BIM+智慧工地数据决策系统在超高层项目管理中的应用

刘 杰，张国真，梁江滨

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500）

0 引言

智慧工地是依托信息化、物联网等技术进行集成智能化管理的工地管理模式［1-2］。随着国家对绿色施工的政策要求，确定了信息化技术是建筑业发展的大趋势，大力推广智慧工地、智慧建造和管理在建设工程项目管理中的应用，已经成为了工程建设领域的主流方向。工程项目中往往存在安全防控监管不到位、各参与单位众多协调难度大、扬尘噪声污染大、质量安全隐患难以发现等多种问题［3-4］。从政府监管部门到企业项目都迫切需要通过信息化管理平台去解决传统项目管理中的薄弱点，提升生产、质量和安全的管控力度，提高工程的精细化管理水平。

1 项目概况

某项目位于广州琶洲全球智慧城市示范区，北面为双塔路，南接琶洲大街。项目总用地面积7 671.2 m2，总建筑面积161 870.8 m2，其中地上1 栋54 层高塔楼，地上建筑面积122 909.5 m2，地下5 层，地下建筑面积38 961.3 m2，建筑总高度达到320.0 m，塔楼结构形式为钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，人工挖孔桩和筏板基础。项目外形整体呈现为书籍堆叠的形态，用途为超高层办公楼及相关配套。

2 项目管理重难点

2.1 体量大、专业繁杂、施工工艺难度大

本项目属于超高层项目，体量较大，涉及幕墙、精装修、机电安装、园林绿化等专业工程，专业分包多，要确保本工程顺利实现各项目标，集成管理及协调是工程的重点。

2.2 场地狭窄、工期紧张

本项目场地狭窄，主体结构施工阶段专业分项工程多，立体交叉作业多，地下室施工时材料多，平面布置和运输是关键点，需合理安排工作面和流水作业，确保工序之间交接顺畅。

2.3 安全、质量控制标准高

本项目属于超高层建筑高空作业，安全防护是安全管理重点问题，并要保证周边项目工地的安全施工。由于竖向层数多、建筑高度高，垂直度、沉降以及构件温差变形控制是确保工程总体质量的关键。

2.4 参建单位多，协调难度大

本项目参建单位包含业主、设计、施工、监理、分包等多家单位，设计变更、工程洽商多，有效组织各工作，协调难度较大。

3 平台搭建

智慧工地平台是基于物联网、云计算等新兴技术根据项目管理需求虚建一个项目协同环境，集成项目参与人员和项目工程数据，打破“信息孤岛”，从而使得工作流程和数据得到有效打通［5-6］。本项目智慧工地平台主要由感知层、网络层和应用层构成，并考虑到本项目规模大，内部配套设置多，综合性要求高等特点，所以功能架构充分考虑了数据安全性、上传快捷性、流程清晰性、操作便捷性和本地备份性等多个维度，便于各参与方通过平台来实现跨组织多方协作、信息传递快捷、数据动态控制等（见图1，表1）。

图1 平台架构Fig.1 Platform Architecture

表1 平台各参与方人员编码权限Tab.1 Access List of Each Participant’s Code

4 应用实践

4.1 智能监控

将现场视频监控系统接入平台，对本项目施工现场关键部位、重点生产区域、施工主要点等现场情况进行24 h 实时监控，对现场的实时情况进行动态了解，发现异常可以马上采取应急措施，第一时间消除项目存在的隐患。同时手机端在联网状态下可进行远程实时查看，提高现场防控应变能力，保障项目施工的正常开展（见图2）。

图2 智能监控Fig.2 Intelligent Monitoring

4.2 生产管理

本项目基于生产管理系统进行现场日常生产进度管理，将现场生产任务线上派分、跟踪，并收集相关的软硬件数据，最终形成人、材、机以及进度等多维度的图表分析，自动生成施工日志等文件，相关生产数据可支撑项目数字例会的使用（见表2）。

表2 生产材料数据分析Tab.2 Production Material Data Analysisi

4.3 技术管理

在技术管理模块中，为工程项目提供一个以BIM模型为支撑，进行图纸变更管理、技术交底、方案管理等内容［7-8］。本项目在技术方案管理方面对方案编制进行计划录入、跟踪和审核；在图纸变更方面，技术人员在平台中录入图纸变更、图纸会审、工程洽商等问题并形成台账，同时将图纸变更的问题与相关图纸和模型进行关联，在施工工程中可以实现手机端自动提醒，防止问题遗漏；技术交底方面，基于BIM模型进行技术方案三维交底，项目技术人员可以在平台中查阅和下载相关节点模型、工序视频，提高交底效率（见图3）。

图3 技术管理界面Fig.3 Technical Management Interface

4.4 质量管理

质量管理是项目管理中的重要一环［9-10］，项目人员在平台中及时记录现场施工质量问题形成曲线图，辅助现场人员进行质量问题原因分析，并通过移动端进行现场质量巡检与验收，线上线下发质量整改通知单。平台对管理记录进行留存，基于大数据进行质量问题通病及原因分析、整改效率分析、责任主体分析（见图4）。

图4 质量管理数据Fig.4 Quality Management Data

4.5 安全管理

本项目项目安全人员发现问题后，基于平台线上通知相关责任人，责任人现场组织进行整改和问题复查，复查合格后，问题形成闭环处理。现场安全人员还可使用手机端进行隐患排查，将现场发现的问题进行拍照记录，并在手机端全流程进行上传、整改、复查，减少现场安全问题的存在，提高整改效率（见图5）。

图5 安全管理数据Fig.5 Security Management Data

4.6 劳务管理

本项目管理人员可随时了解劳务工人的个人信息、现场出勤、各岗位人员数量，方便对劳务人员进行统筹管理，系统已经与建委进行对接，符合劳务实名制要求（见图6）。

图6 劳务管理数据Fig.6 Labor Management Data

4.7 绿色施工

基于平台对本项目工地工程环境扬尘、气象、噪声进行实时监测，并将监控系统与平台对接关联。现场环境检测数据自动更新，当出现超过设定的正常值时，平台进行自动报警通知相关人员（见图7）。

图7 绿色施工数据Fig.7 Green Management Data

4.8 物料管理

本项目通过物料管理系统对材料进场情况进行统计分析，实时准确地把握现场材料的供货偏差，并通过监控和料单查询材料种类、生产厂家、车牌等信息，从进场到出场实现验收环节透明精细化管控，提高现场验收管理效益（见图8）。

图8 物料单据Fig.8 Material Documents

4.9 防疫管理

在本项目施工区及办公生活区门禁的位置都安装了人脸识别装置，并与平台连接，自动识别项目人员的身份等各项信息。在疫情期间，在项目大门安装人脸识别测温一体机，在人脸识别的同时进行实时测温，并形成体温记录台账（见图9）。

图9 门禁测温一体机Fig.9 Temperature Measurement Integrated Machine

4.10 二维码应用

基于BIM 平台制作安全、质量、技术、生产等方案、图片、视频二维码，在本项目现场布置二维码展示墙，项目班组人员以及外部参观人员通过手机扫描二维码，便捷、快速地了解相关工程资料（见图10）。

图10 二维码展示墙Fig.10 QR Code Display Wall

4.11 无人机航拍

针对本项目现场总体施工进度、各个施工段、各专业施工进度以及文明施工，进行无人机航拍，拍摄每个时段、工区现场形象进度，辅助项目进行总平面布置和工作面协调，加强对劳动力的调控，根据现场情况实时调整施工安排，优化施工组织设计，提高工作面管理效率（见图11）。

图11 无人机航拍Fig.11 UAV Aerial Photography

5 应用总结

本项目在施工阶段采用BIM+智慧工地的管理新模式，以BIM 技术+物联网为基础，构建智慧化管理平台实现了信息化综合管理，显著提升项目各方协同和现场管理水平，保障项目进度和质量，对于推动超高层项目信息化管理发展具有现实意义。

5.1 管理效益

项目在管理效率、工程风险管控、应急处置能力都有很大的提高。通过三维施工工序可视化模拟，合理规划施工组织计划，提高项目施工质量和效率；采用线上线下质量、安全问题排查，提升了隐患销项效率；项目通过设备数据监控，提前预警，确保安全运行；通过劳务实名制，有效管控现场劳动力分配和用工数据；通过远程在线视频监控，实时了现场情况与动态，提高现场应急情况处理能力。

5.2 社会效益

本项目基于智慧工地平台进行绿色施工管理，通过施工现场设备数据采集，实时监控天气、噪声、扬尘等环境数据，并做到及时报警，减少施工过程中对项目周边的影响程度，满足绿色文明施工的要求。项目定期组织外部人员进行智慧工地现场交流，将应用实践经验和实施效果进行分享，获得业内的一致认可，促进了行业内的技术交流和建筑业的良性发展。