基于BIM的公路建设信息一体化管理云平台设计与实现

2023-06-25赵永通周冉徐蛟

现代信息科技 2023年8期

赵永通周冉徐蛟

摘要：随着高速公路工程项目施工环境变得越来越复杂以及项目体量的不断增长，传统的施工计划管理方法将不再满足高级项目管理的要求。如何有效实现设计目标，降低项目风险，有效交换信息和实现准确的管理，是当前高速公路工程项目管理亟须解决的主要问题之一。文章通过对高速公路工程管理方面的现状进行了分析，将BIM技术与传统高速公路项目管理理念相结合，设计并搭建了基于BIM的公路建设信息一体化管理云平台，实现高速公路工程项目的数字化管理，可广泛应用于公路工程项目三维模型展示、沟通、协调和汇报，从而达到节约时间和成本，提升项目管理效率的目的。

关键词：BIM；GIS；云计算；公路建设

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）08-0040-05

Abstract： As the construction environment of expressway project becomes more and more complex and the volume of project grows， the traditional construction plan management method will no longer meet the requirements of advanced project management. How to effectively achieve design objectives， reduce project risks， effectively exchange information and achieve accurate management is one of the main problems that need to be solved in current expressway project management. Through the analysis of the current situation of the expressway project management， this paper combines BIM technology with traditional expressway project management concept， designs and sets up expressway construction information integration management cloud platform based on BIM. It realizes digital management of expressway project， and it can be widely used in expressway engineering project 3d model display， communication， coordination and reporting， so as to save time and cost and improve the efficiency of project management.

Keywords： BIM; GIS; cloud computing; expressway construction

0 引言

當前我国的高速路网建设进入了高速发展阶段，取得了卓越的成绩。高速公路建设的快速发展对建设和施工单位的管理水平提出了更高的要求，传统的技术手段和管理模式已难以应对项目建设过程中出现的新挑战，如设计阶段数据收集和整理工作量大、建设阶段管理难度高、运维阶段信息沟通不畅等。在信息化发展的大趋势下，对高速公路工程项目建设与管理进行信息化改革，引入全新的项目管理模式和技术手段，创建适合我国国情的高速公路建设管理系统，解决高速公路项目规划设计、建设施工以及运营维护阶段的问题，已成为我国高速公路建设发展的当务之急。本文提出通过将BIM技术、大数据技术与公路建设管理融合，搭建基于BIM的公路建设信息一体化管理云平台，以更好地进行公路建设一体化管理，深化实现建设数据实时采集、清洗、脱敏、分析、保存，在提高工程管理效率和保证工程建设的质量的同时，最终能为后续公路运营管理、养护管理奠定基础，下面将对平台的设计与实现展开探讨。

1 应用背景概述

在“互联网+”的浪潮下，传统技术和模式已无法满足现代化高速公路项目在管理上的需要，亟须利用新一代信息技术与传统公路项目管理相结合，进一步提高公路项目管理水平。目前各行各业都在实行信息化产业改革，高速公路施工领域也迫切需要登上这班信息化改革的快车来加强和提升对设计、施工、运维等各个阶段的管理水平，从而有效减少资源浪费、压缩项目施工成本、加快项目施工进度、强化工程质量管控、提升客户满意度，同时也有力加强企业的核心竞争力。在交通工程基础设施建设领域中，国内关于BIM技术的探索、研究和实践应用处于起步阶段，随着近年来市场的迫切需要、相关政策不断完善，企业有力推动，BIM日渐成为建筑行业信息化改革的关键技术。

2 BIM应用模型构建

本文参考LOD分级原则，结合《建筑信息模型设计交付标准》《制造工业工程设计信息模型应用标准》等BIM标准，针对公路建设项目特点，提出公路BIM模型等级划分构想，如图1所示。以设计阶段的BIM模型为基础，基于BIM技术实施工程项目管理，最终提交数字化竣工模型，为运营维护阶段提供数据支持。

设计阶段以满足大范围公路建设项目应用为前提，创建全线BIM模型，明确各细度等级对应的模型细度和信息粒度；建设阶段在BIM模型作为项目管理信息载体的基础上，充分挖掘BIM模型的数字化、信息化特征，将设计信息、工程管理过程信息与BIM模型深度对接，将BIM模型作为工程信息载体，服从项目信息化建设“一数一源”的要求，实现基于BIM的进度、质量、安全等管理目标；运营阶段加强对建设过程中工程信息模型的维护，以工程BIM模型为管理依托，将所有竣工资料与具体工程对象模型构件进行关联，实现竣工资料数字化交付，并通过接口开发在数据层面无缝对接其他公路管理信息化平台，实现建设数据到营运数据的平滑过渡，为高速公路数字化管理提供数据支持，实现全生命周期BIM模型应用。

3 平台设计

3.1 总体架构

基于BIM的公路建设信息一体化管理云平台在总体架构上，充分考虑高速公路建设项目管理需求，通过建立符合公路建设项目管理特点的BIM应用框架，将工程管理中的进度、质量、安全等多种要素相结合，进行各种应用开发，统一底层基础数据存储格式和基础数据交换方式，平台总体架构主要包括呈现层、业务层、数据层以及硬件层，如图2所示。通过对公路建设项目的进度、费用、质量、征地拆迁等方面进行应用开发，实现可视化的控制现场质量的各个环节，节省管理成本，提高各方工作效率，与此同时通过平台在公路建设项目中的应用，还可以发现传统管理模式的不足，加强建设项目质量安全管理，减少项目参与方在工程项目的实施过程中因管理疏漏而导致的各类施工风险，降低经济损失，提升公路建设管理水平。

1）呈现层。作为与用户交互层，通过不同的数据模型为客户展示业务的显示状态，呈现层有“移动端+Web端”两种表现形态；

2）业务层。各个业务功能从数据管理中心提取对应的业务数据，并以业务功能的规则、要求及约束形成管理数据；

3）数据层。对接多个系统进行数据引流、集成；对业务数据进行综合、分析、归纳；基于BIM技术的数据管理将建立单一数据源，保障数据完整性、准确性和一致性；

4）硬件层。存储数据，提供可靠的服务，在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等，使整个系统的性能达到最优，保证系统运行正常，网络设备，保证服务器数据安全。

3.2 数据资源管理

平台设计的关键特性为“一数一源”，项目建设中所有关键数据，业务模块的输入输出数据建立统一的标准规范，同一个业务数据只有一个来源，即平台存放的数据是业务模块相关数据的最初来源，业务模块始终从最初来源（金蝶EAS、品质工程、拌合站系统、实验室系统）中获取源数据，而不是通过手工输入或者其他的导入方式维护同样的数据；平台以BIM模型作为工程项目信息的集中管理“容器”，集工程进度、质量、安全、成本、计量等管理模块为一体，各模块有机结合，动态管理、动态提醒，最终形成一个平台、一个门户的统一信息化管理系统，能够更好地实现“一数一源”的管理理念，例如从金蝶系统获取工程结构划分（WBS）、工程量清单、产值数据、责任成本、实际成本（劳务、设备、材料数据），通过平台进行数据集成，进而实现简化管理流程、减少人员干扰、节省管理成本的目的。

3.3 模型与信息更新

依据施工图设计文件建立的公路工程BIM模型，只是工程建设管理的开始形态。随着工程项目建设过程的不断开展，不可避免地会出现环境条件改变、工程设计变更、管理数据添加等。配合工程项目的建设，需要不断更新与维护全线工程模型与配套信息，确保平台中的BIM模型能得到及时更新，实现以BIM模型为核心的工程信息查询入口，方便各参与方对有效工程信息查询使用，消除由信息不一致造成的不必要返工，工程模型与信息更新流程如图3所示。

4 平台功能实现

4.1 模型总览

模型总览功能主要是实现全线BIM模型的展示、漫游、BIM模型/GIS模型显隐、测量、里程标注等功能，如图4所示。

4.2 质量管理

质量管理功能主要针对从开工到验收全面质量管控的问题，主要为质量验收、质量问题采集与处理、质量问题分析等，如图5所示。

4.3 进度管理

进度管理功能主要对项目的多级施工计划进行层次树状结构化的有序管理，将计划任务与模型构件自动关联，生成具有计划施工时间属性的计划进度模型，通过颜色表示不同的进度情况，以可视化形式展示计划进度和实际进度的对比与偏差；动态化、可视化的施工进度查看；通过里程碑时间点或任一时间节点，查看某分项工程的进度情况，如图6所示。

4.4 安全管理

安全管理功能是通过日常安全巡查，对施工过程某一部位存在的安全问题进行记录，系统对该部位进行安全预警，相关管理人员在一定时间范围内进行整改或消除，当安全问题被整改或消除系统取消预警，保留问题及相关处理过程，如图7所示。

4.5 云视频管理

云视频管理功能是对实验室、拌合站以及施工现场等重点地方进行监控，通过远程查看，对实验室、拌合站和施工现场等地方的安全及违规行为起到一定的监管、威慑作用，如图8所示。

4.6 图纸管理

图纸管理功能可提供建设项目、施工设计及变更图纸的收集、管理、查询等服务，图纸的存储方式按照设计院提供的册、分册的模式进行存储。展现模式按图册分类和按分部分项模式。图纸跟模型关联，可通过选择模型查找相关图纸查看，如图9所示。

4.7 征拆協调

征拆协调功能通过将实物指标调查结果录入系统，并将系统中的拆迁对象模型或征收土地矢量数据与实物指标调查数据进行关联，针对行政区划的查询，能够得到该行政区划内的征拆房屋面积、征拆土地面积、青苗数量等信息。红线部位由设计单位提供，征地拆迁地块由测量单位通过GPS定位测出，如图10所示。

4.8 二维码管理

二维码管理功能通过为工程构件生成二维码，将二维码粘贴在施工构件上，相关人员可用手机扫描二维码，扫码后构件内容、工序、其他相关信息和资料等一一呈现，供相关人员对该分项工程的施工过程了解，如图11所示。

5 结论

近年来我国公路发展，公路基础数据资源的科学化管理的需求就愈发增多，本文提出的基于BIM的公路建设信息一体化管理云平台正是迎合公路管理需求应运而生的产品，通过将BIM模型、大数据技术与公路建设管理深度融合，实现“一数一源”的管理理念，形成一套完整的基于BIM技术的项目管理流程，有利于BIM技术在公路行业乃至整个基础设施领域的推广应用，全面提升我国公路建设工程管理信息化水平。

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