马旭平 ，谢春林

（四川华通建设工程造价管理有限责任公司，四川成都 610016）

 

   摘 要：随着建筑业持续健康的发展，尤其是国家智慧城市的创建，绿色、节能、环保、安全的理念在工程领域已得到普遍推广，促使智慧工地在建筑行业中的应用程度显著提高。本文介绍了BIM技术在智慧工地建设中的应用现状，结合成都某房建项目的建设和管理应用实践，基于BIM5D平台从施工场地布置、生产管理、质量管理、安全管理、环境监测和可视化视频监控管理方面探讨了BIM技术在智慧工地建设中的应用成效。认为应用BIM技术进行模拟，对于实现智慧工地建设，进而提高精细化管理成效，推动绿色建造、生态建造和建筑产业现代化有重要意义。

   关键词：智慧工地；BIM；项目管理

   0 引言

智慧工地是一种全新的工程全生命周期管理理念，指运用信息化手段，通过三维设计平台对工程项目进行精确设计和施工模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同的信息化圈，并将大数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，通过云计算，提供过程趋势预测及专家预案，实现工程施工可视化智能管理。将 BIM 技术与智慧工地建设有机结合，能提高工程建造的整体运营效率、管理效率和决策效率等，实现精细化、智慧化的数字施工。智慧工地是顺应智慧城市的发展需求，满足新时期精品工程建设管理的新要求，能为复杂的房屋建筑工程提供全面而有效的智能管理方案。

   1 BIM+智慧工地的应用现状

智慧工地近年来一直应用在各类建筑工地中，随着BIM 等建筑业信息化技术的推行，智慧工地已从开始简单的扬尘检测、视频监控、质量安全监管等内容，逐步扩展到建筑市场信用信息管理、工地扬尘噪声在线视频监测系统、非道理移动机械及运渣车监管系统、工程材料检测监管系统、起重机械的安全管理、农民工综合服务平台、建筑工地远程视频监控系统、BIM5D进度管理系统、施工质量管理系统、成本管理系统等诸多方面。尤其是近几年，通过大数据分析服务，实现了对安全生产管理、施工进度管理、施工人员管理、施工质量管理等功能。

BIM 技术配合智慧工地建设时需要项目各方共同协作、参与整个项目建设的全过程^[1]。通过BIM技术与智慧工地平台进行集成后，能及时为施工过程中的技术、生产、成本、质量、安全等环节提供准确的形象进度、物资消耗、成本核算、安全质量问题定位等重要数据，能提升各部门之间沟通和决策效率，有利于施工过程的数字化管理，从而达到节约时间和成本，提升项目管理效率的目的。

智慧工地的实现离不开现代先进技术和管理手段的支撑。BIM 模型与 VR 的结合，加强了可视性和具象性，展现局部难以预演的施工过程和方法；BIM 与物联网的结合，可建立工程建造云平台，实现项目团队所有人之间的无障碍沟通，以创新的工作模式提高工作效率；BIM 与人工智能的结合，可减少遇到异形、复杂建筑时人工操作的误差，保证施工的准确和可靠^[２]。

   2 BIM 技术在智慧工地建设中的应用实践

   2.1 项目概况

位于成都某地块的商品房项目，总建筑面积约 15.7 万平方米，由 4 栋高层住宅楼两层地下室和8栋小高层一层地下室组成。地下室为机动车库、非机动车库及配套设备用房，其中负一层为人防地下室。建筑最高高度 76.8 米，建筑耐火等级为一级，建筑使用年限为50 年。结构类型为剪力墙结构，三级抗震。

该工程项目工期紧张，要求 BIM 技术深度应用，贯穿全寿命周期，工程竣工后BIM模型交付甲方使用；涉及两家施工总承包单位，涵盖了十余个专业及分包的交叉施工，管理和协调工作繁冗，包含的信息量大；绿色施工要求高，项目要打造绿色建造，在建筑全生命周期内，最大限度地节约资源，减少污染。传统的单凭经验实施的方式已无法满足目前的建设需求，加之房屋建筑行业是一个安全事故多发的高危行业，且近年来商品房项目的建筑质量问题也日益成为社会关注的焦点。为有效解决管理中的实际问题，全面提升工地现场管理水平和效率，树立质量为先的管理理念，该项目提出了智慧工地管理平台的解决方案。借助BIM+智慧工地打造数字工程、智能工程，申请了智慧工地的全国示范性基地。

   2.2 应用施工场地布置软件和数字劳务管理系统，实现人员管理

本项目由于施工现场场地狭窄，办公区和生活区只能在其他区域布置，因此场区内部道路的规划、材料加工区的布置、材料堆放位置的选择、大型机械设备的定位等在前期策划时显得尤为重要，利用BIM建模，可结合现场的实际情况，形象直观地用三维模型模拟出不同施工阶段施工场地和临时设施的变化，模拟出车辆、行人的行径路线，合理实现人、车分流，实现对施工场地的合理规范布置（见图1），进行现场方案交底，指导施工现场管理，有效辅助施工组织设计合理安排，使各项工作井然有序开展。

在智慧工地现场，智能门禁终端、人脸识别设备、通道闸机设备、监控抓拍摄录设备可以实现对进出场的人员进行身份采集、进出场控制、刷卡考勤（见图2）。应用物联网和云计算技术，与现场管理平台一起配套使用，系统可以自动统计实际用工数据、进行劳务工效分析（见图3），建议劳务工种配置，避免窝工，提高了劳务管理效率，为企业的业务数据准确性提供了技术支撑。劳务薪酬系统的应用能让政府部门监管农民工工资的发放情况，做到民工工资账户专款专用，避免施工企业出现欠资行为。

   

   2.3 应用BIM5D平台管理系统，实现生产管理

   使用BIM5D系统，能将BIM模型的与进度信息（栋号、楼层、流水段、构件类型属性）进行关联，从而获得项目各部位的进度信息，包括计划时间、实际完成时间，及时了解项目生产进度管理的目标执行情况，制作施工日报表，提取现场进度照片等信息（见图4）。在工程施工中，各参建人员可实现信息共享，了解形象进度、产值进度等进度计划的重要节点，辅助项目生产管理人员进行科学决策分析，逐步实现进度提前目标。比如在实施BIM技术前预计预制叠合板及板上植筋、布管的安装需要5天，采用BIM 5D技术进行模拟演练后，实际施工工期仅用3天完成。通过实体模型与对应计划工期的对应比较，能发现施工期的差距，及时采取措施，进行纠偏调整。

   

   2.4 应用BIM建模系统，实现质量管理

在施工过程中，本项目通过图纸设计、BIM 模型、现场实际有机结合，利用三维技术交底，为现场工人提供直观的模型节点，减少操作上的差错，实现质量管理目标。

地下室的大型梁、柱的复杂节点，在平面图中很难看出，使用BIM建模后，可以直观地找到钢筋的碰撞点，对梁柱节点与钢筋布置进行合理优化；BIM模型可以模拟模板的搭设情况，确保模板体系搭设安全、有序；应用BIM进行下料单的提取，最大程度地对现场所用材料进行精准控制；以前的砖砌体工程考验的是工人的施工经验，有了BIM建模以后，可以现场对工人进行砖砌体的指导，达到砖砌体优化的目的；通过BIM模型演示与现场定位仪的结合使用，对弧形梁、墙、板等建筑与结构构件的曲率有效控制，还能提高现场放样的速度；安装工程的设备、管线错综复杂的情况在地下室尤为明显，在各专业（建筑、结构、机电、设备）模型都创建完成后，利用 BIM对多专业模型进行整合应用碰撞检查（见图5），提前发现设计中的问题，并反馈给设计单位，以便在施工前期进行翻弯、移位、修改尺寸等优化，实现空间的合理利用和优化排布，能最大限度降低施工返工，节约工期，节约成本

   2.5 应用BIM+VR体验管理系统，实现安全管理

房屋建筑行业属于劳动密集型的行业，施工条件变化较大，危险源较多，施工人员在施工过程中违反安全规定的状况时有发生，一旦发生安全事故，后果非常严重，安全教育一直是建筑行业狠抓的重点。但传统的安全教育有时候缺乏实际指导，部分操作人员和一线员工的自我保护意识薄弱，学习后不能感同身受体会到教育者的用心，智慧工地中的这套系统恰恰能弥补传统安全教育的不足。通过现场的BIM模型和虚拟危险源相结合，让体验者走进真实的虚拟现实场景中（见图6），从视觉、听觉、触觉上身临其境地体验危险源的发生过程，具有深刻的安全教育作用，能培养和提升体验者的生产安全意识，相对于传统的安全教育模式，虚拟场景能展现局部难以预演的施工过程和方法，培训成效好、形象生动、具有现实意义。

   2.6 智能化喷雾降尘及环境监测系统在智慧工地的应用

建筑工程在施工过程中会产生扬尘和噪声，容易造成周围环境的污染和引发工地附近居民的投诉，是环境监管部门的监督的重点。通过智慧工地平台的信息预警，及时采取有效措施(如联动雾炮、喷淋系统等物联网技术)，压降扬尘、规范冲洗，改善工作环境，维护环境卫生，提高施工工地的文明施工水平。

智能化喷雾降尘系统可以远程对喷淋系统进行控制（见图7），通过手动、定时方式以及与扬尘设备联动的方式实现对雾炮喷淋、塔吊喷淋、墙面喷淋等喷淋设备的对接，进行现场的喷淋作业，当空气质量扬尘超过设定的区域值后，系统会报警并自动启动现场喷淋系统。

环境监测系统可以全天24小时对工地的扬尘、噪声、气象进行不间断监测，通过数据采集器分析后，再传输给相关单位的管理人员查看或直接投放到工地LED大屏幕。当PM2.5数据超过环境阈值时，系统会报警并自动启动除尘设备。

  

   2.7 可视化视频监控管理系统在智慧工地的应用

视频监控管理系统平台利用了传统的视频监控技术和日臻成熟的物联传感技术、无线通讯技术、大数据云储存技术，能直观化、形象化、智能化地监控整个施工现场及办公、生活区域，可以实时采集现场关键部位节点的影像信息。通过互联网，相关单位的管理人员能通过PC端和手机APP，实时查看施工现场的作业情况、工程车辆进出场冲洗与封闭情况、渣土车牌照清晰情况、塔式起重机的运行情况、人员进出、材料堆放等（见图8），无论是对施工现场的监督、指挥，还是事后追踪现场情况等，都能提供准确的数据支撑，做到透明施工、安全施工，提高监管效率。

视频监控系统结合BIM 技术，可以通过与BIM模型比对，及时发现实际与计划进度偏差，并采取预防和整改措施保证工程进度；塔机监控系统能高效率地完整实现塔机实时监控与声光预警报警、数据远传功能，并在司机违章操作发生预警、报警的同时，自动终止起重机危险动作，管理人员能够及时有效地掌握运转情况，能有效避免和减少安全事故的发生。

  

智慧工地的建设对于房屋建筑中的安全文明建设具有重要意义，能有效解决施工现场事故多发,扬尘噪声污染大,重点部位生产操作过程不规范、隐患未及时消除等问题，可助力政府监管部门提高监管效能；实现相关部门、岗位之间对信息的共享、交流和使用，打破信息壁垒；方便业主全天候、全方位的检查和掌握工地管理情况，第一时间了解工地的生产状况。智慧工地的建设让施工企业自身管理受益匪浅，一旦出现安全隐患，能第一时间发现、第一时间反馈、第一时间处理，将隐患消除在萌芽状态，杜绝安全事故发生，避免企业遭受损失。能帮助建筑企业提高企业管理水平，逐步优化并形成标准化的生产管理流程，提高岗位层作业效率。智慧工地的建设带了诸多好处，也需要管理人员不断学习新的技能并及时总结经验，开发一系列创新服务和产品，真正让“智慧工地”从虚拟走向现实。

   参考文献：

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   [2]刘磊, 涂刚要, 王亚飞, 徐阳, 范凯. BIM 技术在智慧工地建设中的应用探索[J]. 建筑技艺, 2018(9): 140-143.

   [3] 李正, 许前江, 张峰, 王冰. 智慧工地系统在建筑施工过程中的应用[J]. 建筑电气, 2017(9): 63-66.

   [4] 英自昱, 岳磊, 刘满玲.打造智慧工地, 助力智慧城市[J]. 中国建设信息, 2014(3): 49-51.

   [5]季文普, 任庆伟, 丁宁, 朱文静, 马斌, 高瞻, 吕长超.智慧工地系统在建筑施工过程中的应用[J]. 企业技术实践, 2019(1):116-117.

   [6]田宇阳.智慧工地建设研究与工程应用[J].城市住宅, 2019(6): 135-138.

   [7]雷素素, 李建华, 段先军, 刘金兴, 何昊.北京大兴国际机场智慧工地集成平台开发与实践[J].施工技术, 2019(7): 26-29.

   [8]从海虎, 王旭良, 吴红. 基于BIM技术打造四维一体智慧工地实践研究[J].智能建筑与智慧城市, 2018(11): 63-64.