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

    摘要：近幾十年來，人類活動的急速增長，對自然資源的消耗和環(huán)境的影響越來越明顯，所有人類活動中，建筑業(yè)的發(fā)展對自然資源和環(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)計到施工再到運(yùn)營，人們都在開發(fā)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，來減少建筑活動對資源和環(huán)境的不利影響。

    綠色施工技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用雖已經(jīng)開展多年，也取得了很多成就。然而，綠色施工并非一項簡單的工作，實際執(zhí)行過程中需要投入一定數(shù)量的專業(yè)人員來進(jìn)行策劃和實施，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，可以為后續(xù)類似的工程實施，提供相應(yīng)參考。

    1 、前言

    當(dāng)前，越來越多的建筑施工項目引入了智慧工地管理平臺，輔助項目進(jìn)行項目管理活動，但是，大部分側(cè)重于安全管理，比如：基坑監(jiān)測、塔吊安全監(jiān)測、臨時用電安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控等，很多智慧工地管理平臺也有綠色施工的內(nèi)容，但僅限于環(huán)境保護(hù)方面的揚(yáng)塵和噪聲監(jiān)測，比較簡單�？傊�，智慧建造還有很大的空間需要我們進(jìn)一步開發(fā)和深入研究應(yīng)用。本項目通過開展綠色施工，并基于項目部智慧管理平臺進(jìn)行了開發(fā)拓展，豐富了管理平臺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)通過數(shù)據(jù)收集和分析、評價，然后改進(jìn)綠色施工措施，使項目的施工達(dá)到了綠色施工示范項目標(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程中的應(yīng)用點，主要體現(xiàn)在以下不同施工階段的綜合應(yīng)用方面。通過案例分析，選取典型的應(yīng)用點進(jìn)行應(yīng)用介紹。大大減輕管理人員的工作負(fù)擔(dān)，同時也達(dá)到各項綠色施工指標(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)要點就是進(jìn)行揚(yáng)塵、噪聲的在線監(jiān)測、記錄和反饋，以觸發(fā)和啟動降塵設(shè)備投入運(yùn)行以及降噪設(shè)施的投入，對于污水排放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)測及自動噴淋

    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，塔吊、圍擋自動噴淋，車輛自動沖洗平臺記車輛抓拍系統(tǒng)集成于智慧工地管理平臺綠色施工模塊中環(huán)境保護(hù)項，實現(xiàn)了揚(yáng)塵、和噪聲自動控制，并達(dá)到了控制指標(biāo)，同時生成相應(yīng)記錄和報表。

    2）污水排放及垃圾處理記錄

    施工污水排放定期檢測的PH值，各類建筑垃圾產(chǎn)生數(shù)據(jù)，通過手機(jī)App終端錄入平臺，生成污水排放檢測記錄和建筑垃圾處理記錄，并通過數(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也是難點，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)鍵是如何通過嚴(yán)格精細(xì)的管理，來使得這些措施精準(zhǔn)實施，這方面需要做大量的工作，智慧工地管理平臺設(shè)計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，材料出庫入庫的管理負(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)計管理

    在智慧工地管理平臺中開發(fā)了設(shè)計管理模塊，通過自動排磚、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)人員通過電腦或手機(jī)終端APP隨時學(xué)習(xí)和查看，并用來對工人進(jìn)行交底。

    2）物資管理

    在智慧工地管理平臺中開發(fā)了物資管理模塊，導(dǎo)入材料采購計劃、鏈接自動過磅系統(tǒng)、材料出入庫、余料處理等數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，輸出節(jié)材與材料資源利用效果評價報表，提供項目部進(jìn)行對比檢查和決策，如果出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)時，及時調(diào)整節(jié)材措施。該模塊幫助項目部減少了大量數(shù)據(jù)錄入和記錄工作，精準(zhǔn)地記錄了進(jìn)場物資和余料處理的數(shù)量，通過對比采購計劃、實際進(jìn)場數(shù)量和余料處理數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)的計算出材料的實際損耗率，回收來利用率，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)、自動洗車及抓拍系統(tǒng)和智能水電管理系統(tǒng)。大大提高了施工現(xiàn)場臨時水電管理的自動化程度，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)采用自動調(diào)壓變頻控制，自動補(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）自動洗車及抓拍系統(tǒng)

    自動洗車臺設(shè)置傳感器，當(dāng)車輛進(jìn)入洗車臺時，傳感器感應(yīng)信號觸發(fā)沖洗水泵啟動進(jìn)行沖洗，車輛沖洗完畢離開洗車臺后，水泵自動關(guān)閉，車輛沖洗抓拍系統(tǒng)則用來監(jiān)控車輛滿足最少沖洗時間，且隨時可以調(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)控及無線數(shù)據(jù)傳輸，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，形成水電消耗臺賬及節(jié)水節(jié)能效果評價報表，大大節(jié)約了水電管理人員的工作量，同時搜集的數(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)場場地較為狹小，合理的利用施工場地是項目施工的關(guān)鍵。利用BIM技術(shù)分不同施工階段對施工現(xiàn)場進(jìn)行規(guī)劃布置，并在施工過程中進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，保證施工場地得到充分利用。利用BIM+3DGIS 技術(shù)進(jìn)行場地布置，更形象更直觀，同時易于計算臨時設(shè)施的工作量，從而利于快速正確的做出決策。

    3、結(jié)論

    項目綠色施工過程中，多項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，先進(jìn)又實用，在節(jié)能環(huán)保形勢嚴(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施效果不佳的問題。該綠色施工智慧管理技術(shù)現(xiàn)已順利應(yīng)用于實踐，通過該技術(shù)收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、評價和指導(dǎo)現(xiàn)場施工改進(jìn)，使項目的施工達(dá)到了綠色施工示范項目標(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際應(yīng)用效果，值得在類似的綠色施工示范工程中推廣。