基于BIM技术的装配式建筑工程信息化管理平台.pdf

收稿日期：2023-04-14作者简介：王茂忠（1985），男，甘肃省会宁县人，工程师，研究方向：建筑工程。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基于 BIM 技术的装配式建筑工程信息化管理平台王茂忠（兰州市城市建设设计院铜城分院，甘肃兰州730000）摘要院本文以某装配式建筑工程项目为例袁对工程信息化管理平台展开设计研究遥 设计信息化管理平台架构袁明确平台由上到下依次为数据层尧逻辑层尧程序应用层尧操作层遥 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袁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遥 使用 3D 扫描技术与 BIM 技术袁构建装配式建筑工程结构模型曰使用二维码技术袁进行装配式建筑工程预制构件的跟踪管理曰使用 EBIM 等移动终端进行构件吊装与安装状态的跟踪与更新袁完成构件现场信息的更新后袁生成构件现场安装表袁实现构件现场安装深化设计与信息化管理遥 结果表明院设计平台可以在提高工程施工质量尧降低装配式建筑构件安装误差的同时袁解决施工中构件与机械存在的空间方面冲突问题袁避免工程施工进度受到返工尧变更等影响遥关键词院BIM 技术曰工程结构模型曰管理平台曰信息化曰建筑工程曰装配式中图分类号院TU756文献标识码院A文章编号院圆园怨远-2118渊2024冤01-0112-05Prefabricated Construction Engineering Information ManagementPlatform Based on BIM TechnologyWANG Maozhong（Tongcheng Branch of Lanzhou City Urban Construction Design Institute，Lanzhou Gansu730000，China）Abstract：This article takes a prefabricated construction project as an example to conduct design research on theengineering information management platform.Design an information management platform architecture that clear原ly defines the platform as the data layer，logic layer，program application layer，and operation layer from top tobottom.To ensure that the developed information management platform plays its expected role in practical applica原tions，the Intel Core desktop CPU processor is chosen as the core processor of the platform.Using 3D scanningtechnology and BIM technology to construct prefabricated building engineering structural models，and using QRcode technology to track and manage prefabricated components in prefabricated construction projects，and usemobile terminals such as EBIM to track and update the status of component hoisting and installation，after updat原ing the on-site information of components，generate a component installation table to achieve detailed design andinformation management of component on-site installation.The results show that the design platform can improvethe quality of engineering construction，reduce the installation errors of prefabricated building components，andsolve 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 engi原neering；prefabricated姻施工技术与管理第 9 卷第 1 期 2024 年 2 月DOI：10.3969/j.issn.2096-2118.2024.01.027图 1信息化管理平台架构的建设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，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。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 18。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：y=NN 跃 n移h（N）x（t-N）（1）序号参数取值1品牌英特尔2尺寸/mm37.5伊37.53前端总线频率/（GT s-1）84功率/W655CPU 系列7th Generation Intel Core i56核心数量/个47处理器位数648一级缓存/二级缓存6 MB Intel Smart Cache表 1平台处理器技术参数数据层逻辑层应用层操作层BIM 模型、施工管理、业务数据B/S（浏览器/服务器）M/S（移动端/服务器）中间件平台功能模块终端客户群业主管理人员设计人员施工管理人员BIM 技术人员监理人员第 1 期王茂忠院基于 BIM 技术的装配式建筑工程信息化管理平台图 2基于 BIM 技术的装配式建筑工程结构模型构建式（1）中：y 为采集图像与数据的均值化处理；h 为测绘高度，m；n 为拓展数据；N 为原始数据；x 为拓展记录；t 为采样时刻点，s。对此过程进行描述见图 211。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，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，减少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，对工程项目人力和参数盖梁预制混凝土立柱-95 预制混凝土立柱-96CUIO9776f839c27aaa9c27aaa墩台号JW-95JW-95JW-96栓台号C30C40C40里程桩号K15+10K15+110K15+10长/mm74.156.636.63宽/mm2.1031.8235.63体积/m32 649.811 141.081 263.93表 2构件现场安装3D 扫描点云对齐点云整理噪声处理图像填补边界修补多边形编辑特征识别边界构造面片组织CAD 成型第 9 卷材料进行动态调配，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 m2，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，每栋建筑的结构相同，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%，整体装配率跃50%。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约允许偏差，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，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。参考文献1何利，舒刚，冯川，等.创新质量管理铸造品质工程镇广高速公路建设施工自检管理机制探索与实践J.交通企业管理，2023，38（2）：24-26.2李雪.新型绿色环保建筑材料对建筑工程造价管理的影响及应对措施研究J.陶瓷，2023（2）：182-184.3张雅文.基于 AHP 的水利信息化项目风险管理研究以某引黄灌区农业节水工程信息化项目为例J.工程技术研究，2023，8（1）：124-126.4于利贤，吴振全.信息化系统在全过程工程咨询中的应用以某银行建设项目为例J.项目管理技术，2023，21（1）：26-29.5曹庆伟.“互联网+”背景下建筑企业加强工程项目管理信息化建设的路径探讨J.企业改革与管理，2022（23）：65-66.6宋哲旭，刘霖.数字签名在海上油气工程建设项目档案信息化管理中的应用J.中国石油和化工标准与质量，2022，42（22）：73-77.7李彬，王璐，梁丽瑄.利用移动开放信息化平台开展水利工程运行管理标准化工作的研究与应用J.水利技术监督，2022（11）：71-73.8施轩，田春，杨严，等.基于二维码和信息化平台的天府国际机场市政工程机械设备管理应用J.四川建筑，2022，42（S1）：172-173.9吴真真，唐超，杨晓飞.基于深度学习的视频识别及动态监测技术应用以轨道交通建设工程为例J.测绘通报，2022（9）：23-28.10毛成坤.建设人防工程档案信息化管理系统的重要性研究基于 ArcGIS 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个城市住房城乡建设部门有关负责同志参加会议。与会代表实地观摩福州市滨海双龙新居保障性住房项目，听取福州市推进保障性住房建设的经验介绍。在保障对象上，从解决困难工薪收入群体住房问题入手，逐步将保障范围扩大到整个工薪收入群体；在以需定建上，按照“分类建档、有序保障”原则，建立保障对象轮候库，组织公开认筹，提前锁定购买群体；在用地保障上，突出盘活存量、交通便利、配套完善、职住平衡；在资金监管上，组建国有企业专职承担开发任务，确保资金封闭运行，开发资金实行三方监管，强化开发资金全额监管、专款专用；在配售价格上，坚持“保本微利”，保障性住房用地选址在坚持突出交通便利、配套完善、新区布局的前提下，优先安排征迁难度小、土地成本相对较低的成熟地块，进一步降低保障性住房楼面地价，保障性住房项目单价约为同地段商品住房的45%左右；在工作机制上，简化审批流程，并联开展项目方案设计、规划、预审、立项等工作。会议指出，规划建设保障性住房，是在新形势下适应中国式现代化建设新要求，完善住房制度和供应体系、重构市场和保障关系的一项重大改革，对于解决工薪收入群体住房困难、促进经济发展、改善城市面貌具有重要作用。各地要进一步提高政治站位，深刻认识推进保障性住房建设对于构建房地产发展新模式的重要意义。加大保障性住房建设和供给，有利于完善“保障+市场”的住房供应体系，保障性住房满足工薪收入群体刚性住房需求，商品住房满足城乡居民改善性住房需求，不断满足人民群众对住房的多样化、多元化需求。会议强调，在保障性住房建设中，各地要合理确定保障范围和准入条件，对社会公布，建立常态化受理机制，将符合条件的工薪收入群体纳入轮候库，在合理轮候期内予以保障。要以编制住房发展规划为抓手，完善“保障+市场”的住房供应体系，建立“人、房、地、钱”要素联动新机制，将保障性住房建设作为住房发展规划的重要内容，根据保障性住房需求，科学确定保障性住房发展目标，以人定房，以房定地、以房定钱。要探索建立保障性住房房屋体检、养老、保险三项制度，为房屋提供全生命周期安全保障。要选择部分保障性住房项目作为示范工程，以绿色、低碳、智能、安全为目标，打造“好房子”样板，让人民群众的居住生活更加舒适美好。会议要求，各地要抓制度建设，尽快出台地方实施意见及配套办法，加快完善“1+N+X”的政策体系。要抓项目开工，对第一批已经确定的项目倒排工期，挂图作战，确保按时开工，如期交付。要抓第二批项目筹备，加快形成“实施一批、储备一批、谋划一批”的项目滚动推进机制，持续做好项目谋划和储备。要抓配套政策落地，落实好中央补助资金、专项债券、商业配套贷款和税费优惠等支持政策。（有修改）来源院中华人民共和国住房和城乡建设部网站住建部保障性住房建设工作现场会在福州市召开效节水农业管理模式研究J.中国农业综合开发，2022（5）：30-34.13苏霞，张晶晶，张炜光，等.装配式建筑工程项目风险审计研究以国家电网雄安朱河变电站为例J.会计之友，2022（8）：132-139.14郑宁，梅传贵，陈翔，等.基于集群管理模式的江港堤防水利工程综合管理平台的建设J.水利技术监督，2022（2）：59-63，84.15徐礼长.高校电子信息与物联网工程实验教学中心信息化管理实践J.电子元器件与信息技术，2022，6（1）：36-37.编辑院杨洋第 9 卷