BIM在道路设施养护中的应用需求与创新

文 / 贺新平

随着国内公路通车里程数量的不断增加，国内道路建设已经开始进入“建养并重”的局面，但是在养护过程中发现道路在设计和施工过程中的相关数据，在参数和标准方面无法达到统一，同时在以上环节中产生的数据无法被运营阶段所使用，信息的共享水平比较差。运营单位在面临大量老旧道路的过程中，需要借助一定的新技术来实现道路设计和施工过程中数据的共享，从而为长久运营提供技术职称。

随着BIM技术的不断发展，目前此种技术已经逐步进入到道路建设和运营环节，初步实现了道路建养过程的信息化管控，为道路建设的发展提供了机遇。鉴于此，本文将对BIM技术在道路设施的养护过程中的应用进行研究。

BIM技术在道路养护中的应用现状分析

现如今，BIM技术已经在道路设施设计和规划中开展了初步应用，但是由于此种技术的价值体现周期比较长，相关的政策需求不准确，不同单位对于BIM技术的使用习惯存在差异，导致BIM技术在应用过程中问题较多，建设和养护阶段仍然存在大量的数据壁垒，此种技术的价值未得到有效的发挥。

随着机械化作业水平不断提升，一系列系技术和新产品正在不断被应用在道路养护工作中。道路运营过程中，许多单位越来越多的意识到BIM技术的重要性。目前，国内各大高校和科研单位已经以各类形式开展了相关基于BIM技术的应用探索，效果比较明显，但是其具体应用仍然存在较多问题，例如BIM的原因需求梳理不明确，在养护过程中对于具体的应用内容分析仍然比较肤浅，缺乏道路养护中的具体应用场景，缺乏具体的应用规范。

在国外方面，BIM技术的应用比较广泛，已经取得了一系列的经济和社会效益。在标准和政策方面，以英国为例，部分欧洲国家已经相对比较完备，很大程度上提升了设计的效率，降低了项目的整体成本。老龄化程度相对严重的企业，还未制定相关的制度，在项目执行过程中，大多还是采用外包和劳务派遣方式实现。

在国内方面，不同地区对于BIM技术的应用水平不一。以北京市为例，已经以公联公司等为试点单位，开展了BIM技术的探索和示范应用，但是对于此种技术的相关标准和指导意见相对比较少。上海市在BIM技术应用过程中，效果比较好，发展基础处于各大省市前列。

对比国内和国外，我国在BIM技术的应用方面仍然处于初级阶段，在标准制定、技术突破和创新应用方面和欧洲先进国家仍然存在一定的差距。在具体应用场景方面，欧洲和美国等国家已经存在较多的成熟案例，国内在具体应用场景方面仍然处于试点和研究阶段，和发达国家仍然存在一定的差距。

道路设施养护过程中BIM的应用需求和目标分析

应用需求分析

本文通过调查问卷方式，对道路设施养护过程中BIM的应用需求进行了调研分析。具体调研结果如下。

在设备的管理方面，大部分企业重点关注设备的状态信息获取及管理，超过50%的企业认为对于设备的台账管理十分必要。此外，众多受访者还列举了交通运行过程中的数据状态分析和清扫运行等设备的管理中可以应用BIM技术的场景。

在具体养护工作执行过程中，受访人员认为对于养护工程在具体施工过程中BIM可以大有所为，此外对于养护工程的成本分析和后期质量检测等也可以采用BIM技术。

在其他业务管理方面，受访人员认为对于设备的结构检测、养护效果评价和应急处置等应用场景均可以采用BIM技术。对调研数据进行比例分析可知，关键设备的状态获取和日常巡检需求占比分别达到93%和91%，设备的结构检测和预防性维修次之，分别占比88%和86%。

应用目标分析

在道路养护设备项目管理过程中，BIM技术的应用，主要是立足养护工作的实际业务需求，从养护对象的本身特点出发，搭建BIM平台，实现项目管理过程中的质量、成本、效率和计划等各项管理指标的全面管控。BIM的应用，是以满足实际业务需求为目标的，但是在应用过程中还要综合考虑实际的业务投入的数额，实现具体的管理需求。另外，在具体应用过程中，应该站在技术角度实现基于BIM技术的全寿命周期数据集成，实现三维空间物体的可视化表达，以及三维实体定位信息和属性信息的实时联动。从基础设备管理、养护管理、工程管理和安全运行等角度，实现BIM对道路养护项目的全面管控。

基于BIM的道路设施养护应用创新

为了进一步验证BIM技术在道路设施养护过程中的具体应用场景，本文在调研的基础上，结合多年的技术经验，梳理了重点创新应用场景，具体应用场景如下。

基于BIM的数字沙盘

数字沙盘是一种将工程资产信息和BIM模型相结合的技术，数字沙盘能够支持运营企业实现不同尺度的资产信息查看，是一个可配置性较高的信息化管理平台。采用沙盘平台，用户能够在项目执行过程中实现对资产数据的全面统筹管理，实时掌控资产信息的现状，对资产的养护和中长期管理制定好工作计划。采用沙盘平台，能够为用户提供设备资产保养计划的推演和评估，并与三维资产模型进行实时关联，实现保养计划的联动仿真。

例如在道路运营过程中，可将桥梁、涵洞、立体交通以及附属设备等结构进行三维模型管理，实现工程基础设施和三维模型的统筹管理，支持以上设备和图纸、视频等信息的实时关联，支持以上信息和三维地理位置信息的关联，实现快速导航，支持沙盘的定位和缩放，基于场景可进行自由切换，有效的支撑了道路养护企业的养护工作开展。

病虫害预防预测

采用BIM技术实现道路设施的建模，搭建道路车辙动态预测么性，然后将车辙数据录入值系统中，通过系统程序设置自动生成预测模型，但是此种模型仅仅是曲面模型，距离实际预测还存在一段距离。输出完成后的湿粒模型便能够与系统中构建的道路模型完成啮合，从而完成基于BIM模型的车辙模型预测。随着系统应用数量的不断增多，模型能够根据所填入的信息实现模型的自动更新。随着道路基础设施典型参数的不断优化，会使得路面病虫害模型能够快速形成。基于此种基础，可以根据坐标划分情况，构建三维全景和道路设施的不同构建以及其位置关系，进而实现设施模型和道路模型的强关联。日常巡检人员在应用过程中，对巡检养护信息的详细点位进行标注，然后对巡检详细信息进行录入，从而实现巡检数据的实时共享和比对，进而打造更加快速便捷的应用方案。

基于BIM移动软件的巡检

在日常巡检过程中，仅仅采用线下手段，采用手工录入表单的方式开展巡检业务，然后对巡检信息采用线下传递的方式，对巡检任务进行闭环。为了解决巡检任务无法实时监控和闭环的问题，在日常巡检过程中，并且对巡检点的位置进行快速定位。面对此种问题，巡检人员急需要找到一种能够对巡检位置进行快速标准和定位，对巡检内容进行实时监控的工具。

近年来，随着移动应用技术的不断发展，手机APP已经成为我们日常工作中必备的工具之一，结合BIM技术的不断发展，将BIM和手机APP进行融合，建立日常巡检的管理系统，实现巡检过程中巡检位置的快速定位，巡检人员可通过系统对巡检内容进行快速录入，标注巡检位置，从而有效的提升巡检作业的录入效率，精确定位巡检位置，降低巡检过程中人员所花费的时间，提升作业效率。在系统界面中，可实时对巡检问题列表进行展示，结合部件的二维码识别，可采用手机快速上传巡检问题部位，并且实现巡检记录的快速查询。

基于BIM的增强现实技术

在完成道路项目交付之后，施工单位能够将工程实体交付给甲方，并且将相关纸质资料交付给运营单位。

在后期运维过程中，如果出现问题，便需要对运维手册进行查询。大量的纸质材料，使得运维手册查询非常困难。采用BIM技术之后，可以将部件的具体三维模型和运维手册进行关联，手册中还能够包含大量的其他信息，如关键参数、内部信息、运维要求、注意事项等信息。采用BIM模型可以对工程运维过程中的相关数据进行集中交付，实现由施工阶段想运营阶段的传递。

结论

随着公路通车里程的不断发展，道路运维企业的日常运维工作量便变得十分巨大，耗费的人力和物力较大，造成了巨大的资源浪费。未来提升企业人员日常问题的解决效率，降低日常运维成本，本文提出了基于BIM技术的道路设施养护技术，在养护过程中，采用BIM技术，对日常运维流程进行优化，对运维过程中的信息进行快速实时的收集和共享，从而提升运维效率。

但是，BIM技术在道路设施养护过程中的应用仍然处于起步阶段，对于三维模型的构件，关键技术的突破，统一标准的制定等方面仍然有大量的工作要开展。