基于BIM技术的智慧工地系统在项目建设管理中的应用

黄子俨

（广西旅发置业集团有限公司，广西 南宁 530200）

0 引言

建筑行业是促进我国经济发展的支柱产业，在社会经济发展中取得了巨大成就，建设项目的数量和规模也在不断扩大。但在项目建设过程中，安全事故频发，因此进一步增强工程建设质量安全监督管理已成为建筑业发展的重要趋势。智慧工地管理系统引入当代信息技术手段，结合工地管理特点，将图像采集、自动识别、精密检测、云计算及射频识别等先进技术与施工现场设备、机械和硬件相结合，逐步形成以工程为核心的建筑安全管理体系，推进各部门管理协同，促进达成工程精益施工和绿色施工。

1 智慧工地概述

智慧工地是以BIM技术、物联网技术、信息传输与处理技术、智能分析技术等先进信息技术为支撑，在施工项目参与方合理有效的沟通与合作下，能够进一步提升施工生产运营效率。其特点如下：第一，专业高效的项目管理。在智慧工地管理理念下，对施工全过程实施监控、安全预警和预防，可以快速高效地获取各类施工项目管理信息，提升项目管理效率。第二，网络化和数字化项目的管理。智慧工地借助大数据处理平台，促进各任务相互间的高效协同，逐步形成虚拟空间与实体工地相互间的映射关系，更好地做到工地数据的链接与共享。第三，在线智能项目管理。在智慧工地理念下，实时采集工地进度、人员、环境等基础数据。借助对相关数据进行智能在线分析、预测和处理，及时发现施工中的安全隐患，快速高效地开展监督预防。第四，综合项目管理。在智慧工地管理理念下，能够优化建设项目中各种资源的配置和应用。同时，集成管理软件和硬件能够将信息快速高效地集成到施工现场的智能系统中，进一步提升施工项目安全管理的效率和稳定性[1]。

2 BIM技术应用优势

2.1 可视化优势

在施工阶段，BIM技术的应用能够帮助相关人员结合工程模型，逐步形成对后续施工效果的直观感知。在正式开工前，设计师还能够模拟施工过程，并及时对工程设计方案中不合理的位置进行修改。随着城市的快速发展，建筑工程的数量在逐步增加，规模也在不断扩大，人们对建设工程的高质量要求体现在逐渐精细化的技术程度中。在传统技术的支持下，鉴于主观错误和经验积累不足，在施工和质量管理中会出现各种问题。主观经验管理模型无法预测项目实施阶段可能出现的各种问题，从而妨碍建设进度和项目的整体质量。

2.2 工程模拟优势

BIM技术是3D数字技术、网络技术和计算机技术融合逐步形成的综合性技术产品，能够构建完整的3D工程模型，这也是BIM技术模拟的优势所在。设计人员能够借助计算机后台和相关软件模拟工程施工过程中出现的各种问题，配合施工过程中的定期检查，准确预测后续施工中可能出现的各种问题，并形成针对性的解决方案。与传统的工程建设管理技术相比，BIM技术克服了时间和空间的限制，能够借助可视化和仿真技术的独特优势来模拟工程模型的构建，避免后续构建过程中出现各种影响质量和进度的问题。

2.3 施工协调性优势

随着我国建筑业的信息化、智能化发展，建筑的复杂性显著增强，工程规模的扩大逐渐拉长了施工所需的时间，施工过程中可能会出现相关问题，工作难度会明显提高。BIM技术的应用能够依靠构建三维工程信息模型来协调后续施工的规划，最大限度地减少每个施工节点出现问题的可能性，保证各个施工部门顺利施工，确保在规定的工期内完成施工工作。

3 智慧工地建设的主要内容

3.1 智慧工地项目技术的前提

在实施智慧工地时，应当更多地应用传感技术和人工智能技术，用高科技对相关数据进行分析和控制，用先进的技术对传统的施工工艺、设备、人员和建筑物进行组合和分析。在建设智慧工地项目的过程中，要应用更科学、更完善的技术，为后续发展予以更有效的支持。在应用互联网的过程中，应当在物与物之间进行信息交换与沟通，延伸客户终端，借助虚拟技术拓展和完善更多的领域，更好地促进用户相互间的联系。此外，对于标准数据交换技术，在构建过程中应当从中学习不同的产品信息。鉴于信息的多样性和复杂性构建有所关联的平台，保证各个项目之间信息的及时沟通。因此，在建设智慧工地项目的过程中，应当保证其技术的完整性和可靠性，从而保障项目建设的顺利完成[2]。

3.2 智慧工地建设的要点

在智慧工地建设过程中，一定要完善用工管理，确保任何项目施工都有人参加，因此要落实人员考勤。在智慧工地，借助设置电子信息，通过电子设备刷卡或人脸识别，记录员工工作状态，减少旷工问题的出现，有效控制人力成本，更好地控制人口红利。此外，设备和材料的管理也是智慧工地建设过程中不可或缺的一环，添加相关设备能够更好地减少人工劳动的支出，进一步提升整体工作效率。在当前建设项目的大环境下，整体背景十分复杂，在施工过程中，应当更直观、更及时地对项目整体计划进行检查和监督，控制建设过程中的风险，确保用科学的流程开展工程建设。在智慧工地的建设过程中，还要控制生产环境，在施工过程中严格依据施工进度安排。

4 BIM技术在智慧工地建设中的应用

4.1 智慧工地设计阶段的应用

第一，将设计单位交付的图纸发送给施工单位，交付的图纸是BIM信息系统的模型，解决了以往先设计二维图纸再构建BIM信息系统三维模型的问题。第二，一旦建筑公司接管了BIM模型，就需要再次深入相关项目，划分建设单位或工程监理单位委托的BIM模型，构建多个适合实际施工的专业BIM模型。

4.2 技术管理功能中的BIM应用

技术文件管理、施工组织项目管理、施工进度计划管理、现场施工技术管理、技术管理文件审批管理、技术交底管理等是技术管理工作的主要内容。在智慧工地建设中，主要结合BIM技术，借助移动互联网的在线功能，推动传统纸质模型向数字化模型转变。同时，借助BIM技术将所呈现的技术内容细化、虚拟化，进一步提升技术管理水平。技术文件管理应予以BIM相关功能。施工组织项目管理应予以过程组织BIM模拟视图、资源配置BIM模拟视图、平面布置BIM模拟视图等功能。现场施工技术管理应予以复杂节点BIM3D展示、脚手架施工过程模拟BIM3D展示、设备及规模较大的构件安装过程模拟BIM3D展示、预制构件装配过程模拟BIM展示、临时支护施工过程模拟BIM3D展示、土方施工过程模拟BIM3D展示等功能。电子图纸增强和增强管理应予以设计图纸和BIM深化图纸的下载和传输，以及电子图纸和BIM模型的关联等功能[3]。

4.3 质量管理功能模块中的BIM应用

质量管理程序模块是智慧工地管理系统软件的组成部分。本功能模块重点完成信息化管理，如质量方案管理、施工现场监督管理、现场变更管理、质量工程验收管理、工程项目数字化档案管理等。对建筑标准引起的变更管理，主要涵盖变更登记、工程图纸版本号管理、BIM实体模型变更更新的信息内容管理、变更时验证和电子印章管理，从而完成电子信息管理全流程改革。检验检测管理涉及施工现场质量检验管理规定，带来检验信息化管理。既要具备施工现场、试验中心和管理单位的信息共享能力，又要具备关联BIM建模信息内容的能力。事实上，它涵盖目击记录、记录保存和存储、检验和测试数据信息、在线统计分析、检查数据分析系统、预警信息、测试报告等全过程。同时，应具备施工现场大体积混凝土测温等信息化管理能力，以及标准的现场维修实验室管理能力。为满足施工现场质量检验要求，提出了质量检验项目数字化维修信息管理模型和质量检验计划。整个检测过程需要记录工程质量检测数据信息，并提交档案。

4.4 智能碰撞检查与优化调整

传统的管道碰撞施工方法是人工配合。在施工前进行管道碰撞分析，不仅提高了效率，还减少了图纸中容易丢失的相应数据信息。通过选用MagiCAD软件，在碰撞检查智能检测功能下，分析建筑模型中的数据碰撞信息，并标注碰撞点。对数据进行分析后，做出碰撞分析报告，并将报告发送给设计院和预算设计师，以便及时沟通，在避免工期延误的同时进一步提升工程施工效率。在工程项目中验证碰撞后，需要借助BIM系统将碰撞点进行3D可视化，并提出不同的解决方案。在3D可视化的影响下，建筑将被再次规划。方案一经确定，借助BIM仿真技术进行图纸设计，最终有效指导施工现场工作。

4.5 智能排布砌体降低成本

为合理布置砌块，加快施工进度，施工前应事先编制砌块布置图，明确墙、地板、横梁、门、窗、开口等位置。传统的CAD砌体布局直接在CAD中绘制墙体轮廓，然后在顶部绘制砌块。这种方法简单易用，但不适用于规模较大的工程项目，施工人员大多数情况下依赖经验，造成材料和成本的浪费。通过采取广联达BIM5D软件进行三维视觉砌筑布置，只需定义一键式选框和布局规则，软件就会自动对整个砌体进行布局。从某种角度来看，对于建筑中需要的非整体砌体，如轻质砌块，可提前切割成一定尺寸，避免浪费材料。

5 智慧工地系统在项目建设管理中的应用

5.1 施工初期工程量快速统计

在施工前期，合理的施工现场布局对绿色建筑管理、节约成本、降低安全风险、进一步提升工程效益具有重要作用。项目建设场地相对充足，但工期紧、施工难度大，施工前应合理组织现场机械等施工资源。根据BIM技术的智慧工地系统进行三维施工规划，可以解决二维工地布置中道路、料场、塔吊、大门、工棚等可能出现的问题。检查施工现场布置的合理性，参照施工现场情况优化布置，并制定项目清单。建筑项目工作量大、工期紧，应参照施工进度，选择场地施工过程中的永久和临时建筑物、材料堆场，制定合理的建筑布局，避免场地混乱。

5.2 智能设备监测系统

第一，塔吊视频监控系统实时自动记录司机的行为，借助司机面部识别功能恢复系统进行特征识别，鉴定合格后方可启动塔吊。系统能够传输远程GPRS数据，并与BIM模型数据库中的数据进行比对。如果运行程序出现异常，会及时将数据发送到大数据分析平台。一旦塔台监控系统的扭矩或实际重量检测传感器发生短路或工作不正常，系统将记录并发出声光报警。在多台塔吊协同作业时，系统可予以防撞系统检测。第二，施工电梯调度管理系统集超速报警、超载报警、超重报警、远程监控等功能于一体。该系统可做到对电梯工作状态的远程监控和远程控制，如果在运行过程中出现异常情况，会及时将异常数据发送至云平台。

5.3 隐患排查处理系统

智慧工地在工程施工安全生产管理中的应用，主要是借助信息采集和分类，达到在线办公的目的，进一步提升整体工作效率。同时，要合理应用BIM技术模拟现场工作环境，让工作人员在视觉、听觉等方面感受工作氛围，更好地展现安全教育的效果。从目前情况看，该技术事故隐患排查处理系统应用广泛，可为全流程封闭式管理网上办公提供服务。现场安装移动监控设备，对重点位置进行全天候监控，借助网络排查治理安全隐患。同时，对关闭文件进行网上管理，如通知、整改等，避免远程审批工作，从而降低管理成本。此外，还要进行隐患排查治理记录的统计，包含隐患分析、治理方案等大数据内容，避免重复劳动，减少人为因素造成的影响，进一步提升工作可靠性。在应用过程中，一方面需要注意在关键部位安装监控装置，确保现场信息的有效传输，另一方面要对项目隐患库进行监督，便于隐患信息的补全和整改。

5.4 在工地安全管控方面的应用

首先，人员安全管理。借助智能视频分析和深度学习技术，对作业生产区域进行精细化管理。可部署音频发布系统、喇叭和现场实时信息进行报警。参照用户需要，还可将报警信息发送给相关管理人员，协助其进行安全生产管理。其次，主要危险源安全监测。借助视频分区管理、烟雾探测、有害气体监测等检测设备，对施工现场主要危险源进行监控。当非授权人员进入该区域时，将借助声光报警提醒其尽快远离。当危险源运行状态发生变化时，多个传感器会在第一时间发出警报，提醒相关人员赶赴现场处置。最后，高模板安全监测。借助高模板实时监测传感器，借助采集高模板沉降高频、竖杆轴力、杆件倾角和支座整体水平位移，参照计算模型，生成预警阈值，可在紧急情况下自动触发报警，提醒操作人员撤离危险区域，有效减少施工安全事故。

6 结语

基于以上分析，智慧工地能够借助各种数字化、智能化手段，促进多方联动、统筹规划设计。借助BIM技术独有的特性，完成统一的技术应用和计算施工。建设施工现场智能信息服务平台，进一步提升现场设计施工水平，有效管理工程质量，保障项目施工的正常运行。借助BIM技术，进一步提升智慧工地施工质量，最大限度地减少建筑施工过程中的材料损耗和成本支出，为智慧工地与BIM的协调发展打下坚实的基础。