基于BIM技术的装配式建筑工程信息化管理平台

摘要：本文以某装配式建筑工程项目为例，对工程信息化管理平台展开设计研究。设计信息化管理平台架构，明确平台由上到下依次为数据层、逻辑层、程序应用层、操作层。为确保开发的信息化管理平台在实际应用中发挥预期作用，选择英特尔酷睿台式机CPU处理器作为该平台的核心处理器。使用3D扫描技术与BIM技术，构建装配式建筑工程结构模型；使用二维码技术，进行装配式建筑工程预制构件的跟踪管理；使用EBIM等移动终端进行构件吊装与安装状态的跟踪与更新，完成构件现场信息的更新后，生成构件现场安装表，实现构件现场安装深化设计与信息化管理。结果表明：设计平台可以在提高工程施工质量、降低装配式建筑构件安装误差的同时，解决施工中构件与机械存在的空间方面冲突问题，避免工程施工进度受到返工、变更等影响。

关键词：BIM技术；工程结构模型；管理平台；信息化；建筑工程；装配式

中图分类号：TU756 文献标识码：A""" 文章编号：

Prefabricated Construction Engineering Information Management Platform Based on BIM Technology

Abstract：This article takes a prefabricated construction project as an example to conduct design research on the engineering information management platform.Design an information management platform architecture that clearly defines the platform as the data layer，logic layer，program application layer，and operation layer from top to bottom.To ensure that the developed information management platform plays its expected role in practical applications，the Intel Core desktop CPU processor is chosen as the core processor of the platform.Using 3D scanning technology and BIM technology to construct prefabricated building engineering structural models，and using QR code technology to track and manage prefabricated components in prefabricated construction projects，and use mobile terminals such as EBIM to track and update the status of component hoisting and installation，after updating the on-site information of components，generate a component installation table to achieve detailed design and information management of component on-site installation.The results show that the design platform can improve the quality of engineering construction，reduce the installation errors of prefabricated building components，and solve the spatial conflicts between components and machinery during construction，avoiding the impact of rework，changes，and other factors on the construction progress.

Keywords：BIM technology;engineering structure model;management platform;informatization;construction engineering;prefabricated

0 引言

建筑行业的快速发展带动了产业经济的建设，同时也带来日益严重的环境污染和更多的能源消耗，制约了健康中国、绿色产业和节约型生态环境的建设[1]。为解决此问题，工程方提出了一种全新的建筑形式，即装配式建筑，这种形式的建筑是指工程项目在建设过程中，由工厂负责建筑所需构件的制作与生产，将通过质检后的建筑构件运输到建筑工程项目施工现场，通过对元件的现场拼装，完成对建筑的建造与开发[2]。相比传统的建筑形式，这种通过组合、拼装等方式建造的建筑具有体积小、对环境无污染等优势。但由于我国此方面的发展仍处于初步阶段，在建筑的执行监管方面仍存在较大的缺陷。因此，有必要引进先进的BIM技术，通过构建三维模型的方式，更好地推动装配式建筑发展，从而提升建筑行业的经济效益[3]。此项技术在应用中的数字化特征较多，包括可视化特征、三维展示特征等，BIM技术可以将由平面二维的点、线、面组成的建筑设计图进行三维的展示和呈现，为建筑施工方提供更加直观、形象的效果图，进一步方便技术人员对设计方案进行深入研究。

1 信息化管理平台架构

为满足建筑工程项目施工方的需求，在开展相关研究前，将BIM技术作为支撑，设计如图1所示的信息化管理平台架构[4]。

从图1中可以看出，本文开发的平台由四个结构层构成，由上到下依次为数据层、逻辑层、应用层、操作层。

在此过程中应明确，建筑工程管理中参照的BIM结构模型与施工业务数据之间存在着较为密切的联系。数据信息与工程文件在BIM模型中的存储方式较多，包括分布式文件存储、空间数据库存储、关系数据库存储等，可以将平台的数据层作为一个存储建筑工程数据的资源中心，支持对各种多维数据的同时查询[5]。在平台的逻辑层中，为了满足“建筑施工现场数据的实时采集、多终端用户的同时访问”需求，利用M/S和B/S，对数据逻辑进行处理。处理后，应用层利用中间件接收用户向其发送的命令，通过此种方式，达到对整个建筑工程进行规范化管理的目的。平台的最底层为操作层，操作层最终用户群由技术人员、管理人员、工人、监理方人员等构成。平台将对用户群体的身份进行自动识别，根据识别结果，为其分配对应的管理权限，确保数据在一个相对安全的范围内流通[6]。通过上述方式，实现对建筑工程的信息化管理。

2 平台硬件设备选型

为确保开发的信息化管理平台在实际应用中发挥预期作用，根据相关工作的具体需求，进行平台硬件设备的选型[7]。在此过程中，选择英特尔酷睿Intel Core i5-7400 SR32W台式机CPU处理器作为该平台的核心处理器，处理器技术参数见表1[8]。

按照规范，将处理器接口与管理平台终端进行对接，通过此种方式，实现对处理器在信息化管理平台中的集成。

3 基于BIM技术的装配式建筑工程结构模型构建

完成管理平台硬件的选型后，引进BIM技术，开展装配式建筑工程结构模型的构建研究[9]。在此过程中，使用3D扫描技术，进行建筑结构整体的扫描，在扫描的结构模型中输入现场测绘数据、点云数据与基础地质数据。通过此种方式，进行装配式建筑工程结构的参数化建模。为确保构建的模型与结构实际情况具有较高的适配度，应对采集的图像与数据进行处理[10]，计算公式如下：

式（1）中：为采集图像与数据的均值化处理；为测绘高度，m；为拓展数据；为原始数据；为拓展记录；为采样时刻点，s。对此过程进行描述，如图2所示[11]。

在上述内容的基础上，引进RFID技术，利用无线电波信号自动识别建筑构件，获得与建筑结构空间相关的信息，此项技术是一项可实现与物体无接触的自动识别技术[12]。识别过程中，考虑到装配式建筑工程的预制构件种类、数量较多，如未能做好构件的入库与出库管理，不仅会出现构件的丢失、错用等问题。基于此，应使用RFID读取、识别建筑现场的部件信息，通过此种方式，实现对预制件的管理。

完成上述处理后，对建筑实体结构追加附加信息，通过拓展字典、拓展数据实现对实体结构的追加，在此基础上，集成散乱点云数据与数码摄像数据，在计算机上操作软件工具，即可生成装配式建筑工程的建模[13]。

4 建筑预制构件跟踪管理

为提高装配式建筑工程施工的秩序化，实现对工程的规范化管理，可使用二维码技术，进行装配式建筑工程预制构件的跟踪管理[14]。在工程结构模型的基础上进行二维码技术的应用，是对原有管理工作模式的一种升级。利用此项技术，可迅速完成施工现场装配式元件的位置、属性和相关信息的查询与定位，并可以在PC端对其相关信息进行更新，通过此种方式，降低由于设计变更引起的工程进度拖拉问题。建筑预制构件的跟踪管理主要由以下3个环节构成。

1） 对建筑工程项目生产环境进行质检跟踪。构件工厂的技术员在相应构件上粘贴印刷好的条形码，并用移动设备扫描构件的条形码，输入相应的零件信息；构件工厂的现场质量检验人员，依据检验结果，通过扫描二维码，录入相应的质量检验信息，并将其上传到平台。

2） 对装配式构件进行出厂管理。构件厂的仓库管理员，通过扫描构件的识别码，录入构件的实际型号和数量等相关信息[15]。在工厂管理模块中，通过上述方式，实现构件信息的扫描和添加。在此基础上，将对应的构件信息与构件运行车辆进行匹配，将添加的信息上传至服务器，通过对车辆的定位，实现对装配式构件的定位。

3） 对构件进行入场管理。扫描识别码，确定构件运输车信息，并进行车辆进场操作。对构件进行进场扫描，信息化管理平台会自动提示每个构件的相关质量信息，便于对构件的进场检验。同时，平台会根据自身管理需要，对进入建筑工程装配式的构件进行自动检测，以此识别是否存在未进场或遗漏的构件。

5 构件现场安装深化设计与信息化管理

开展构件现场安装深化设计时，施工现场工程部与相关负责人需要使用EBIM等移动终端进行构件吊装与安装状态的跟踪与更新，完成构件现场信息的更新后，生成构件现场安装表，此过程见表2。

完成构件的安装后，工程部将对应的构件任务状态信息推送到质量管理部门，由质量管理部门负责进行构

件安装的验收。

可通过对不同位置建筑构件色彩的识别，实现对构件追踪状态的可视化显示，并根据合同中规定的内容，给出对应的工期警告。利用信息化管理平台对零件状况进行统计分析，协助建筑工程项目经理、生产经理和地区经理，对项目进度进行全面控制，以此为依据结合现有资源，对工程项目人力和材料进行动态调配，对进度落后的作业区域，应识别出落后的原因，对其进行重点跟踪和调整，确保项目的总体进度目标得以实现。按照上述方式，实现构件现场安装深化设计与信息化管理，完成基于BIM技术的信息化管理平台设计。

6 工程实例分析

为实现对开发的管理平台在实际应用中效果的检验，以兰州市某装配式结构建筑为例，应用本文设计的方法，进行建筑工程的信息化管理。

该工程项目总占地面积为33.5万㎡，建筑位于城市二环沿线，该项目中，共包含27栋单体结构建筑，每个建筑的结构相同，均由地上3层～27层构成，地下层数为2层。根据工程实际情况与大量的现场勘查与测量可知，建筑高度为79 m，是兰州市首个以装配式结构为主的住宅工程项目。该建筑的预制率为40%，整体装配率＞50%。根据工程项目实际情况与现场实地勘察可知，该建筑在施工中存在信息传递、共享、交互难度大等问题，如果现场工人缺乏装配式施工经验，不仅会耽误现场施工进度，严重情况下还会使建筑工程项目施工质量受到影响。

在与工程项目负责方综合商议后，决定使用本文设计的方法，进行工程的信息化管理。管理过程中，引进BIM技术，构建装配式建筑工程结构模型。根据工程项目施工进度，进行建筑预制构件的跟踪管理。最后，通过对构件现场安装深化设计与信息化管理，完成基于本文平台的工程信息化管理。

完成管理后，在施工现场对预制件的安装进行质量验收，检验预制件的安装与拼接质量，将安装后的偏差与允许偏差进行比对。同时，在检验过程中，将构件对应结构层的相关信息录入计算机，在计算机中进行建筑预制构件的跟踪管理，通过此种方式，实现对施工中机械碰撞、管线碰撞的测试与集中管理。并统计实验结果，相关内容见表3。

根据上述的实验结果可以看出，使用本文设计的方法，对装配式建筑工程项目进行信息化管理，管理后构件安装的实测偏差＜允许偏差，同时，对施工区域进行碰撞检测发现所有区域均不存在构件之间的空间冲突现象。

7 结语

根据建筑构件的特点、功能、建筑形式，可以将建筑构件划分为板块构件、骨架构件、箱式构件等。通过对不同类型构件的组合，可以开发与业主方需求高度适配的建筑。为推进我国装配式建筑行业的发展，本文通过装配式建筑工程结构模型构建、建筑预制构件跟踪管理、构件现场安装深化设计与信息化管理，引进BIM技术，以某装配式建筑工程项目为例，对工程信息化管理平台展开设计研究。在完成设计后，通过实例应用实验得到的结果表明，本文设计的成果具有良好的效果。该平台在提高工程施工质量、降低装配式建筑构件安装误差的同时，也能够解决施工中构件与机械之间的空间冲突问题，为施工过程提供了可靠的解决方案。

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