BIM融合信息技术在智慧工地中的应用研究

文／李争 枣庄市住房建设事业发展中心 山东枣庄 277800

引言：

在BIM技术的支持下，智慧工地建设工作高效完成，且在保证工程建设施工效率和质量方面发挥重要的作用。结合实际工程建设情况，BIM技术的应用可帮助企业降低工程施工质量问题发生率与成本管理的复杂程度，同时还可对施工管理模式进行有效优化和完善。

1、BIM技术及智慧工地

资料模型主要指建筑资料模型。利用信息技术，将房屋工程信息作为模型进行表示，并构建技术数据库。BIM技术可帮助项目提供所需的信息。它还可以有效地执行数据分析，提高构建效率，并在整个流程管理和工作流程管理中扮演重要角色。在现代社会发展的背景下，作为现代建筑行业管理模式创新的智能工作区，在工程建设规划和实际操作中发挥着重要作用。要实现智能工作区管理，您需要it、人工智能等。在实践中，您可以不断地优化和调整作业管理，最终实现以下目标:协调所有作业的链接、将资源高效地集成到作业中，以及推动在作业中进行数据构建。

2、智慧工地与BIM的关系

智慧工地管理系统由终端层、平台层和应用层组成。通过物联网数据采集设备，实现对施工场地实时监控、智能感知和数据采集；通过云平台，对系统采集到的海量数据进行高效计算、存储和服务提供；应用层按照项目管理需求，为现场管理者提供项目管理系统。BIM技术在智慧工地建设中起到关键的支撑作用：（1）作为大型现场施工信息载体的BIM技术，只有利用三维BIM模型，才能实现抽象数据与现场施工实体的关联，并以BIM作为信息载体对数据库进行高效管理；（2）施工现场人员的专业素质参差不齐，对技术指标的理解存在偏差，借助二维与三维相结合的方法，可以快速、准确地对工程项目进行综合评价，大大提高了工程项目管理的效率。

3、BIM技术的应用要点

3.1 可视化应用要点

在现阶段工程建设中，通过对BIM技术的利用进行模拟施工，以此能够有效提高细节可视化程度，辅助相关技术人员对建筑模型进行直观分析。通过了解，在BIM技术下的智慧工地建模过程主要涉及两个阶段：一是工程施工方案设计阶段；二是工程施工现场操作监管阶段。在进行建筑施工方案设计期间，作为设计人员可结合建筑项目内部所统计的参数进行立体模型搭建，确保模型能够清晰展现内部的整个结构布局，其中涉及的建模细节会随着采样数据发生的变化而进行相应的调整，以此确保管理人员做好工程施工各个环节的动态管理工作。在当前建筑模型技术中，通过对BIM技术的合理应用，实现建筑流程数字化表达目的。另外，将BIM技术与大数据技术进行有效结合，有助于企业更好地推动施工现场智能化管理，充分发挥智能化数字建模在应用中的作用。

3.2 协调应用

在智能工作区管理系统中实施信息模型技术有助于管理人员更好地协调各种采购方面的工作，从而减少工作中的一些冲突并确保良好的整体施工环境。在智能位置管理系统中，工程师和技术人员可以使用自动检测功能和三维可视化功能来模拟设备的整个安装过程，集成管路布局，然后检测BIM技术对管道碰撞的影响，以避免管道碰撞您可以使用BIM技术来模拟实际的施工进度，然后将整个情况作为一个整体进行规划，以帮助项目参与方管理和优化可真正反映项目施工科学性质的特定项目施工系统。

3.3 施工质量和成本管理应用要点

众所周知，建筑工程属于大型项目，会涉及比较多的专业领域，且相应的质量管理也具有一定的复杂性。通过了解，建筑质量管理内容主要集中在材料、设备等方面。在具体管理中，相关人员可利用BIM技术对各类信息进行整合，之后将其储存于数据库中。因BIM技术具有数据收集模拟系统功能，所以在应用中能够对工程建设施工现场中所涉及的相关信息进行有效整合，如工程设计施工图、建筑原材料、工程造价信息等，通过该系统的有效应用，可有效完成造价信息实时变更，为管理人员提供准确的成本管控信息，进而帮助建筑企业不断提高成本利用率。在进行工程建设前期使用BIM技术进行模型构建，可对工程施工现场作业进行实时追踪，以此对人员作业质量进行有效考核和评估。另外，对BIM技术进行有效的质量把控，能够提高施工工艺流程的标准化。在具体应用中，BIM技术需要利用相应的软件平台建立具体且标准的施工技术流程模型。在此模型中，各个施工参与方必须要严格按照施工工序进行作业，这样能够对建筑工程施工现场质量管理工作起到一定的简化作用。

4、BIM融合信息技术在智慧工地中的应用

4.1 视频监控

（1）AI图像分析系统。采用智能AI摄像机对施工现场及重点防治区域的人的不安全行为进行监控。采用AI图像分析系统对所有进场作业人员的行为进行动态跟踪管理，发现不戴安全帽、违规翻越护栏、打架斗殴等行为时，立即抓拍，经人脸识别后判断责任归属，向责任人发出整改通知。监测到人员倒地、奔跑等异常行为时，直接报警提醒管理人员到现场处理。（2）智能塔吊系统。智能塔吊系统安装在施工现场的所有塔吊上，负责监测塔吊的不安全状态。该系统的多种传感器安装在塔吊臂、塔身和传动结构上，黑匣子位于远程服务器上，系统主要包括人脸识别考勤、无线通信模块和可视系统。工程管理人员可通过该系统对塔吊运行状态进行远程实时监测，及时发现违规操作，切实减少施工现场的塔吊事故。（3）水电节能无线监测控制系统。利用移动互联网和大数据技术，对办公、生活、建筑等场所的水资源和电能利用情况进行监测和控制，实现资源监测和移动远程控制。该系统将自动化控制技术、远程无线传输技术、服务器和数据库开发技术整合在一起，主要包括前端设备、无线设备、终端智能设备。采用无线通信技术，将传感器采集的用水、用电数据上传到“智慧工地”管理系统，建立水电节能台账，利用大数据分析用水、用电、安全隐患监测、故障报警、超负荷用电、线路状态监测、线路故障等数据报告，以及对临时用水、消防用水等进行实时监测，方便绿色施工监管。

4.2 工程量统计

在BIM模型的创建工作完成后，可对其进行计算，主要就各个施工点的钢筋、混凝土等材料的用量进行准确分析。比如建筑企业在进行某隧道工程施工中，利用Revit软件建立模型，之后提取混凝土工程量的信息，而所获取的信息应与工程实际使用的混凝土用量差控制在一定范围内。为此，施工人员在进行钢结构工程施工作业中，则可通过模型所分解出的信息，构建具体的三维模型。

4.3 场地智能化规划，模拟施工

根据工作流程，技术人员必须先测量实际的工作区域，然后在系统中输入资料，并使用资讯模型技术完成智慧设计。同时，还可以特别模拟不同的工作流程，以确保建筑材料运输路径的合理性。基于5D平台，BIM技术用于构建相应的模型，并在集成了有关建筑项目的各种信息后创建项目软件。管理人员可以充分、科学、合理地组织工程施工进度计划，创建三维模拟计算图形，向特定施工项目的施工人员和管理人员展示相应的施工方法，确保现场施工人员。

4.4 智慧工地造价阶段的应用

报价阶段:信息模型技术能够很好地解决此问题，创建高质量、准确的报价清单，并降低出错的可能性。投资阶段:资讯模型技术可在本身的大量资料中全面分析各种资料，建立适当的3D数位建筑模型，并自动计算适当的成本及建筑量。可以看到，信息模型技术在建设项目投资过程中的每个阶段都具有重要的成本效益。设计阶段:信息模型技术可以直接分析和集成整个数据库。构建阶段:信息模型技术可有效地控制整个项目。借助适当的数据库和数据传输平台，它可以加强对每个项目未解决问题的管理并与员工进行沟通，极大地减少错误，并有助于提高整个项目的成本。

4.5 智慧工地管理应用

(1)施工过程仿真。运用BIM3D虚拟可视化技术对施工过程进行模拟，建立基于4D信息模型的施工冲突分析与管理系统，实现对施工人员、材料、机械等进场时间的实时控制，避免了返工、延误进度。施工进度模拟直观地表现了工程项目的进度计划，并与工程实际完成情况进行了对比分析，明确了工程实际施工与进度计划的偏差，为施工计划进行合理的调整提供了可靠依据。（2）质量管理。BIM具有数据集成、可视化、参数化设计等特点，可以有效减少重复工作，降低项目复杂度。通过BIM技术建立统一的工程数据源，有效保证了专业间的综合协作，充分提高了信息的共享和重用，各个环节产生的信息可直接作为下一个环节的工作基础，保证信息的准确性和一致性，为沟通与协作提供了底层支持，实现了项目各参与方之间的信息交流与共享。（3）安全管理。利用BIM技术可以对施工过程进行自动安全检查，制定安全施工计划，以及在施工前对建筑物进行消防安全疏散模拟。通过基于BIM技术的提前预判，减少工程安全隐患。

4.6 材料的实时管控

在过去所应用的工地管理模式中，部分施工企业都存在相同问题，即材料与工程设备管控力度不够高。一般情况下，先是由技术部门根据工程建设需求制定相应的材料计划，之后由采购部门负责购买，材料送达后采购部门还要做好接收工作。但是在此环节中，容易出现材料送达不及时或材料未达标等问题。针对此问题，企业可通过对BIM技术的引入，对施工材料进行全过程的跟踪管理和监控，整个期间，可利用条形码形式进行电子识别，以此能够保证对采购材料、工程设施等进行有效跟踪。在该技术的帮助下，管理人员能够更为全面的掌握各类材料物质进入施工现场的情况。

4.7 现场漫游检查

所谓现场漫游检查，主要是指整个建设工程管道布置完成后，对管道进行一种模拟漫游检查。主要目的是验证管道的具体布置是否科学合理。同时，在分析了管道的各种数据信息后，有必要分析建筑物的各种装饰数据，然后比较数据，以避免数据冲突、对后期施工的影响、施工时间延迟甚至返工等。因此，有必要加强施工质量管理，及时发现和优化存在的问题，确保整体施工安全进行，提高施工效率。

4.8 智慧工地运维阶段的应用

促进BIM技术在智能施工现场运行维护阶段的应用:(1)规划单元应将建设项目后续运行维护管理思想纳入建设项目规划，全面分析存在的问题，使运行维护要求和技术经济性具有意义。规划BIM解决方案时，需要充分考虑这些影响操作和维护的因素。(2)运行维护单位要求相关的运行维护人员具备BIM模型的实用维护能力及随后的管理水平。BIM模型可以完成整个项目的正常运行和维护。BIM模型可帮助您快速识别错误原因及相关的隐藏危险。运营和维护人员还必须积极参与各种BIM模型的规范和参数维护，以便在以后的运营和维护管理服务中做好工作。

5、BIM融合信息技术的发展

(1)加强BIM融合信息技术的实践，不断进行探索与创新。大数据对施工生产方式、企业管理方式的转变起着至关重要的作用，施工企业建立大数据体系并不断升级优化，融合人工智能算法及其他信息技术，可实现企业数据的挖掘分析及可视化，为领导者提供决策依据。企业应依据实际情况与研发单位合作，尝试算法改进，解决局部收敛问题，加快收敛速度，实现工程资源的最优调度等实际问题。企业要看清未来发展形势，逐渐应用自动化及机器人技术，解决施工中可替代的劳动力问题，为企业转型做探索。(2)统一数据及技术标准，采用稳定高效的网络通信方式。工程数据的采集存储、不同格式数据的转换、技术标准的统一关系到数据挖掘与应用。采用先进传感设备、计算机硬件设备及5G技术可保证数据采集与传输的稳定及精确，同时，智慧工地数据存储容量也可以逐渐采用5G支持的云存储模式扩充容量，以支持后续的数据计算与分析，数据格式的汇入汇出及技术标准的统一可以以IFC标准统一管理，在不断的工程实践中逐步建立相关的数据转换插件与接口，建立BIM融合信息技术交互的数据标准，最大限度地实现数据共享。

结束语：

综上所述，在现阶段工程建设中引入BIM技术，为企业保证工程建设稳定性和提高管理能力方面发挥重要作用，而智慧工地也会逐渐成为未来我国工程建设领域发展的主要趋势，由此可见，BIM技术在工程建设领域中的应用具有重要意义，不仅可以帮助施工企业更好地掌握工程项目施工进度和情况，还为管理者进行管理决策提供重要的数据支撑，促使工程建设行业可持续发展。