基于BIM的高速公路建设管理数字协同应用实践.pdf

技术 窑 应用科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 25 期基于 BIM 的高速公路建设管理数字协同应用实践周星宇1，周建光2，姚建明2，魏琛宇2，王云轩1*（1.华设设计集团股份有限公司，南京 210014；2.苏州交投建设管理有限公司，江苏 苏州 215000）为解决高速公路建设管理过程中信息共享程度低，现场工程数据种类多管理难度大，数据呈现不直观，管理分析决策难等问题，通过建立统一的 BIM+GIS建设管理协同平台，编制基础数据和平台接口标准，实现数据互联互通，依托 BIM+GIS 技术的可视化特性，借助人脸识别、电子签名等信息化技术，提升项目管理和决策水平。1工程建设管理数字协同应用现状分析1.1建设管理系统多而散业务整合难在高速公路建设管理过程中，由于参建单位多，业务系统多，产品形式各异，无法将各个系统有效地串联起来，多种业务模式的信息处理和数据整合无法实现，阻碍了多专业的协同管理。1.2纸质资料难传递建养数据分离纸质介质不能实现信息的高效流转，阻碍建养数据一体化应用。由于公路工程项目周期长、交接单位和部门多，项目纸质档案资料管理存在归档不及时、不规范、不真实，数据难共享，以及重复利用难等问题，导致建养数据分离。1.3业务管理深度不一致业务联动难在传统项目管理模式下，项目以任务为中心进行管理，并分解为若干个子任务，各子任务又需按不同分解方式对工程进行拆分。因此，基于 BIM 进行项目管理时，由于业务管理深度不一致，存在信息模型无法适应于项目管理需要的状况。1.4硬件品类多系统接入无统一的标准设备数据联网，是一个动态的数据上行和下行交互的过程，因而对于物联网的数据接入也提出了多样化挑战。目前很多数据采集设备接入信息化平台时，没有统一的接口及数据交换标准作为指导，存在很大的不确定性。2BIM技术应用分析2.1BIM 技术应用BIM 技术能够整合复杂公路工程建设管理项目生命全周期内所有工程管理信息，通过可视化处理后可进行有效共享与传递，有助于项目的统一管理，进而实第一作者简介：周星宇（1994-），男，硕士，助理工程师。研究方向为交通数字化。*通信作者：王云轩（1993-），男，硕士，工程师。研究方向为交通数字化。摘要：为解决高速公路建设项目多业务整合难、跨阶段数据传递难、管理单元统一难、软硬件接口统一难等问题，依托苏台高速公路七都至桃源段工程，通过开展多业务平台集成方式、全生命期基础数据标准、管理单元划分模式、软硬件接口标准以及基于BIM+GIS 的数字化平台等方面的深度研究，进而为打通建设管理过程中的各个环节以及实现业务高效协同提供有效的解决途径。关键词：BIM+GIS；公路工程；数字化管控平台；项目管理；业务协同中图分类号院TU17文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤25-0167-04Abstract:In order to solve the problems of multi-service integration,cross-stage datatransmission,management unitunification and software and hardware interface unification of expressway construction projects,relying on the project from Qidu toTaoyuan of Su-Tai Expressway,this paper carries out in-depth research on multi-service platform integration mode,whole-lifebasic data standard,management unit division mode,software and hardware interface standard and digital platform based on BIM+GIS.Furthermore,it provides an effective solution to get through all aspects of the construction management process and toachieve efficient coordination of business.Keywords:BIM+GIS;highway engineering;digital management and control platform;project management;business coordinationDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.25.041167-2023 年 25 期技术 窑 应用科技创新与应用Technology Innovation and Application现协助项目优化设计，指导施工，便利运维，高效提升项目实施品质1。2.2BIM 技术在工程建设项目中的应用现状随着数字化进程不断推进，BIM 技术已在公路工程建设管理项目的数据建设与应用的过程中发挥出重要性能，但由于 BIM 技术在使用时一般需借助专业的平台完成数字化信息的全生命周期贯穿，使得工程中BIM 应用的范围较为局限，在一定程度上阻碍了 BIM技术在公路工程项目中的协同应用与发展。3基于BIM的项目建设管理数字协同应用平台3.1多业务平台集成3.1.1“1+N”多平台集成多业务平台拟采取“1+N”集成模式，其中“1”是BIM+GIS 全过程管控平台为 1 个中心的数据聚合平台，用于汇总项目投资、进度、质量等要素信息。“N”代表多个业务系统，如项目管理系统、梁场管理系统、试验室管控系统等，如图 1、图 2 所示。图 1数字化平台系统集成界面图 2平台功能分区3.1.2认证共享机制认证共享机制的研究主要体现在单点登录（SingleSign On），简称为 SSO。SSO 是在多个应用系统中，用户只需要登录 1 次就可以访问所有相互信任的应用系统。这为多系统集成提供安全统一的账号管理。3.2统一标准3.2.1全生命期基础数据标准要实现全生命期的数据共享，需要构建以基础数据标准作为支撑的标准化数据库。依托基础数据标准，通过物联网设备进行数据传输、业务系统进行数据对接，以及工程人员进行数据填报的方式汇总项目全过程数据。数据在工程项目数字化平台中进行整合管理，最后以标准数据库的方式向养护部门进行交付。3.2.2管理单元划分标准1）工程管理最小单元。传统项目管理模式中项目以任务为中心进行管理，并分解为若干个子任务，各子任务又将根据管理需要按不同分解方式对工程进行拆分，拆分管理单元各异。因而需统一以上业务管理的最小单元，为实现业务协同提供条件，如图 3 所示。2）EBS 与 WBS 映射关系。通过研究模型与施工流水段、材料进场实际分段的关联映射问题，保证所有工序通过“组合”或单独与某一模型构件进行关联，即工程业务管理单元的 WBS 编码与 BIM 构件的 EBS 编码的一一对应关系，进而为基于 BIM 模型实现业务数据的同步提供条件，如图 4 所示。图 3统一各业务最小单元图 4WBS 与 EBS 编码建立映射关系3.2.3软硬件接口标准1）数据格式与接口类型。以 BIM+GIS 平台为聚合中心，集成各个业务平台以及外部硬件采集设备的信息，应支持包括但不限于 JSON、XML、YAML、文本等数据交换格式，让数据在不同系统间能够顺畅地流转和调用，同时对外提供开放统一的 API 接口环境，帮助使用者访问不同平台的数据和资源。2）数据接入方式。在万物互联阶段，随着硬件品类的增加，其数据接入方式也各不相同，有从其他智慧工168-技术 窑 应用科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 25 期地管理系统共享同步的，有采用 HTTP、SOCKET 等互联网通信协议进行网络传输等等，需要进行接入方式的统一，进而标准规范外部数据的接入工作。每个项目要有且仅有一个自己唯一的域名（或 ip 地址）+端口。3.3平台主要功能将 BIM 模型与工程建设各管理要素进行关联，提取投资、进度、成本、质量等关键信息，通过可视化形象表达项目的总体进展、存在问题以及发展趋势，实现对项目建设过程的一体化管控，为项目管理者提供项目决策支撑。3.3.1设计管理将最终交付的施工图图纸电子化，按照专业进行拆分方便查阅。同时把日常用到的工程量汇总统一管理，做到随用随查，如图 5 所示。图 5设计管理3.3.2前期管理前期手续主要是实现按阶段管理项目的批复、专题、协议、会议纪要等内容，方便后期追溯和文件查询，如图 6 所示。图 6前期管理3.3.3项目风采项目风采主要展示重大活动纪实报道、标准化的施工交底、安全管理、品质工程和科技创新等相关制度如图 7 所示。3.3.4投资管理按照总体和标段展示投资、计量支付、建安费的完成情况，方便管理者对整个项目的资金使用情况有更精细化地把控，如图 8 所示。3.3.5合同管理针对合同实现按类管理，并实时显示已签合同数量和金额。在变更管理中主要实现变更台账按标段进行统计汇总，如图 9 所示。图 7项目风采图 8投资管理图 9合同管理3.3.6进度管理按标段展示实体构件的总工程量、本周完成和累计完成情况，更加直观了解项目总体完成情况，如图10 所示。图 10进度管理3.3.7安全管理通过智能感知设备采集人、机、料、法、环等数169-2023 年 25 期技术 窑 应用科技创新与应用Technology Innovation and Application据，并通过可视化的手段实时展示，对于关键部位的具体情况，通过快速定位全面掌握现场情况，如图 11所示。图 11安全管理3.3.8质量管理分别从施工方和中心试验室汇总材料及实体检测情况，通过在线查看检验的报告单，方便对质量问题进行实时追溯，如图 12 所示。图 12质量管理3.3.9数字党建展现苏台高速各个党支部党建工作风采以及党建工作推进情况，如图 13 所示。图 13数字党建3.3.10智慧梁场通过 BIM、IoT 物联网、大数据分析等技术的综合应用，实现预制厂内各分项数据的可视化；同时依托数字孪生系统可进行多方位的宣传展示，如图 14所示。图 14智慧梁场3.3.11征地拆迁基于倾斜摄影技术将真实的三维地理信息环境虚拟化，对拟建交通工程项目占用土地情况及地面建筑物、附着物等进行可视化展示，同时将用地核查信息与GIS、征拆构筑物 BIM 模型进行关联，实现征拆计划及进度的管理、征拆过程资金实时动态管理，进而达到提高征拆工作管理效率的目标，如图 15 所示。渊a冤三维征拆管理渊b冤征拆情况一览表图 15征拆管理4结束语通过 BIM+GIS 技术聚合，建立工程建设项目参建单位统一的 BIM+GIS 建设管理协同平台，实现数据互联互通。在促进项目管理标准化、协同化的同时达到减少管理层级，提升管理效率，也为基于 BIM 的高速公路建设管理数字协同应用提供了有效解决方案。参考文献院1 贺晓钢，黄志宏，敖翔，等.基于 GIS+BIM 融合的建设工程项目数字化管理平台研究与应用J.水利规划与设计，2021（10）：5.170-