现场工地安装感应测量装备对现场施工信息进行实时掌握，比如建筑设备运行参数、人员流动情况等数据，可以经过一系列专用设备收集精准信息，再使用互联网上传，以此建立BIM模型，进行现场模拟环境。

（2）数据汇总及分析。通过数据实时采集的建设信息资源，利用施工数据采集、危险源特征参数形成BIM危险源管理系统[5]，构成BIM危险源管理系统与BIM信息模型信息交互通道，实现模型与现场数据实时更新，并分析优化安全管理措施，按照模型信息对施工场地进行合理性布置、规避危险因素。

（3）建立信息模型。利用模型的建立来进行对整个建筑物生命周期的各个阶段数据的采集、处理，制造出一个可以预防因建设施工不规范导致危险源产生的数据库[6]。建筑危险来自未知、隐蔽的危险源，利用BIM技术与实时数据结合，可以用数据库的信息对模型进行改动和修正，也可以通过模型直观地展示出数据信息，显示出三维化的图像，实现数据与图像的转换。

（4）信息模型控制。信息模型注重建筑信息的更新，可以在建设过程中及时地向数据库里面输入新的建筑信息，通过不断更新危险源信息来建设危险源信息模型。运用信息模型与所采集的危险源的安全信息相互对比分析，整合出建筑模型信息的总体安全性，以此为信息根据来源，信息模型软件设定危险信息报警系统，提取危险源数据分析，提出优化模型措施并加以控制，使得建筑信息模型正常运转（见图1）。

图1 危险源信息辨识控制及管理系统

2 基于BIM技术智慧工地的危险源分析作用

2.1 模型危险源可视化

BIM技术的可视化特点正是提供了建筑物整个生命周期的模型数据和图像化的优势。例如，在开挖基坑过程中充满各类危险源，BIM危险源数据库便可以将危险源提前表明于可能发生危险的位置，从而使得建设的全过程中危险源得以被清晰地监控掌握，这是智慧工地赖以发展的技术管理手段，以此融合各种先进技术把握建设施工的前进方向。

2.2 减少施工危险

智慧工地可以在施工过程中通过阶段信息保障施工的安全性，排除施工过程可能出现的危险源，通过科学化的指挥和问题反馈，达到工地问题的实时解决，保障施工进展的安全性和可行性，高效地对危险源预警进行反馈处理。

2.3 控制施工成本

建设公司可以通过BIM技术的监管及二次开发的项目经济管理软件进行成本提前预算，更加需要减少危险源事故发生来避免施工过程的不必要浪费，提高企业纯经济收入，从而加强把控成本管理措施，提高行业经济收益，促进行业良性发展。

3 危险源管理系统优化

3.1 优化质量管理

建立BIM质量管理体系，完善管理体系，加强安全措施管理，通过BIM模型的提前建立，进行质量交流研讨，将质量的方方面面细致入微地分配给质检人员，实行负责人责任制，把握建筑信息属性的安全性，全程监管施工过程，减少危险源在各个施工阶段的出现，在各个阶段节点进行质量控制，用技术来确保施工质量，完成质量的可靠性。结合信息模型以及各方面的危险源数据信息把控施工现场的质量，对整个过程的质量评估进行把关。

3.2 优化成本管理

项目进行之前便可以通过BIM技术来进行成本预算，做到阶段成本的实时控制，根据BIM技术模型大数据分析出工程量，利用危险源数据库分析，大幅度减少安全事故的发生。从而使得项目能按原计划进行专家组定额预算统计出总工程经济预算，同时优化各项管理措施，从安全数据信息管理上控制各方面无用损耗，保证质量同时降低危险源产生的成本，减少无效工期，优化施工管理方案，提高企业效益。

3.3 优化进度管理

通过BIM技术和二次开发施工策划软件，合理控制施工进度计划，降低危险源影响进度的阻碍作用，保证工期的顺利进行，组织各工种之间的协调合作，提前准备各个阶段所需的材料，拟定后续工期的制定，动态地实时检查进度进展，不断更新危险源数据库，并组织相关技术部门进行帮忙协助。合理地调配建筑资源，可依据BIM数据统筹的进展进行相关合理配置，对于进度安排需要计划，安全数据的分析可以让某一些重要的工序提前提上日程，为建筑工程的实施保驾护航，早作安排并进行相关调整，以保障项目进度的顺畅。

3.4 优化安全管理

BIM技术危险源数据模型可以用以研判施工过程的安全管理措施，制定安全施工规范，提高实操人员的安全意识，针对不同阶段的安全信息加以调整规划，在BIM模型中设立危险源信息并加以大力度宣传，依据模型设置安全警告牌，定期安全检查，实时更新模型危险源信息，以保证施工的安全性。

3.5 优化监管管理

通过BIM技术的阶段化系统管理，加强对于工程建设环节的实时实地管理，保证在施工时建筑质量可以符合建设要求，避免在工程建设中因忽视危险源的产生而造成工程重大损失，所以需要BIM技术数据来把控施工环节的监管措施，每次施工的时候实时向模型中注入施工数据，与危险源数据库进行对比分析，让安全数据渗透到施工的每个环节，让数据帮助施工解决问题，代替人工起到更为深层的监管作用，可以更加有效地解决部分施工中所存在的问题，更加系统对工程进度进行管控。

4 案例分析

某工程建筑正在建设围护脚手架，由于施工方案不合理、施工人员专业知识不足以及施工信息存在局部性，导致传统施工方法很难有效且及时地发现危险源。如果此时未能及时发现危险的严重性或忽略危险源的存在，这将会致使工程事故的发生。所以在BIM技术加入后，可以在第一时间得知危险源的数据信息，例如脚手架围护缺失等信息，BIM模型上会导入数据进行分析，加入安全标志标识危险源位置信息，发出预警信息，通知相关管理人员前往处理危险源，优化相关管理措施[7-8]。

使用与解决：在初期BIM数据采集时，应对脚手架质量及安装设计进行详细斟酌，并对相关施工程序及现场环境进行勘测规划，对现场施工人员的措施应处于实时监管状态，及时发现隐藏的危险源并加以安全标识，在BIM建筑模型上有对安全性的标识，管理层人员可对此类标识及时进行现场勘查并加以警示。例如，在施工过程中可以及时发现脚手架围护措施缺失的危险，BIM模型上及时加入危险警示信号，通过信息共享，提醒各方工作人员避免危险的情况下及时提出解决危险的方案，督促监管人员前往解决危险问题。

5 结束语

从BIM技术面世以来，为智慧工地增加了前所未有的潜在可能性，对危险源控制管理达到前所未有的高度。信息模型数据共享可以有利于各部门间的信息交流，以及能得到更多关于安全性的科学研判和更为恰当的施行措施，为智慧工地提供一个智能化、安全化的施工环境以及技术化的施工手段，实现了建筑项目管理方面的高效性。