基于BIM智慧港口全生命周期平台的研究

◎ 彭文 福建省港航勘察设计院有限公司 福建省闽航飞腾科技有限公司

1.引言

港口设施属于国民经济发展的重要支撑以及基础，可以促进社会发展的健康性以及持续性。然而，港口设施建设行业在发展的过程中存在能耗高、效益差以及能效低等问题，在发展中使用粗放型的增长方式，对行业的可持续性发展造成非常严重的困扰，从而严重影响我国国民经济的持续性发展。

在2019年11月6日，国家发展改革委、交通运输部、财政部、生态环境部、自然资源部、应急部、市场监管总局、海关总署以及国家铁路集团共同发布《关于建设世界一流港口指导意见》等规定，意见中明确指出：加快智能化港口的设置，要在5G、物联网以及北斗等技术的基础上完成信息基础设施的建设，进而对特殊场景集疏运通道集卡、港区内部集卡自动驾驶示范以及深化港区联动等起到很大的推动作用。

2.平台实施流程分析

研究国内外 BIM 标准体系，结合智慧港口工程的特点，以 BIM 集成平台为重要核心，在三维模型数据接口的基础上集成总图、土建以机电等专业模型，并把 BIM 集成模型当作载体，把项目开展当中的合同、进度、成本、质量、工艺、安全、材料、图纸以及劳动力等信息集成到同一平台上面，在 BIM 模型的基础上更加直观、形象的计算以及分析其特性，为施工过程中的现场协调、进度管理、合同成本管理以及材料管理等关键过程提供非常准确的工程量、构件几何位置、资源量以及计划时间等，辅助管理人员实施有效的管理以及决策等，保障施工变更得到减少，控制项目成本、缩短项目工期、提升质量，提出基于智慧港口工程设计施工全过程中成本管理、质量管理、进度管理等 BIM 数据资源体系实施方案。通过移动端 APP 将实际现场的质量问题在 BIM 模型相应位置进行标识记录（描述问题情况，拍照上传），并在系统中指派相关人员整改，相关人员整改后将结果反馈回系统由监理确认。应用 BIM 项目管理对现场施工质量控制，将质量验收包括隐蔽工程验收、检验批验收、分项工程验收、分部工程验收、单位工程验收等）情况录入系统。施工器具及进场的设备材料的相关质量文件及进场检测情况及时录入平台，可供随时查询。可视化施工管理（进度、资源、费用）。施工阶段的可视化应用包括可视化设计交底；辅助图纸校对审查；施工、工序、工艺模拟等，实现计划与 BIM 模型关联，进行可视化虚拟建造，优化施工计划；汇总实时填报的实际进度结果，与计划进行对比、分析及纠偏；形成统计图表，进行形象展示。

3.平台功能设计

通过对房建、隧道、桥梁、市政以及地下管廊等平台的具体功能，和智慧港口建设的实际规范相互结合，完成三维可视化、工程项目管理、智能航测以及运营维护管理等在内4大功能模块的设计。

3.1 三维可视化

三维可视化模块设计阶段具有现实直观、任意剖切、批量出图以及准确算量等功能，可在港口工程中进行三维视角计算，确保工程量的精确，减少造价的误差，有利于港口工程项目的预算控制和成本管理。运维阶段能够实现港口结构各部分性状的在线直观展示。

3.2 智能航测

技术是一种介于遥感平台和地面测绘手段之间的一种新型的测绘手段，今年来作为高新技术在测绘领域已经得到较大的发展，它能弥补传统测量的不足，在短时间之内获取清晰的地面影像数据，为地形图的绘制或者 DEM 等等提供数据保障。

3.3 工程项目管理

通过移动端 A PP 将实际现场的质量问题在 BIM 模型相应位置进行标识记录（描述问题情况，拍照上传），并在系统中指派相关人员整改，相关人员整改后将结果反馈回系统由监理确认；项目管理对现场施工质量控制，将质量验收包括隐蔽工程验收、检验批验收、分项工程验收、分部工程验收、单位工程验收等）情况录入系统

3.4 运营维护管理

通过布署在港口敏感部位的监控传感器，实时收集监控数据，实现远程安全管理，若反馈数据超过预警阀值则及时发送远程警告提醒，及早发现危险。再把维护维修计划以及该类内容实施协同管理，最终可以对运营方的具体运营管理决策起到很大的促进作用。

4.平台设计开发实现

4.1 平台架构设计

基于BIM智慧港口全生命周期平台可以包含这些方面：数据层、技术支撑层、集成平台、应用层、接入层、人机交互平台。这些层次相互支撑以及相互连接。其中智慧港口运维数据主要包含：行政管理部门数据中心、港口公司、应急救灾中心、海事部门、船舶运输公司等主要部门共享，消除了“信息孤岛现象”。

平台使用B/S 方式，在 SOA 基础上开发，可以和其它应用系统集成以及完成数据交换，利用强大的图形软件等集成功能，可以促使这种系统成为数据交互当中最好的平台，管理系统利用数据采集、主数据管理以及系统管理等完成系统信息的标准化以及初始化。

表1 BIM软件列表

4.2 BIM技术应用软件

目前 BIM 技术应用软件种类很多，平台选择 Autodesk 软件系列，如表1所示。

4.3 BIM 应用硬件和网络

4.3.1 硬件设施

根据项目开展需要，采购如网络交换机、NVR 图像硬盘录像机、图像流媒体服务器、图像磁盘存储阵列、图像数据处理服务器、生产数据处理服务器、WEB 数据发布服务器、监控计算机等硬件设备。

4.3.2 网络具体设施

企业内部的管理系统与一体化平台都处在同一网络环境当中，它们之间可以完成直接访问。在内部网络当中的用户可以利用移动 PAD、移动PAD、WEB 浏览器 以及手机 APP等 访问设施设备完成管理系统的运维，在 Internet的基础上，用户可以使用 VPN完成平台系统的访问。

5.结语

总之，文章提到的全生命周期管理平台，使用BIM技术把施工、设计、运营维护、码头结构实施检测分析以及项目管理等功能和港口智慧管理平台当中共享以及智能分析等相互结合，在利用三维可视化人机界面交互，实现智慧化转型以及港口设施数字化的建设方向，是交通强国的又一个重大体现。