基于BIM+數(shù)字孿生技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目中搭建綠色智慧管理系統(tǒng)

    摘要：近幾十年來(lái)，人類活動(dòng)的急速增長(zhǎng)，對(duì)自然資源的消耗和環(huán)境的影響越來(lái)越明顯，所有人類活動(dòng)中，建筑業(yè)的發(fā)展對(duì)自然資源和環(huán)境的影響尤其明顯。于是，綠色施工、智慧環(huán)保、綠色建造的理念逐步深入人心，從設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)營(yíng)，人們都在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，來(lái)減少建筑活動(dòng)對(duì)資源和環(huán)境的不利影響。

    綠色施工技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用雖已經(jīng)開(kāi)展多年，也取得了很多成就。然而，綠色施工并非一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中需要投入一定數(shù)量的專業(yè)人員來(lái)進(jìn)行策劃和實(shí)施，往往由于專業(yè)管理人員配置不到位，兼職且不夠?qū)�業(yè)，使得綠色施工效果大打折扣。本文介紹總結(jié)了建筑工程項(xiàng)目綠色施工中運(yùn)用到的一些數(shù)字孿生三維可視化智慧管理技術(shù)，其大大減輕了施工管理人員的負(fù)擔(dān)，有效的填補(bǔ)了諸多管理漏洞，使得綠色施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步得到了落實(shí)，可以為后續(xù)類似的工程實(shí)施，提供相應(yīng)參考。

    1 、前言

    當(dāng)前，越來(lái)越多的建筑施工項(xiàng)目引入了智慧工地管理平臺(tái)，輔助項(xiàng)目進(jìn)行項(xiàng)目管理活動(dòng)，但是，大部分側(cè)重于安全管理，比如：基坑監(jiān)測(cè)、塔吊安全監(jiān)測(cè)、臨時(shí)用電安全監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等，很多智慧工地管理平臺(tái)也有綠色施工的內(nèi)容，但僅限于環(huán)境保護(hù)方面的揚(yáng)塵和噪聲監(jiān)測(cè)，比較簡(jiǎn)單。總之，智慧建造還有很大的空間需要我們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和深入研究應(yīng)用。本項(xiàng)目通過(guò)開(kāi)展綠色施工，并基于項(xiàng)目部智慧管理平臺(tái)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)拓展，豐富了管理平臺(tái)中綠色施工管理方面的內(nèi)容，使之涵蓋綠色施工中“四節(jié)一環(huán)�！比�部因素，應(yīng)用過(guò)程中，不斷優(yōu)化和改進(jìn)，總結(jié)出了一些綠色施工智慧管理技術(shù)，利用該技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)收集和分析、評(píng)價(jià)，然后改進(jìn)綠色施工措施，使項(xiàng)目的施工達(dá)到了綠色施工示范項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字孿生技術(shù)智慧管理在綠色施工中初步取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果。

    2、 綠色數(shù)字孿生技術(shù)施工智慧管理應(yīng)用

    基于總承包管理模式，以BIM+3DGIS應(yīng)用為基礎(chǔ)的數(shù)字孿生技術(shù)智慧管理建造，在施工階段綠色施工過(guò)程中的應(yīng)用點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下不同施工階段的綜合應(yīng)用方面。通過(guò)案例分析，選取典型的應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用介紹。大大減輕管理人員的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)也達(dá)到各項(xiàng)綠色施工指標(biāo)。

    2.1環(huán)境管理

    施工階段環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)在于揚(yáng)塵、噪聲、污水排放、建筑垃圾控制和處理，智慧管理的技術(shù)要點(diǎn)就是進(jìn)行揚(yáng)塵、噪聲的在線監(jiān)測(cè)、記錄和反饋，以觸發(fā)和啟動(dòng)降塵設(shè)備投入運(yùn)行以及降噪設(shè)施的投入，對(duì)于污水排放PH值和建筑垃圾產(chǎn)生的數(shù)量進(jìn)行數(shù)據(jù)收集記錄和分析，以便及時(shí)采取調(diào)整措施，達(dá)到預(yù)定環(huán)保指標(biāo)。

    1）揚(yáng)塵、噪聲在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)噴淋

    土方施工是揚(yáng)塵和噪聲污染的主要階段，將揚(yáng)塵、噪聲在線監(jiān)測(cè)，塔吊、圍擋自動(dòng)噴淋，車(chē)輛自動(dòng)沖洗平臺(tái)記車(chē)輛抓拍系統(tǒng)集成于智慧工地管理平臺(tái)綠色施工模塊中環(huán)境保護(hù)項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)塵、和噪聲自動(dòng)控制，并達(dá)到了控制指標(biāo)，同時(shí)生成相應(yīng)記錄和報(bào)表。

    2）污水排放及垃圾處理記錄

    施工污水排放定期檢測(cè)的PH值，各類建筑垃圾產(chǎn)生數(shù)據(jù)，通過(guò)手機(jī)App終端錄入平臺(tái)，生成污水排放檢測(cè)記錄和建筑垃圾處理記錄，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析反饋結(jié)果。

    2.2節(jié)材與材料資源管理

    節(jié)約材料是綠色施工的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，除了從預(yù)先策劃好的一些技術(shù)措施方面節(jié)約材料，關(guān)鍵是如何通過(guò)嚴(yán)格精細(xì)的管理，來(lái)使得這些措施精準(zhǔn)實(shí)施，這方面需要做大量的工作，智慧工地管理平臺(tái)設(shè)計(jì)管理和物資管理模塊可以很好的幫助解決施工優(yōu)化，減輕限額領(lǐng)料，材料出庫(kù)入庫(kù)的管理負(fù)擔(dān)，從而控制了材料的損耗率，達(dá)到節(jié)材效果。

    1）設(shè)計(jì)管理

    在智慧工地管理平臺(tái)中開(kāi)發(fā)了設(shè)計(jì)管理模塊，通過(guò)自動(dòng)排磚、管線綜合碰撞檢查及優(yōu)化、裝修樣板建模等BIM深化設(shè)計(jì)工作，最大程度的優(yōu)化和節(jié)約材料的用量，并將優(yōu)化內(nèi)容和成果導(dǎo)入該模塊，各相關(guān)人員通過(guò)電腦或手機(jī)終端APP隨時(shí)學(xué)習(xí)和查看，并用來(lái)對(duì)工人進(jìn)行交底。

    2）物資管理

    在智慧工地管理平臺(tái)中開(kāi)發(fā)了物資管理模塊，導(dǎo)入材料采購(gòu)計(jì)劃、鏈接自動(dòng)過(guò)磅系統(tǒng)、材料出入庫(kù)、余料處理等數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，輸出節(jié)材與材料資源利用效果評(píng)價(jià)報(bào)表，提供項(xiàng)目部進(jìn)行對(duì)比檢查和決策，如果出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)時(shí)，及時(shí)調(diào)整節(jié)材措施。該模塊幫助項(xiàng)目部減少了大量數(shù)據(jù)錄入和記錄工作，精準(zhǔn)地記錄了進(jìn)場(chǎng)物資和余料處理的數(shù)量，通過(guò)對(duì)比采購(gòu)計(jì)劃、實(shí)際進(jìn)場(chǎng)數(shù)量和余料處理數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)的計(jì)算出材料的實(shí)際損耗率，回收來(lái)利用率，從而得出節(jié)材指標(biāo)達(dá)到綠色施工的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提供了建筑垃圾處理的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

    2.3節(jié)水與節(jié)能管理

    智慧工地管理平臺(tái)中的資源管理模塊，包含了雨水收集循環(huán)利用系統(tǒng)、自動(dòng)洗車(chē)及抓拍系統(tǒng)和智能水電管理系統(tǒng)。大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)水電管理的自動(dòng)化程度，有效的提高了節(jié)水和節(jié)能效果。

    1）雨水收集循環(huán)利用

    雨水回收系統(tǒng)采用自動(dòng)調(diào)壓變頻控制，自動(dòng)補(bǔ)水和遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少了水電維護(hù)人員啟停水泵和補(bǔ)水等工作量。

    2）自動(dòng)洗車(chē)及抓拍系統(tǒng)

    自動(dòng)洗車(chē)臺(tái)設(shè)置傳感器，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入洗車(chē)臺(tái)時(shí)，傳感器感應(yīng)信號(hào)觸發(fā)沖洗水泵啟動(dòng)進(jìn)行沖洗，車(chē)輛沖洗完畢離開(kāi)洗車(chē)臺(tái)后，水泵自動(dòng)關(guān)閉，車(chē)輛沖洗抓拍系統(tǒng)則用來(lái)監(jiān)控車(chē)輛滿足最少?zèng)_洗時(shí)間，且隨時(shí)可以調(diào)取視頻影像。

    3）智能水電管理系統(tǒng)

    智能水電管理系統(tǒng)包括智能配電箱、智能水表，實(shí)現(xiàn)用水用電量，電壓、水壓狀態(tài)等遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程監(jiān)控及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，形成水電消耗臺(tái)賬及節(jié)水節(jié)能效果評(píng)價(jià)報(bào)表，大大節(jié)約了水電管理人員的工作量，同時(shí)搜集的數(shù)據(jù)更全面更精準(zhǔn)。

    2.4 節(jié)地與施工用地保護(hù)：

    施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地較為狹小，合理的利用施工場(chǎng)地是項(xiàng)目施工的關(guān)鍵。利用BIM技術(shù)分不同施工階段對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行規(guī)劃布置，并在施工過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證施工場(chǎng)地得到充分利用。利用BIM+3DGIS 技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地布置，更形象更直觀，同時(shí)易于計(jì)算臨時(shí)設(shè)施的工作量，從而利于快速正確的做出決策。

    3、結(jié)論

    項(xiàng)目綠色施工過(guò)程中，多項(xiàng)綠色施工措施采用了數(shù)字孿生技術(shù)智慧管理，這些技術(shù)成功運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)，先進(jìn)又實(shí)用，在節(jié)能環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻的情況下，解決了綠色施工管理人員配置不到位造成的綠色施工實(shí)施效果不佳的問(wèn)題。該綠色施工智慧管理技術(shù)現(xiàn)已順利應(yīng)用于實(shí)踐，通過(guò)該技術(shù)收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工改進(jìn)，使項(xiàng)目的施工達(dá)到了綠色施工示范項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，智慧管理數(shù)字孿生技術(shù)在綠色施工中初步取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果，值得在類似的綠色施工示范工程中推廣。