1、建筑经济CONSTRUCTION ECONOMY第 44 卷第 5 期2023 年 5 月Vol.44 No.5May 2023摘要：以中国移动成都研究院科研枢纽工程项目为案例，从信息化施工、智慧化管理方面出发，阐述BIM5D+智慧工地系统的构建及应用情况，分析BIM5D+智慧工地技术在方案优化、生产管理、安全管理、质量管理、技术管理、成本管理中的应用，以期为类似项目智慧化管理提供参考。关键词：BIM5D；智慧工地；项目管理中图分类号：F426；TU71文献标识码：A文章编号：1002-851X（2023）05-0046-07DOI：10.14181/ki.1002-851x.20230504
2、6引用本文 杨汉宁，沈建增，陆峰.BIM5D+智慧工地系统构建研究与应用以中国移动成都研究院科研枢纽工程项目为例J.建筑经济，2023，44（5）：46-52.*基金项目：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“BIM5D+云技术在建筑工程造价管理中的应用研究”（2020KY64022）；南宁学院校级科研平台“南宁学院绿色建筑智能建造研究所”（KYPT202214）作者简介：杨汉宁，讲师，主要研究方向：建筑科学与工程、建筑信息技术应用。沈建增，高级工程师，主要研究方向：工程管理、高性能混凝土力学性能及结构加固。1引言随着建筑施工管理领域数字化和智能化的发展越来越快，BIM5D技术日趋成熟，越来
3、越多的项目开展了BIM5D+智慧工地技术的应用；不少学者也关注到BIM+智慧工地的研究与应用，并开展了一些研究。例如：邱昌等对BIM+智慧工地的应用价值与发展趋势进行探究，分析BIM+智慧工地的应用效益与价值；曾凝霜等基于BIM与智慧建设，构建了工地智慧管理运行机制，希望加强工程施工现场管理活动的可视化、实时化、高效化与可持续化；王颖等通过搭建智慧工地管理平台，有效提升了山东黄河工程建设项目智慧化监管水平。BIM5D+智慧工地能够有效促进工程项目信息化管理发展，提升项目管理绩效或管理 水平。本文以中国移动成都研究院科研枢纽工程项目为例，分析BIM5D+智慧工地在项目中的应用与成效，为BIM5D
4、+智慧工地技术在项目BIM5D+智慧工地系统构建研究与应用*以中国移动成都研究院科研枢纽工程项目为例杨汉宁1，沈建增1，陆峰2（1.南宁学院，广西 南宁 530200；2.广联达科技股份有限公司南宁分公司，广西 南宁 530022）第 44 卷第 5 期47管理中的应用提供参考，以便于施工现场管理实现可视化、感知化、智能化、互联化，最终达成工地现场精细化管控。2BIM5D+智慧工地系统架构中国移动成都研究院科研枢纽工程项目搭建了BIM5D+智慧工地系统，该系统集合了BIM技术和IOT技术的优点，通过网络将施工现场的系统和设备有效集成，将项目生产和管理过程中的各项数据实时汇总到数据中心，为项目管
5、理人员全面掌握项目进展提供了可视化的信息。BIM5D+智慧工地系统的架构包括感知层、网络层、数据层、应用层、用户层，如图1所示。（1）感知层，由视频监控、传感器、检测仪、测距仪、智能安全帽、闸机等设备组成感知设备物联网，通过这些感知设备获取的位移、风速、应力、温度、行为、距离、数据等感知信息，形成对项目现场各项工作进程和状况的全面感知。（2）网络层，在4G/5G移动网络和宽带网络的基础上搭设局域网和域域网，构建互联网+专用网的网络层，为感知层所获取的信息提供网络传输的基本保障，实现前端感知信息的实时可靠传送。（3）数据层，将传输过来的感知信息进行加工、分析、储存等作业，与BIM三维信息模型、智
6、慧工地各管理平台进行互联，通过图、表、模型、虚拟动画等方式为应用层的管理需求提供可视化的数据信息。（4）应用层，基于现场施工管理的需求，通过BIM技术、云技术、VR技术、虚拟仿真技术等先进技术的深度应用，满足现场各环节管理工作的应用需求，并将应用过程的动态数据实时记录下来，便于业务层调取数据信息。（5）用户层，面向施工方、业主方、监理方和设计方等各参与方，以智慧屏幕、移动端、电脑端等方式分权分域呈现数据，搭建“建、设、监、施”一体化协同管理平台，实现多参与方、杨汉宁，等BIM5D+智慧工地系统构建研究与应用图1项目BIM5D+智慧工地架构建 筑 经 济2023年48全过程的精细化管控。3BIM
7、5D+智慧工地系统应用3.1优化方案建筑施工现场的信息量非常大，利用BIM5D+智慧工地系统信息化的优势进行方案优化是项目建设的重点。基于BIM技术的可视化、参数化、集成化、模拟化、可优化和可出图性等技术特性，结合云技术、大数据、物联网等先进技术手段，对项目的建筑设计、管线排布、机具布置等方案进行分析研究，可以不断根据项目的特点优化方案，由此提高施工现场的生产效率、管理水平和决策能力，实现项目的数字化、精细化、绿色化、智慧化生产和精益化管理。（1）深化设计方案。利用BIM模型复核深化图纸，完成各专业模型深化、碰撞检查、净高分析、导出二维图纸。累计解决碰撞点136余条、预留预埋问题28处、各专业
8、协调问题283处，其对机房的深化解决了后续设备、阀门实际安装的空间排布以及预留检修问题。应用BIM模型复核共计查找净高问题44处，设计出具变更及改单23条，并全部闭合解决。通过BIM技术调整管道路由，风管改至房间内排布，优化后净高3450mm，高出目标值250mm。（2）优化管线排布。项目现场容易因漏埋套管或者预埋位置不准确，造成管道或设备安装时凿墙钻洞，影响使用功能甚至破坏结构，留下质量隐患。前期利用BIM技术进行管线综合优化，提前确定洞口预留位置，有效避免后期安装施工对混凝土实体进行开洞凿除，节省人力物力资源投入，提高施工质量。（3）提高施工机械布置合理性。采用BIM技术完成三个地块的施工
9、机械布置，不同角度地模拟施工机械吊运情况，对施工机械平面布置中潜在的不合理布局进行分析。通过模拟方案比选，预控现场不利条件，排除不利因素，确保现场施工机械布置的合理性。3.2生产管理BIM5D+智慧工地系统的生产管理聚焦于项目的施工现场管理，结合项目多专业同时组织施工的特点，全面提升施工现场精细化管理要求，利用平台强大的协同性和可视化的优势，综合协调人工、机械、材料的协同作业，基于项目现场管理细度的单位、分部、分项工程开展计划管理。（1）BIM可视化交底。项目钢结构、地下管综节点复杂，并存在高支模、幕墙、深基坑施工工艺等，采用传统纸质版交底不直观，且效率低下。在施工前利用BIM技术建立复杂节点
10、模型、制作施工动画可视化施工交底，并在现场建立BIM样板墙，提高交底效率，保障现场施工有序进行。（2）塔吊信息化管理。项目吊装作业临近市政高压线，吊装过程中安全隐患极大，需采取有效措施设置塔吊禁行区及区域防碰撞保护，另外项目吊装任务重，需要对大型机械进行信息化管理；本项目11号地块工期紧、任务重，作为悬挑式卸料平台，可能面临超载坍塌等重大风险。通过给塔机加装各类传感器，在高压线位置设置塔吊禁行区及区域防碰撞保护，禁止塔吊大臂及其钢丝绳与四边形禁行区发生碰撞，为塔机提供安全运行保障，确保塔吊零 事故。第 44 卷第 5 期49（3）生产精细化管理。项目体量较大，现场施工人员及管理人员众多，项目管
11、理人员在进行任务派发和关键问题决策时，需要考虑的因素非常多。通过BIM技术进行施工段流水分区，将施工进度与BIM模型挂接，任务派发到进度填报跟踪系统，实现基于模型的可视化三级生产精细化管理。通过数字例会召开生产会议，对利用系统采集的劳动力、巡检的质量安全问题、材料的进场数据进行分析，辅助定位每周影响生产进度的关键问题，指导下一步决策。（4）施工进度实时更新。项目占地面积大，建筑单体多，现场施工管理人员难以掌控各单体、流水段的实施进度进展情况。利用项目BIM三维模型+视频监控+无人机+实时人数分析，实时了解现场施工及进度进展情况，通过系统来辅助上工人数纠偏，并结合视频监控查看现场劳动力分布状态，
12、指导现场人员调遣。在土方工程施工时，通过无人机倾斜摄影测量系统快速进行土方测算，为土方开挖进度管控提供有效依据。3.3安全管理项目的安全管理平台是通过BIM5D、AI识别、智慧监控、大数据、云技术等先进信息技术构建的建设工程项目安全管理体系，可以实现项目施工过程安全预警和风险评估，避免风险转化成隐患、防止隐患造成事故。项目工地现场的一线安全管理人员可以通过该模块进行安全教育以及实时监控，同时也为项目决策层提供了 一个智能化、可视化的安全监管决策平台。（1）安全教育。通过利用项目BIM模型基础平台和VR蛋椅，在项目部设立一个基于BIM-VR技术的虚拟体验区。安全管理人员利用项目BIM模型在电脑端
13、设置安全教育虚拟场景，施工作业人员通过佩戴VR眼镜坐在蛋椅上则可以零距离地真实体验安全情境模拟，有效提高了项目施工作业人员的安全意识，降低事故发生率，提升了安全教育的效果。（2）现场管理。利用BIM5D+智慧工地数据决策系统中的“智慧监控-AI预警中心”平台，通过AI识别和设备感应，平台将接收到的人员检测、设备运行可能存在安全隐患进行分析处理。当识别到未戴安全帽、高空作业未系安全绳、机具设备摆放不当等违规行为时，智能广播直接提示警告，并且将违规事件的照片、事件、地点、人员等信息发送至后台监测PC终端，同时将信息发送至安全管理人员的手机端APP。项目决策层则可以根据这些信息进行核实并提出整改措施
14、，对现场的安全问题形成闭环式的管理。日常还会通过设定定时安全广播，减少 人员现场值守频率，提高工人安全防控意识。“智慧监控-AI预警中心”平台见图2。（3）塔吊管控。利用BIM5D+智慧工地数据决策系统中的“数字工地塔吊检测”平台对塔机运行情况进行远程实时监控，完整显示设备运行记录、违规操作报警信息，及时制止塔司违章作业行为，减少安全风险发生概率。此外，“数字工地塔吊检测”平台还可以对塔吊的司机信息、塔吊信息、塔吊状态、环境状态等信息进行实时监控，让每一台塔吊的运行状态和操作情况直观地显示在后台管理界面，为项目管理人员对塔吊的安全运行监管提供有力的保障。“数字工地塔吊检测”平台见图3。3.4质
15、量管理BIM5D+智慧工地系统的质量管理平台将杨汉宁，等BIM5D+智慧工地系统构建研究与应用建 筑 经 济2023年50劳务信息、物资信息、安全信息、视频监控等多个环节的数据深度集成，建立质量管理数据库，并通过信息化手段实现质量管理业务智能化，让项目质量状况得以实时监控。此外，工地一线岗位人员利用手机APP端可以快速、及时上传现场的各项质量检查，利用PC端维护基础数据仓库，打印业务表单，进行安全数据分析等工作。（1）通过BIM5D+智慧工地实现质量管理在线化，日常通过手机记录巡检情况，发现问题后直接定位到BIM模型实际位置，实现问题快速跟踪，重点监管频繁发生的问题。项目管理人员通过平台进行指
16、标分析，查看问题整改细节，并作为对分包评比依据，通过实测实量报验快速准确，减负提效，保障项目过程中的质量把控真实有效。（2）应用智能硬件进行日常工序报验工作，测量房间开间进深、房屋面积、层高、门窗洞口尺寸等项目。通过大数据、移动互联网、智能硬件结合的方式，改进项目实测实量的方法。不仅提升精度准度和使用便捷程度，同时还可以将数据从现场实时同步到内部质量管理图2“智慧监控-AI预警中心”平台图3“数字工地塔吊检测”平台第 44 卷第 5 期51系统，根据不同的测量项展示数据对应部位，自动判断合格情况，自动计算合格率，快速准确，减负提效。3.5技术管理项目的技术管理平台以BIM技术为驱动，在智慧技术的支持下，建立一个集BIM模型、图纸管理、方案设计为一体的策划和执行管理系统。系统可以以饼状图、柱状图、折线图等形式直观地展示项目各项技术管理要素，通过对现场情况的综合分析和直观展示，减少因技术原因导致的工程问题，从而提升施工技术整体水平，达到降本增效的效果。（1）助力绿色文明施工。项目临近湿地公园、学校旁，属于地方政府重点监管区域，绿色文明施工要求高，并且根据业主绿建三星目标，项目需创绿色文明施
