BIM如何在智慧工地和智慧城市上的監(jiān)控管理
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建筑行業(yè)是我國國民經濟的重要物質生產部門和支柱產業(yè)之一,同時，建筑業(yè)也是一個安全事故多發(fā)的高危行業(yè)。如何加強施工現(xiàn)場安全管理、降低事故發(fā)生頻率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工、提高建筑工程質量，是擺在各級政府部門、業(yè)界人士和廣大學者面前的一項重要研究課題。
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在此背景下，伴隨著技術的不斷發(fā)展，信息化手段、移動技術、智能穿戴及工具在工程施工階段的應用不斷提升，智慧工地建設應運而生。建設智慧工地在實現(xiàn)綠色建造、引領信息技術應用、提升社會綜合競爭力等方面具有重要意義。
BIM是一個由二維模型到三維模型的轉變過程，也是從傳統(tǒng)施工中被動“遇到問題，解決問題”到主動“發(fā)現(xiàn)問題，解決問題”的一個轉變過程。所以，BIM的應用對“智慧工地”建設顯得尤為重要。
眾所周知，傳統(tǒng)建筑行業(yè)屬于勞動密集型產業(yè)，粗放式的管理使工地的勞動力、材料、機械設備的利用都存在著嚴重的浪費。美國行業(yè)研究院的研究報告中顯示，工程建設行業(yè)的非增值工作(即無效工作和浪費)高達57%，制造業(yè)這一數(shù)字僅為26%。從國外的經驗及目前國內建筑行業(yè)的發(fā)展情況來看，開展“智慧工地”建設是實現(xiàn)精細化管理的最佳手段，也就是說“智慧工地”建設是手段，實現(xiàn)工地精細化管理是目標，最終達到在減少施工成本、保護環(huán)境的情況下，按時保質保量完成工程的目的。
“智慧工地”—施工場地布置篇
“智慧工地”建設從前期施工場地布置開始就通過BIM建模手段，對施工場地內各功能區(qū)的劃分，塔吊的定位、場區(qū)道路的布置進行建模，通過模型對塔吊的工作范圍、吊重、塔吊的利用率，工作人員和車輛的入場、出場路線進行模擬，實現(xiàn)三區(qū)分離、人車分流，塔吊能滿足施工的需求，在用人高峰期及車輛進出場高峰期施工場地能井然有序的運行。
施工場地布置階段，配合采用相應的技術措施，以確保施工的安全，如在塔吊布置時，在塔吊上安裝塔吊防碰撞系統(tǒng)，通過塔吊防碰撞系統(tǒng)，對塔吊的吊重和防碰撞距離進行預警值設置，可以有效的防止塔吊超重和碰撞情況的發(fā)生，以確保施工安全。同時在施工現(xiàn)場布置蓄水水池，收集現(xiàn)場的雨水及施工降水?，F(xiàn)場雨水通過雨水井過濾后，經雨水管道流入沉淀池，經過沉降、過濾后流入消防水池被再次利用，為現(xiàn)場消防、噴淋、綠化灌溉及施工生產用水提供水源。在節(jié)約用水的同時，還能通過對雨水的利用，減少施工場地的粉塵。
“智慧工地”—BIM模型應用篇
智慧工地”的建設，依托于施工現(xiàn)場管理平臺。而平臺中信息的來源，主要是來自于工程BIM模型。大部分情況下，BIM模型的精確度決定了“智慧工地”的開展程度。BIM是一個由二維模型到三維模型的一個轉變過程，也是從傳統(tǒng)施工中被動“遇到問題，解決問題”到主動“發(fā)現(xiàn)問題，解決問題”的一個轉變過程。
所以，BIM模型的應用對于“智慧工地”建設顯得尤為重要。“智慧工地”建設中，BIM模型的應用主要集中在以下幾個方面：
工程量的統(tǒng)計：在BIM模型創(chuàng)建完成后，通過對模型的解讀，能夠分析出各施工流水段各材料的工程量，如混凝土的工程量。從北京行政副中心B4項目實施情況來看，通過模型直接提取混凝土工程量與實際工程量之差可以控制在1%以內。在鋼結構中，通過對模型的分解，直接根據(jù)模型對鋼結構構件進行加工。
施工模擬：在制定完成施工進度計劃后，通過軟件把施工進度計劃與BIM模型相關聯(lián)，對施工過程進行模擬。將實際工程進度與模擬進度進行對比，可以直觀的看出工程是否滯后，分析滯后的原因，以確保工程按計劃完工。
可視化交底：通過BIM的可視化特點，對施工方案進行模擬，對施工人員進行3D動畫交底，提高了交底的可行性。
節(jié)點分析： 通過對設計圖紙的解讀 ，對復雜節(jié)點進行BIM建模，通過模型對復雜節(jié)點進行分析。比如復雜的鋼筋節(jié)點，在模型建立后，對模型進行觀察，找到鋼筋的碰撞點，對鋼筋的布置進行優(yōu)化;也可以模擬模板支撐體系的受力狀況，以確保模板支撐體系的施工安全。
綜合管線碰撞檢測：在施工過程中，往往會出現(xiàn)預留孔洞未預留、機電、設備管線安裝時發(fā)生碰撞。面對這些情況，在傳統(tǒng)的施工過程中所采取的措施就是在墻體、樓板上再次開鑿，安裝管線時相互交叉而減少樓層實際使用空間。而“智慧工地”建設中，在設計圖紙下發(fā)后，根據(jù)設計圖紙，對建筑物進行綜合建模，把預留孔洞在三維模型中顯示，直觀的顯示出各個位置的預留孔洞，防止遺忘。在結構、建筑、機電、設備模型都創(chuàng)建完成后進行合模，分析出各碰撞點，與設計進行溝通，對設計圖紙進行修改。在工程前期解決了管線打架問題，節(jié)約了工期，確保施工的順利進行。
“智慧工地”—勞務管理篇
“智慧工地”建設在勞動力管理方面，首先對施工場地實現(xiàn)封閉式管理，通過閘機等設備，能夠有效的管控施工人員的進出場，杜絕了外來陌生人員進入工地，使得工地更為安全。通過勞務管理系統(tǒng)，實施實名制管理，能夠根據(jù)施工人員的身份信息，對勞務人員結構組成、年齡組成、性別比例等信息進行分析，合理優(yōu)化勞務隊的素質，并且能夠實時了解在場總人數(shù)以及各分包隊伍、各個班組、各工種分布情況。通過一段時間的數(shù)據(jù)采集，勞務管理系統(tǒng)可以準確提供該時間段內的勞動力曲線，管理人員可以根據(jù)勞動力曲線對勞動力的使用進行分析，對用工高峰期與低谷期進行對比，優(yōu)化勞務人員的使用情況，在確保正常施工的情況下爭取使勞動力曲線更加平滑，從而避免階段性的窩工，節(jié)約勞動力使用成本。由于采用實名制管理，勞務人員通過刷卡進、出施工場地，由勞務管理系統(tǒng)實時記錄，使得施工總承包單位能夠與勞務單位之間進行勞務人員的考勤進行核實，為勞務人員工資結算提供真實的考勤依據(jù)，避免勞務糾紛。
“智慧工地”—材料和機械設備管理篇
“智慧工地”建設在材料、機械設備管理方面，能夠做到實時管控。傳統(tǒng)的工地管理模式中，對材料和機械設備的管理可控制性不強。比如傳統(tǒng)的材料管理：由技術部門提出材料計劃后，由物資部門進行采購，然后由物資部門反饋材料到達現(xiàn)場的時間，材料到達現(xiàn)場后由物資部門進行簽收。那么在這個過程當中，往往會出現(xiàn)物資不能按時到場，到場材料不足或不合格的情況。而“智慧工地”則根據(jù)物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)和BIM技術，對進場物料跟蹤管理。也就是結合電子標簽(如RFID、二維碼等)，對進場大宗物資、機電設備、鋼結構、PC構件、取樣試件等進行物料進度跟蹤管理。對材料的進場情況進行實時監(jiān)控，管理人員能隨時了解主要材料的進場情況。如材料目前位于哪里、廠家備貨是否充足、構件的加工情況、材料進場需要的運輸時間。在了解這些信息后，管理人員能夠根據(jù)工程的實際進展情況，對材料的進場進行有效的管控。在機械、設備管理方面，可以根據(jù)施工進度計劃模擬，合理安排機械、設備的進、出場時間。在機械設備進場時，管理人員可以通過二維碼附加的信息了解進場機械、設備在建筑物中的位置和使用情況。在機械設備退場時，管理人員通過二維碼附加的信息及時找到機械設備，以防丟失和損壞。
“智慧工地”—遠程監(jiān)控篇
近年來，各地省市管理單位，正在逐步將視頻監(jiān)控納入到工地施工建設要求之中。而事實上，遠程視頻監(jiān)控早已成為工地施工的標準建設之一。“智慧工地”中的遠程監(jiān)控，不僅僅是對施工場地及周圍裝幾個攝像頭、然后在項目部成立一個監(jiān)控室，對施工場地進行監(jiān)控。而是通過互聯(lián)網，使建設單位、施工單位、監(jiān)理單位、建設主管部門通過手機APP和PC端，實時的了解施工現(xiàn)場的進展情況，做到透明施工。通過以BIM、云計算、物聯(lián)網、智能設備、大數(shù)據(jù)等為代表的當代先進技術的綜合應用，建筑施工行業(yè)正行駛在“智慧工地“的快車道上，傳統(tǒng)的印跡將徹底成為歷史，實現(xiàn)“綠色、智能、精益和集約”的精細化管理，實現(xiàn)綠色、智能和宜居的智慧建筑必將成為建筑行業(yè)發(fā)展的方向。
智慧工地整體方案
“智慧工地整體方案”以智慧工地物聯(lián)網云平臺為核心，基于智慧工地物聯(lián)網云平臺與現(xiàn)場多個子系統(tǒng)的互聯(lián)，實現(xiàn)現(xiàn)場各類工況數(shù)據(jù)采集、存儲、分析與應用。通過接入智慧工地物聯(lián)網云平臺的多個子系統(tǒng)板塊，根據(jù)現(xiàn)場管理實際需求靈活組合，實現(xiàn)一體化、模塊化、智能化、網絡化的施工現(xiàn)場過程全面感知、協(xié)同工作、智能分析、風險預控、知識共享、互聯(lián)互通等業(yè)務，全面滿足建筑施工企業(yè)精細化管理的業(yè)務需求，智能化地輔助建筑施工企業(yè)進行科學決策，促進施工企業(yè)監(jiān)管水平的全面提高。
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