BIM+智慧工地集成管理平台研发与实践

刘家会 蒋小军 卫世全 程勋明 韦盛辉 陈亚魁

(中国建筑第五工程局有限公司安徽分公司，合肥 230041)

引言

住建部印发：2016-2020年建筑业信息化发展纲要中提出“十三五”时期，全面提高建筑业信息化水平着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力[1]，形成一批具有较强信息技术创新能力和信息化应用达到国际先进水平的建筑企业及具有关键自主知识产权的建筑信息技术企业[2]。

科技引领加速产业融合，智能建造助推行业升级。在数字信息浪潮席卷及国家深化建筑行业改革大环境下，“智能建造”作为新时代产物备受瞩目。近年来，智慧工地的发展和应用成果显著，目前市面上智慧工地平台众多，存在费用高，信息不安全等问题。为积极响应“中国建造2035”战略发展目标，提升企业建筑工地管理水平和可持续发展，中国建筑第五工程局有限公司全面开展数字智能化建设，公司自主研发了依托于肥东大剧院文化馆的智云互联场馆BIM+智慧工地集成管理平台(简称“智云互联”)。

1 工程概况

肥东大剧院文化馆，项目位于合肥市肥东县东部新城瑶岗路与撮镇路交口。本工程规划建设用地约63.3亩，总建筑面积为4.75万m2。其中地下室面积1.7万m2，地上部分面积3.05万m2。大剧院地上4层，地下1层[3]，建筑空间主要功能有1 200座歌剧院、会议室、排练厅、休息室等。文化馆地上四层，地下一层，建筑空间主要功能有650座多功能厅、多功能排练厅、会议室、书法教室、舞蹈工作室等，如图1所示。建筑功能能够满足各类高档次大型演出，建成后将会面向大众全面开放，可以容纳两千人左右。项目部搭建“智云互联”智慧工地指挥中心，分为智慧工地区、沙盘区和VR虚拟安全教育体验区。

图1 合肥市肥东县大剧院文化馆效果图

2 BIM+物联网智慧建造综合管控平台的构思与开发

BIM+系统的开发是基于IPC数据标准的“五新”BIM云族管理系统，本系统以BIM+物联网为基础，采用了WEBGL+BIMVR+BIMGIS三引擎技术，将各类施工现场传感器数据整合至轻量化的BIM模型中、打通了BIM模型数据与工程项目管理业务流程的交互，实时、有效、准确的反应施工现场的情况，支持PC端、LED大屏等多终端使用，形成了模型浏览查看与管理、BIM智慧工地、质量管理、安全管理、AI智能识别等集成化管理环境。通过BIM智慧工地管理平台，实现了智慧工地数据信息集成、数据信息分析的作用，有效提升了项目质量，达到BIM智慧工地、智慧管理、智慧决策的目的。

2.1 BIM+物联网的场馆类文化建筑智慧建造综合管控平台构思

“BIM+物联网的场馆类文化建筑智慧建造综合管控”创造性地将施工现场视频管理、建筑起重机械进行安全监控管理、劳务实名制管理、扬尘噪声监测管理有机、高效、科学规范的结合，真正实现了工程项目业务流与现场各类监控源数据流的有效结合与深度配合，实现了建筑企业内部对各工程项目的集约式管理模式，大大提高了施工企业的工作效率和管理力度，巅覆了原有的传统施工现场管理模式[4]，使企业的竞争力得到了质的跨越。

采用基于J2EE多层架构的平台化策略，广泛使用组件和模块化技术进行总体设计，整体框架的设计着重体现数据交换、信息协调的设计理念，方便扩展，便于部署，操作简单，易于维护。

2.2 互联网智慧建造综合管控平台开发

为确保系统建设稳定与可持续扩展，在系统技术方案设计时我们遵循统一性、先进性、安全性、成熟性、实用性、可拓展性等多项原则。在开发时严格遵循信息化相关规范、软件设计、开放相关标准、计算机软件工程规范国家标准汇编、代码体系设计与依据中的相关标准和规范设计。

3 “智云互联”平台简介

“智云互联”是由中建五局安徽公司自主研发，肥东县大剧院文化馆项目试点运营的智慧工地云平台，具有自主知识产权，如图2所示。我们从专业施工角度，利用AI智能检测，解决施工现场安全质量问题，立志成为建筑AI时代的领跑者。将科技与传统建筑业相结合，使现场管理科学化、规范化、合理化。

图2 “智云互联”平台登录界面

“智云互联”平台主要涵盖BIM+、劳务实名制管理、绿色施工、设备监测、危险源监测、先锋党建、视频监控、工程资料、五局协同等十个模块。同时向移动客户端升级，开发“智云互联场馆BIM+智慧工地集成管理平台(小程序端)”、“五局BIMer小程序BIM管理软件V1.0”等各种软件，降低了整个平台的可操作性，使之更方便快捷。

“智云互联”平台采用项目数字化管理系统+BIM技术+人工智能设备，将各种软硬件系统数据集成到一个统一的平台，基于平台将各子应用系统的数据统一呈现，形成互联，项目关键指标通过直观的图表形式呈现，智能识别项目风险并预警，问题追根溯源，帮助项目实现数字化、在线化、智能化，为项目经理和管理团队打造一个智能化“工地指挥中心”。

3.1 BIM+模块

3.1.1 BIM+720云

将项目内部装饰三维模型制作成精装修样板，整个建筑内部装饰完成效果通过720云全景进行展示。同时可以根据需求改变装饰材质，形成不同材质效果的精装全景方案，解决了场馆类文化建筑对装饰风格及装饰效果要求高的问题。利用Revit模型制作720云全景，虚拟展示建成后的建筑全貌。利用无人机对工地现场航拍，制作工地720云全景，全面展示现场状态。BIM+720云平台集成应用很好地解决了施工现场的多项难题，如图3所示。

图3 BIM+720云平台

3.1.2 BIM+轻量化

将各专业BIM模型轻量化，缩小BIM模型体量，通过平台提取构件工程量，查看构件信息，提高图纸识别度，使之更加适用于电脑和手机，更加方便快捷，如图4所示。

图4 BIM+模型轻量化平台

3.1.3 BIM+GIS

通过无人机采集施工现场的360°全景数据，利用GIS倾斜摄影三维重建技术对采集的数据进行处理，将BIM模型与GIS模型融合到统一的坐标系，在模型中进行标记、测量、查看高程和坐标等信息。将GIS平台集成到智慧工地平台，并与实时监控的施工现场进行对比分析，为方案选取、施工过程监管、信息收集提供支持，如图5所示。

图5 BIM+GIS平台

3.1.4 BIM+三维场布

根据现场实地情况进行项目场地布置[5]，充分地利用现场资源，为项目临建布局及场地布置提供数据支持，减少二次搬运，促进安全文明施工，树立良好的企业形象，如图6所示。

图6 BIM+场地布置

3.2 劳务实名制管理模块

实名制管理系统具有劳务实名制管理、考勤预警、闸机设备管理、数据采集、统计进场人数、人员定位管理、出勤数据查询等多项功能。将用工合同、身份信息、安全教育、考勤记录、工资明细五流合一，确保工人工资发放到位，帮助管理者掌握更准确的人员信息，如图7所示。

图7 劳务实名制监测

3.3 绿色施工管理子系统

绿色施工管理子系统包含节水、节能、噪音分析、环境分析、空气质量等[6]。整个系统按照设定参数运行，对现场PM2.5、PM10、温度、湿度、噪音等进行监测。同时现场安装雨水收集系统，通过三级沉淀用于道路及外架喷淋，喷淋与监测系统联动，一旦污染物超标，喷淋系统自动打开，如图8所示。

图8 绿色施工

3.4 设备监测模块

运用大数据+移动应用的模式，采用视频监控系统、卸料平台超载预警系统和升降机安全监测系统、AI人工智能识别系统等系统，通过在现场部署的监控摄像头、传感器等监测设备[7]，对人货电梯、塔吊、升降机、卸料平台、标养室、雨水收集等进行监控，分析现场作业情况，实时掌握施工动态。在违章操作发生预警、报警的同时，自动终止机械危险动作，有效避免和减少安全事故的发生。系统将自动收集过程资料，做到全时段、全方位的过程管理，具有可追溯性[8]，如图9所示。

图9 设备监测

3.5 危险源监测模块

对现场重大危险源进行监测，涵盖高支模、深基坑、大体积混凝土和钢结构。将平时不容易发现的问题进行数据化，直观地分析在施工过程中各种危险源的受力情况，及时作出相应措施，如图10所示。

图10 危险源监测

3.6 先锋党建模块

利用先锋党建模块，宣传十九大精神与习近平新时代中国特色社会主义思想以及中建五局“超英精神”。中建五局安徽公司八个先锋与项目生产结合到一起，党员同志亮身份，真正实现党建引领团建，带动现场生产力，如图11所示。

图11 先锋党建

3.7 视频监控管理子系统

在现有的项目管理机制中融入视频监控管理元素，通过远程平台、智能手机APP软件和大屏幕做到对施工现场全过程、多方位的有效掌控。对建筑施工现场(施工面、重点区域)的实时监控，可实时了解施工进度、施工质量、施工现场基本情况、安全动态及重大危险源控制等，强化了监管力度，提高了办公效率，如图12所示。

图12 视频监控平台

3.8 工程资料模块

通过智云互联平台进入公司内部NAS服务器，将项目资料由专人进行备份、上传，并形成体系。保证过程资料不丢失，方便过程检查及验收查找，使之更具有可追溯性。

3.9 五局协同模块

将五局协同接入智云互联平台，所有流程及发布均由线上完成。同时智慧工地监测的平台数据均可从协同中导出，方便快捷，实现无纸化办公[9]。

3.10 向移动客户端升级

项目在开发互联网智慧建造综合管控平台的基础上，开发“智云互联场馆BIM+智慧工地集成管理平台(小程序端)”、“五局BIMer小程序BIM管理软件V1.0”等各种软件，降低了整个平台的可操作性，使之更方便快捷，如图13所示。

图13 BIMer小程序

4 研究成果及实践经验总结

4.1 研究成果

2018年取得四项软件著作权授权：

(1)智云互联场馆BIM+智慧工地集成管理平台系统；

(2)智云互联场馆BIM+智慧工地集成管理平台(小程序端)；

(3)智云互联场馆BIM+智慧工地集成管理平台(BS端)；

(4)五局BIMer小程序BIM管理软件。

4.2 实践经验总结

“智云互联”平台结合施工企业需求，加入BIM+模块、先锋党建模块、工程资料模块、五局协同模块。加强平台的信息集成，数据互联，建设具有中建特色的智慧工地平台。本平台在肥东大剧院文化馆工程中推广应用，取得了良好的实践效果。公司将继续综合运用大数据、物联网、人工智能等先进技术，进一步打造更专业、更先进的智慧工地解决方案，加快推进信息技术与建筑业发展深度融合，为集团智慧建造的开展助力赋能。

BIM+物联网的场馆类文化建筑智慧建造综合管控技术建立互联协同、智能生产、科学管理的施工项目信息化生态圈，并将在虚拟现实环境下数据与采集到的工程信息进行对比分析，提供趋势预测及专家处理预案，实现工程施工可视化智能管理，以提高信息化水平，逐步实现建筑业的绿色建造和生态建造[10]。

4.3 “智云互联”平台的智慧之处

基于BIM+技术的应用，打破目前施工现场由施工方一方主导、凭经验管理、信息传递不及时、沟通不顺畅等现状；数据自动采集及信息自动更新使信息掌握更加便利，应急处置更加迅速，安全质量监督更加直观；监控多方参与及监控贯穿全程，实现了对施工安全的自动化、信息化、可视化、无纸化的高效监控。随着“智慧工地”系统进一步普及完善并融入到项目日常建设中，“智慧工地”也将发挥更大作用，为项目建设保驾护航。

4.4 智慧平台的效益总结

“智云互联”平台依托项目的成功应用，获得第五届中国建设工程BIM大赛和首届工程建设行业BIM大赛奖项。项目多次举办观摩会和交流会，取得了良好的社会效益。该平台的集成应用解决了施工管理平台多、操作复杂、数据不安全、落地难的问题，提高了施工效率，缩短了工期，创造了较大的经济价值，直接节约经济成本450万，对项目有良好的指导性。

“智云互联”平台在肥东大剧院文化馆项目的成功应用，有效探索出了一条适合本企业使用BIM+智慧工地集成管理平台的运行机制，为以后公司平台研发与全面推广“BIM+智慧工地”应用做了示范引领及经验总结。

5 结语

(1)“智云互联”充分利用移动互联、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术，彻底改变传统建筑施工现场参建各方现场管理的交互方式、工作方式和管理模式，可以帮助企业树立品牌形象与标杆效应。

(2)智云互联场馆BIM+智慧工地集成管理平台打破目前施工现场由施工方一方主导、凭经验管理、信息传递不及时等现状；采用现场数据自动采集和更新、多方参与、监控贯穿全程，实现施工管理的信息化、可视化、智能化管理。

(3)平台将BIM、VR、AI、GIS等技术植入到建筑、施工机械、人员穿戴设备、场地关口等各类物体中，实现普遍互联，并与互联网集成，遵循智慧工地建设的基本理念，结合工地的实际管理需求，打造“安全、绿色、智能、高效”的智慧工地云平台，实施对“人、机、料、法、环”等各关键要素的实时、全面、智能的监控和管理，实现以项目为核心的多方协同、多级联动、管理预控、整合高效的创新管理体系，保证工程质量、安全、进度、成本建设目标的顺利实现，有利于推进施工过程中综合集成与智能决策，为建筑业升级改造与数字化转型提供了重要的技术支撑力量[11]。