可视化动态监控智慧桥梁预制场研究

卢小刚，何 涛，杨杰夫

(四川交投建设工程股份有限公司，四川成都 610041)

近年来，随着我国基础设施大量建设，公路交通行业也得到了长足的发展。大型桥梁工程的施工一般采用预制梁场施作，因此，桥梁施工现场预制梁场的管理成为预应力桥梁工程建设中重要一环[1-3]。

可视化(Visualization)的含义是指利用计算机的图像处理技术，将抽象数据转换成可以显示在电子屏幕上的直观描述的图形或图像，最后再对其进行交互处理的理论、方法以及技术[4-5]。随着可视化智能技术的发展和成熟，开发可视化系统，并将可视化技术应用到工程实践中的时机已经成熟。利用BIM技术模拟桥梁预制场，将建筑物或结构物及施工现场3D模型三者和施工进度进行链接，并且将其与施工源、安全质量及场地布置等工程信息集成为一体，实现施工进度、计划、安全、质量和场地布置的BIM信息的集成管理[6-10]。

1 工程概况

本文依托四川成乐高速公路扩容建设青龙场至眉山试验段青龙梁场(以下简称“青龙梁场”)，采用梁场可视化动态监控技术，利用可视化的特点提高梁场的管理水平，致力于打造“智慧梁场”。成乐扩容建设项目部安装视频会议系统，并与公司及业主公司视频会议系统对接。同时，在重要工程、工区、临时场站以及互通等施工点安装摄像头，通过视频监控系统实时掌握现场施工情况，且可通过智慧工地手机APP即可随时随地观察现场施工进度情况(图1)。

图1 青龙梁场三维场景

2 建设方案

可视化动态监控智慧桥梁预制场总体建设框架如图2所示。

图2 总体建设框架

2.1 可视化梁场

通过GIS软件系统和项目设计图纸及相关的地形图，再通过3D软件建模、构建，最后形成3DGIS和BIM，完成地形和BIM建造后，数据驱动模型则需要靠后期程序驱动模型并加载模型，流程图如图3所示。

图3 建模流程展示

针对于GIS软件必须具有完善的、可伸缩的、面向服务的系统架构，具有强大的空间分析和地理图层管理功能，能够支持大规模地形的下载需求，能够支持多种模型格式，具有标准、开放和互操作性。对于建模软件必须具有加载大规模地形且响应速度较快，能打开多种格式并能导出同一种支持软件编程控制的模型文件。对于模型编程控制软件必须具备单个场景加载速度快，针对大型地形场景加载速度适度且易编程控制，生成GIS和BIM模型能很好控制。

可视化梁场采用Unity3D技术实现真实梁场场景布局展现，为梁场提供专业的信息化、可视化服务，节约成本、提高产品质量，提高管理效率。使施工生产过程更加科学、高效、环保的标准化建设理念。箱梁工序模拟图以及空心板工序模拟如图4所示。

图4 工序模拟

2.2 生产进度

依托BIM模型对生产进度整体进行管理，通过对比分析，管理者可以及时掌控梁场生产进度，当实际生产数量落后于计划数量时及时调整资源配置、优化施工组织。预制梁场梁片生成计划数量与实际数量对比如图5所示。

图5 预制梁场梁片生成计划数量与实际数量对比

2.3 追踪溯源

在可视化信息管理系统中，系统根据现场人员上报的进度信息进行数据整合，为已预制梁体生成一张写入了架设位置、编号、类型、长度、混凝土强度、绑扎日期、立模日期、浇筑日期、张拉日期、灌浆日期、现场负责人、现场监理、设计单位、建设单位、监理单位、施工单位等信息的二维码。该二维码采用户外防水材质，避免下雨天被打湿，具备了抗损性强的特点。梁体二维码如图6所示。

图6 梁体二维码

2.4 车牌识别系统

运用物联网和移动互联网技术，青龙梁场大门实施梁场进出车辆动态管理制度，每一辆进出车辆都要通过车牌识别系统。当车辆经过时，架设摄像头会捕捉到车辆的画面信息，系统通过车牌识别程序提取车辆的车牌信息，并发送放行的指令。车牌识别系统硬件安装完成现场如图7所示，梁场现场视频监控如图8所示。

图7 车牌识别系统硬件安装完成现场

图8 梁场现场视频监控

2.5 视频监控

在具备取网条件下的施工点现场安装视频监控系统，实现施工现场安全的实时监控，保证工程施工质量，降低甚至杜绝工程事故的发生。可以有效增加施工中的管理手段，大幅提高预制梁场管理效率，有利于及时掌握各个工地现场第一手的工程建设情况，为指挥中心提供第一手的资料。方便管理者作出及时、准确的决策，确保项目建设的顺利进行，实现项目建设的现代化管理模式。制梁区监控画面如图9所示。

图9 制梁区监控画面

2.6 安全质量管理

传统的项目现场安全质量管理模式很可能因现场作业人员的原因导致部分问题无法得到及时有效的解决，后期责任往往难以追溯。在采用可视化动态监控智慧桥梁预制场系统的情况下，工程项目的质检人员和安全员在现场发现问题后，随即通过手机上传到云端记录。与此同时，相关负责人将会即时收到质量安全的问题提醒，并需要按时按规定整改，并在整改后及时上传照片及整改描述。此外，项目管理层也可以随时随地通过PC端、Web端以及手机端进行整改问题的调取和检查，实现了质量安全问题全过程透明化。安全检查整改、整改回复、安全检查消息如图10所示。

图10 安全检查整改、整改回复、安全检查消息

2.7 拌合站管理

(1)拌合站数据自动采集。用于对拌合站中材料配合比、拌合站的工作运行情况数据自动采集并保存至数据库中，显示相关数据，对不合格数据进行警示报警提醒。管理人员收到提醒信息后，可迅速做出响应，以此加强拌合站的管理。拌合站自动数据采集流程如图11所示。

图11 拌合站自动数据采集流程

(2)地材入库数量统计。对拌合站进出的地材、水泥、粉煤灰等材料进行管理，通过地磅数据自动采集(不具备自动采集条件采取人工录入)集成，系统自动记录材料数量等信息，形成材料出入库台账，且具备查找功能，从而提高拌合站对材料管理。

(3)材料消耗对比。利用自动采集拌合站入库材料数量和生产数据进行质量监控管理、入库与消耗对比，监控材料使用情况，从而保证生产质量，降低不合格率从而提高生产效率。混凝土拌合站动态管理如图12所示。

图12 混凝土拌合站动态管理

3 结论

通过工程实践，BIM可视化技术具有以下优势及特点：

(1)可视化梁场采用Unity3D技术实现真实梁场场景布局展现，为梁场提供专业的信息化，可视化服务。

(2)采用物联网和移动互联网技术，梁场大门实现进出车辆动态管理。

(3)通过对桥梁预制梁场应用可视化动态监控技术，大大提高了梁场生产、安全、材料消耗信息传递的及时准确全面性，从而系统的提高了梁场现场管理的效率，实现了预制梁场管理工作的科学化、标准化以及智能化的目标。

该技术对类似工程具有较广的推广前景。