基于二维码技术的BIM施工信息传输应用研究

蒲卓然，张 驰，陈祥云

(四川师范大学 工学院，四川 成都 610101)

0 前 言

从BIM概念提出发展至今，基于BIM技术的应用更多的在于它的三维模型利用，主要在管道综合、碰撞检测、工程量提取等方面，应用形式较为单一，在信息化的功能落地方面研究较少。信息模型可以记录建筑工程从设计到运维的整个过程信息，然而建筑工程在各个阶段的信息来源较繁多，信息管理难度大，庞大的信息量给模型信息化的实现带来了很大的阻碍，以BIM为中心各相关方协同作业是解决模型信息化的重要途径，合适的信息传输载体是实现模型信息化的必要条件。为了解决施工信息灵活多变难以获取的难题，拟对以二维码作为信息传输载体的实际应用进行深入探讨。

1 二维码概述

目前在相关生产经营、工程管理等行业应用中，最常见的自动技术包括二维码和无线射频识别技术(RFID)；RFID技术被业界认为是未来物联网应用最可行的自动识别技术，但在目前的技术状况下，RFID相较二维码还存在如下问题。

1)RFID需要专用标签，而二维码可以在文档打印时直接生成，故RFID使用成本是二维码的10倍以上。

2)使用二维码作为信息传输载体，相对于RFID技术更易上手，无需专用设备，手机便可操作，方便施工人员使用，而RFID则需携带专门的读写设备，增加施工人员携带负担。

3)在安全性方面，RFID比二维码相较更有优势，二维码信息时直接暴露在外的，任何扫码设备都可以快速读取，但可对平台权限进行设置，设置为只有一部分账号可以更改二维码信息，另一部分账号只可以读取信息，来规避二维码这一缺点。

4) 编码范围方面，二维码可以把声音、图片、签字、指纹、文字等以数字化的信息进行编码并用条码形式表示出来，可以表示多种语言文字，还可表示图像数据。RFID在此方面交互形式较单一。

结合以上原因以及项目的实际情况，本文选择了二维码作为信息载体来进行BIM施工信息传输应用研究。

除了上述的二维码的特点外，二维码还有以下的特点：① 高密度编码，信息容量大：可容纳高达2 710个数字，或1 850个大写字母，或500多个汉字，或1 108个字节，比正常条码的信息容量高出约十几倍的量级；②容错能力强，具有纠错功能：二维条码在染色、穿孔等局部破损时仍可以得到正确地识读，损毁面积最高不超过50%仍然可以对信息进行复原；③解码可靠性高：误码率不超过千万分之一，比正常条码解码错误率低很多；④条符形状、尺寸大小比例可调整。

2 工程概况及重难点分析

2.1 工程概况

本工程位于四川省简阳市芦葭镇，总投资为718.64亿元。机场规划两个航站区共四座单元式航站楼，分别是位于北航站区的T1、T2航站楼(本期工程)和位于南航站区的T3、T4航站楼(远期工程)。其中的T2航站楼为大型公共交通建筑，属4E类机场、一类机场航站楼，建筑面积约27.28万 m2，建筑物最大高度44.850 m。本次项目二维码应用研究主要在ITC大楼部分，ITC地上主体5层，地下2层，框架剪力墙结构，建筑面积约3.68万 m2，檐口高度23.8 m。

2.2 工程重难点

本工程构件大、净空高，檐口高度23.8 m，屋面最高点44.85 m；数量多、范围广，需实测实量构件达上万个；项目管理难度大、技术含量高、协调配合难度大等特点，同时在此项目中BIM技术的运用较为深入，决定利用二维码作为信息载体，使施工构件与BIM进行信息结合。

3 BIM二维码信息传输流程

本项目利用二维码进行BIM施工信息传递主要由以下三个环节组成。

1)信息采集：信息数据采集工作是信息前端最重要的工作项目，由相关测量、检查、技术人员通过扫描二维码进行信息录入。二维码平台需要给予责任人以相关的权限，权限责任人自行开展相关工作，将数据信息填写到对应的表格中。

2)信息传送：二维码作为信息载体需要具备完整的信息栏目。检测、实测信息需要具备有构件编码、规格、材质、合格标准要求、实测和检测的实际数据、相关责任人及联系方式、检测和实测现场照片等；方案、交底类技术信息二维码需要具备实施范围、三维图片、文档资料以及相关合规性资料。其他类型二维码根据需求拟定信息内容。

3)信息输出：BIM模型需要与二维码进行智能挂接，以保证模型信息与施工现场的联动性，可以在BIM的三维模型环境中随时调看施工现场的实时施工信息。利用二维码传输BIM施工信息流程见图1。

图1 BIM信息传输工艺流程图

(1)制作二维码模板。选择适合的二维码平台，根据信息需求来制作二维码模板。模板一般分为：可扫码编辑的活码(见图2(a))和不可编辑的死码(见图2(b))两种类型。针对实测、检测、巡检记录等需要人为更新的项目，采用活码模板；针对交底、方案、展板等不再进行信息调整的项目，采用死码模板。完成模板制作以后批量导出模板二维码空码(见图2(c))。非活码类型的二维码制作好以后直接进入下一步流程。

(a)活码类型模板

(b)死码类型模板

(c)批量生成模板空二维码图2 二维码模板

(2)二维码与BIM模型挂接。采用Dynamo软件编写二维码挂接程序，利用 Revit 软件根据图纸进行ITC大楼的相关族文件的创建，把族模型属性中的名称、尺寸、 材料等定义为参数变量，通过 Dynamo 进行参数赋值，完成 Revit 的部品族文件的创建。Dynamo 是基于 Revit 的开源可视化编程的设计工具，通过可视化编程语言操纵数据，创建几何体，进行计算式设计达到个性化设计。

(3)二维码编号与制作。完成二维码批量自动挂接以后，BIM的构件ID即作为二维码的编号，本项目的每一个构件都对应了各自唯一的二维码编号。

(4)信息采集。实测、检测、巡查等信息采集人员通过扫描二维码获取编辑权限，通过手机、平板电脑等移动端输入数据信息.

(5)信息提取。完成信息采集和录入以后便可随时通过平台提取所包含的构件信息和施工过程信息了。也可以在BIM的模型构件中直接查看二维码，二维码的数据可通过现场的修改进行适时变动。同时，也可以在三维的模型环境中随时调看施工现场的实时施工信息。

4 二维码应用

1)安全检查。本项目的安全部门在现场重要安全隐患区域设立项目现场巡查点，指派人员按时定点去现场巡查安全问题，并对安全隐患点进行记录，上传平台，督促分包进行整改，整改完成后上传整改完成后现场照片，减少安全风险。

2)质量管理。在BIM模型应用于质量管理的过程中，本项目结合二维码的使用，现场质量管理人员可以随时将现场出现的问题加以记录，并通过更改二维码构建信息网络实时反映到BIM模型中，其他质量管理人员则可以通过实时更新的BIM模型随时查看现场质量情况，实时掌握现场施工的不确定因素，做到对施工现场的有效控制，通过对工程质量实时动态监控，做到对重大质量问题的规避。二维码作为整体和局部质量信息的载体，使项目进行质量动态控制和过程控制变得更加简易。

3)机械管理。本项目通过二维码进行机械管理，方便了管理人员随时查看机械的维修检修记录，同时对于大型机械的合格证、特种作业证、安全交底等信息快速的查看。还可以利用BIM模型进行模拟，将各类机械设备的组成、搭配进行一定的调整改变。

4)虚拟样板。将施工样板的模型及动画链接制作成二维码，施工人员及管理人员可通过扫描二维码进行相应的施工学习及管理，相较于传统样板，二维码虚拟样板占用空间小、节约场地，可节省大量成本，对工序工艺做法等交底更加清晰准确，为项目提升一定的经济效益。

5)应用效果。

(1)人工效益分析。管理人员通过扫描二维码进行信息录入，其中大部分信息数据是以选择的形式进行收集，相比手写速度可加快一倍以上。编写好模板以后，二维码可批量生成，模板编写有格式可借鉴，可根据实际需求进行调整，减少了人员处理表格的成本。 测量人员通过移动端口进行信息填写，数据信息可自测自填。数据信息整理通过二维码平台进行，数据导出以后在Excle表格中进行统一整理，相比以往使用纸质表格进行数据整理，电脑整理数据更快、更准确、更智能且存储空间更大、保存时间更长。大大缩减了数据处理对人员的需求。

(2)材料效益分析。二维码的数据信息存储在云台上，云台能够支撑庞大的信息量。在实测实量等项目的使用上，利用二维码进行信息采集和公开比墙柱挂牌或喷涂表格所耗费的资源量更低且更环保。对二维码与挂牌以及喷涂进行材料成本耗损比较见图3。

图3 成本损耗对比表

图3中，公示展板可周转约两次，此外不计周转耗损。通过图3可知，二维码仅材料耗损费用也远远低于其他两种方法。

二维码所占构件的面积小、外形美观、张贴方便，应对多道工序施工时二维码不会被下道工序覆盖，且能够随时制作可替换的二维码。

(3)管理效率分析。通过二维码作为信息传输通道，打通了施工实体构件与BIM虚拟构件的连接通道，利用BIM进行工程管理实时获取构件的施工生产信息，使工程管理变得更便捷。测量检测信息在进行实操时需要上传工作照片，在某种程度上避免了数据造假的问题，能够较好地提高数据采集质量。通过BIM和二维码平台对信息进行管理比以往翻查资料，过程检查等方式更加快速和方便。利用云台进行大数据管理，较大程度地改善了数据信息繁杂、信息量多、专业种类多、管理难度大等问题。模型信息化是BIM发展的重大阻碍，多人多专业的信息参与是BIM发展的必经之路，利用二维码开通信息收集端口加快了模型信息化的进程，对于BIM技术的升级和发展开通了新的渠道。

5 结 语

基于BIM技术的二维码施工信息传输，利用超大容量的云存储技术进行工程信息存储，存储容量完全满足信息存储要求，且能够长时间保存。信息通过二维码写入后端服务平台以后，能够批量化的在平台上进行提取，数据信息规范、排列有序、便于筛选，同时也更利于信息的二次处理，很大程度上节约了用纸量和人工成本。平台信息与BIM联动，提高了模型信息粒度，多方面的人员参与，加快了BIM与工程管理的互动，提高了BIM新管理模式给工程带来的效益。

在天府机场项目中，该方法极大地提高了信息采集效率，数据信息存储和提取更加方便快捷。解决了BIM中由于模型信息集成性高，导致的信息收集难度大的问题，实现了多专业、全方面的协同信息作业，加快了模型信息化进程。

[ID:010427]