CN109460947B - 基于bim+gis技术的公路工程工序报验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统，包括以下模块：a、工程质检规则库模块；b、BIM模型集成模块；c、原始数据自动采集模块；d、数据智能分析与管理模块；e、工序报验流程审批模块；f、质检资料智能生成模块；g、质量问题预警与追溯模块。本发明优点在于通过以BIM+GIS技术为基础，依托大数据、云计算、无线通信及物联网等最新的计算机及通信技术实现了施工放样数据、施工记录数据和试验数据的实时采集、整理与智能分析，实现了工序报验质检结论智能评定、质检资料的自动生成和归档；提高了工序报验的及时性和准确性，推进施工标准化、规范化，节约人力财力。

Description

基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统

技术领域

本发明涉及工程项目管理信息化与智能化领域，尤其是涉及基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统。

背景技术

公路工程施工过程中的工序报验环节贯穿于项目建设过程的始终，是工程质量控制的最小单元，同时也是工程分项工程、分部工程、单位工程乃至整个项目质量管理的基础。工序报验环节质量控制的优劣、施工记录及质检数据收集的难易程度与关联关系、质检资料的详实程度以及整个过程的报告审批签证方式，直接影响着整个工程项目的进度、质量、安全和环保等项目管理的方方面面，所以做好工序报验这个环节的工作，是公路工程项目管理的重点和难点。

目前，国内外公路工程建设工序报验过程的数据收集与计算整理、质检资料填写与分类归档仍采用人工手动方式，质量检验评定仍以监理和质量负责人员人工核对规范及标准为主。这不仅大大增加了工序报验过程中的人力、物力、财力和时间的消耗，而且由于人的参与，也会不可避免的出现类似计算、统计和分析等各类错误。另外，在工程建设阶段形成了很多“信息孤岛”，使得质检过程中形成的各种有用的数据信息无法在各相关单位之间有效的流转和检索，从而在质量监督过程中推广优秀施工经验和预防同类工程质量通病方面形成了天然的短板。如何将BIM (建筑信息模型；英文Building InformationModeling的缩写)与GIS (地理信息系统；英文Geographic Information Systems的缩写)相结合，用于公路工程工序报验是本领域技术人员研究的课题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统，包括以下模块：

a、工程质检规则库模块，用于存储《公路工程质量检验评定标准》、《公路工程技术标准》、《公路路基施工技术规范》、《公路路面基层施工技术细则》、《公路桥涵施工技术规范》和《公路隧道施工技术规范》和施工技术规范；通过BIM模型编码标准及应用标准关联公路工程实体项目中的各类实体构件；

b、BIM模型集成模块，包括建模标准模块、数据标准模块和应用标准模块三个子模块；

所述建模标准模块，用于以工程建设过程工序报验的粒度为基准进行模型拆分，包括地质、地形、路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、交通安全设施各专业的构件拆分，并对所述构件进行统一命名和编码；

所述数据标准模块，用于通过以BIM模型为基础关联工程信息，形成构件级别的数据中心，包括剖面图、平面图、立面图、构件特征信息、原材料信息、施工工艺、标准规范、施工记录、质检资料、质量通病及防治措施、整改记录和运行信息内容；

所述应用标准模块，用于通过与所述工程质检规则库模块、原始数据自动采集模块、数据智能分析与管理模块、工序报验流程审批模块、质检资料智能生成模块和质量问题预警与追溯模块相结合，形成应用软件；

c、所述原始数据自动采集模块，用于收集施工测量放样数据、施工记录原始数据、试验检测原始数据信息；

1、所述施工测量放样数据通过对测量仪器加装蓝牙（Bluetooth）模块或者NFC（Near Field Communication，近距离无线通信）模块等无线通讯技术进行自动采集，无法加装上述模块的测量仪器可以通过无人机倾斜摄影技术匹配GIS信息进行原始数据自动采集；2、所述施工记录原始数据按隐蔽工程和可见实体工程分类，隐蔽工程通过在施工过程中预置传感器、安全帽上按照高清智能摄像机提取原始记录数据；可见实体工程通过预置传感器和无人机倾斜摄影技术匹配GIS信息进行原始数据自动采集，传感器通过内置蓝牙和无线模块自动收集施工记录数据；所述摄像机及无人机采集的影像资料通过三维实景建模软件（ContextCapture）自动与BIM模型自动匹配并识别、统计和计算几何数据信息；3、所述试验检测原始数据通过对本系统与试验设备的接口对接实现试验原始数据的互联互通，并自动生成相应试验记录表和检测报告；

d、所述数据智能分析与管理模块，用于对系统采集到的原始数据通过无线、有线或移动数据网络上传至系统云计算中心后的分析与管理；所述云计算中心详细记录在工序报验过程中收集的各类原始数据和过程资料，自动生成竣工档案中的施工质量控制文件和施工原始文件，并对其进行版本管理；对数据分析中发现的质量问题按质量问题预警与追溯模块的分类和程序进行预警和问题追本溯源；

e、所述工序报验流程审批模块，用于施工单位自检、自检合格且质检资料齐全后报送监理单位进行复核；所述监理单位对质检资料、工程完成情况及平行检测和跟踪检测结果复核工序质量；复核通过后由监理工程量参照《公路工程质量检验评定标准》进行检查，并签署所述工序是否合格的质量意见；

f、所述质检资料智能生成模块，用于根据收集到的各类试验检测、测量控制、施工记录、质量检验的原始数据，按照公路工程施工技术规范和《公路工程质量检验评定标准》进行自动计算和评定，并辅以符合《中华人民共和国电子签名法》及《电子文件归档与电子档案管理规范》（GB/T 18894-2016）规定的电子证书；相关人员可直接在系统中对质检资料进行审核签名，免去手工签名；所述施工过程质检资料符合国家档案局《电子档案移交与接收办法》（档发[2012]7号）标准格式和电子档案长期保存的要求；确证质量数据的真实性、安全性、可追溯性、不可抵赖性和防篡改性；

g、所述质量问题预警与追溯模块，用于通过对工序报验过程中的各类质量通病按路基、路面、桥梁、隧道进行分类、统计分析，并完善与其对应的防治措施；一方面通过各原始测量数据、施工记录与试验数据的版本管理，与工程质检规则库建立的关联性，对质量问题进行预警和追溯问责；另一方面通过BIM模型集成模块，为各类原始数据建立统一的联系，无缝对接各参建单位，实现各单位、各部门之间的数据共享。

所述原始数据自动采集模块中的施工测量放样数据和施工记录原始数据由系统根据BIM模型集成模块和GIS信息自动匹配具体部位。

所述原始数据自动采集模块中的施工测量放样数据，包括已知点、目标点、控制点、平面位置、高程数据信息；施工记录原始数据包括混凝土强度（抗压、抗剪）、钢筋间距、钻孔直径、钻孔深度、压实度、平整度记录信息；试验仪器设备包括但不限于混凝土拌合站、混凝土抗渗仪、混凝土贯入阻力仪、多功能电动击实仪、路面材料强度试验仪、水泥标准养护箱、电脑沥青针入度仪、压力试验机、万能试验机、马歇尔试验仪、钢筋保护层测定仪和非金属超声检测仪等仪器设备。

所述质量问题预警与追溯模块，根据出现质量问题的构件部位，检查与其关联的质检资料与原始施工记录及测量数据，进行查询与之匹配的材料名称、材料编号、配合比设计编号、施工单位、监理单位、开工日期、完工日期、起讫桩号信息，实现质量问题可预警和追溯，统计分析出可能存在的工程隐患，从而为工程的质量把控和安全提升提供可靠的数据支撑。

本发明优点体现在以下方面：

1、通过以BIM+GIS技术为基础，依托大数据、云计算、无线通信及物联网等最新的计算机及通信技术实现了施工放样数据、施工记录数据和试验数据的实时采集、整理与智能分析；

2、实现了工序报验质检结论智能评定、质检资料的自动生成和归档；

3、实现了工序报验流程的无纸化、智能化和信息化，消除了传统公路工程建设过程中的“信息孤岛”，实现数据共享，打造“互联网+咨询服务”的智能系统，推进“让数据多跑路，让员工少跑腿”；

4、工程建设过程施工中质量电子档案资料同步生成与归档，可直接用于工程竣工验收阶段的档案验收；

5、通过大数据与云计算技术的结合，实现了质量通病的统计分析与质量问题追本溯源；

6、提高了工序报验的及时性和准确性，推进施工标准化、规范化，节约人力财力；

7、提高施工效率，减少传统工序报验过程中数据庞杂且无法进行统计分析以指导施工的弊病，促进了智慧交通运输业的发展和科技、经济、社会的进步。

附图说明

图1是本发明所述系统的结构示意图。

图2本发明所述系统的数据通信示意图。

图3本发明所述系统的工序报验审批流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-3所示，本发明所述基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统，硬件部分包括：

测量仪器，包括设置在测量仪器上的数据采集模块与数据传输模块（蓝牙模块和NFC模块）；安全帽，包括设置在安全帽上的高清摄像机、扬声器、GPS或北斗定位模块和数据传输模块；无人机，包括设置在无人机上的高清相机、GPS或北斗定位模块和数据传输模块；传感器，包括内置的数据采集模块与无线数据传输模块。

模块包括：

a、工程质检规则库模块，所述工程质检规则库模块包括现行《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）（以下简称《评定标准》）、《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）、《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）、《公路路面基层施工技术细则》（JTGTF20-2015）《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)和《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）标准及施工技术规范，通过BIM模型编码标准及应用标准关联公路工程实体项目中的各类实体构件，工程质检规则库模块与BIM模型集成模块二者相辅相成，共同奠定本系统的基石。

b、BIM模型集成模块，包括建模标准模块、数据标准模块和应用标准模块三个子模块。1、建模标准模块通过以工程建设过程工序报验的粒度为基准进行模型拆分，包括但不限于地质、地形、路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、交安设施等各专业的构件拆分，并对构件进行统一命名和编码；2、数据标准模块通过以BIM模型为基础关联工程信息，形成构件级别的数据中心，包括但不限于剖面图、平面图、立面图、构件特征信息、原材料信息、施工工艺、标准规范、施工记录、质检资料、质量通病及防治措施、整改记录和运行信息等内容；3、应用标准模块通过与工程质检规则库模块、原始数据自动采集模块、数据智能分析与管理模块、工序报验流程审批模块、质检资料智能生成模块和质量问题预警与追溯模块的有机结合，形成特定应用软件。

c、原始数据自动采集模块，本模块主要用于收集施工测量放样数据、施工记录原始数据、试验检测原始数据等数据信息。1、施工测量放样数据通过对测量仪器加装蓝牙（Bluetooth）模块或者NFC（Near Field Communication；近距离无线通信）模块等无线通讯技术进行自动采集，无法加装上述模块的测量仪器设备可以通过无人机倾斜摄影技术匹配GIS信息进行原始数据自动采集；2、施工记录原始数据按照隐蔽工程和可见实体工程分类，隐蔽工程通过在施工过程中预置传感器、安全帽上高清智能摄像机提取原始记录数据，可见实体工程通过预置传感器和无人机倾斜摄影技术匹配GIS信息进行原始数据自动采集，传感器通过内置蓝牙和无线模块自动收集施工记录数据，摄像机及无人机采集的影像资料通过三维实景建模软件（ContextCapture）自动与BIM模型自动匹配并识别、统计和计算几何数据信息；3、试验检测原始数据通过对本系统与试验设备的接口对接实现试验原始数据的互联互通并自动生成相应试验记录表和检测报告。

上述原始数据中的施工测量放样数据和施工记录数据由系统根据BIM模型和GIS信息自动匹配具体部位，无需人工选择，只有试验数据需要用户先行选择所对应的具体构件即可。

系统自动提取的施工测量放样数据包括但不限于已知点、目标点、控制点、平面位置、高程等数据信息；施工记录原始数据包括但不限于混凝土强度（抗压、抗剪）、钢筋间距、钻孔直径、钻孔深度、压实度、平整度等记录信息；试验仪器设备包括但不限于混凝土拌合站、混凝土抗渗仪、混凝土贯入阻力仪、多功能电动击实仪、路面材料强度试验仪、水泥标准养护箱、电脑沥青针入度仪、压力试验机、万能试验机、马歇尔试验仪、钢筋保护层测定仪和非金属超声检测仪等仪器设备。

d、数据智能分析与管理模块，用于对系统采集到的原始数据通过无线、有线或者移动数据网络上传至系统云计算中心后的分析与管理；云计算中心详细记录在工序报验过程中收集的各类原始数据和过程资料，自动生成竣工档案中的施工质量控制文件和施工原始文件，并对其进行版本管理；对数据分析中发现的质量问题按质量问题预警与追溯模块的分类和程序进行预警和问题追本溯源。

对数据采集阶段收集到的数据信息由系统自动处理，保证数据的准确性、及时性、真实性，实现智能化和便捷化的管理；通过与BIM模型及工程质检标准数据库对接，依照现行施工技术规范和《评定标准》的要求进行自动处理上述各类原始数据，并完成自动计算、分析、评定。

e、工序报验流程审批模块，工序报验的审批流程是相对统一的，本发明通过对工序报验流程的信息化处理，打造“互联网+咨询服务”的智能系统，实现“让数据多跑路，让员工少跑腿”；公路工程工序报验流程主要有：施工单位自检、自检合格且质检资料齐全后报监理单位进行复核；监理单位对质检资料、工程完成情况及平行检测和跟踪检测结果复核工序质量；复核通过后由监理工程量参照《评定标准》进行检查，并签署工序是否合格的质量意见；具体报验流程参考图3。

f、质检资料智能生成模块，根据收集到的各类试验检测、测量控制、施工记录、质量检验的原始数据，按照公路工程现行施工技术规范和《评定标准》进行自动计算和评定，并辅以符合《中华人民共和国电子签名法》及《电子文件归档与电子档案管理规范》（GB/T18894-2016）规定的电子证书，相关人员可直接在系统中对质检资料进行审核签名，免去手工签名；上述施工过程质检资料符合国家档案局《电子档案移交与接收办法》（档发[2012]7号）标准格式和电子档案长期保存的要求，确证质量数据的真实性、安全性、可追溯性、不可抵赖性和防篡改性。

g、质量问题预警与追溯模块，通过对工序报验过程中的各类质量通病按路基、路面、桥梁、隧道进行分类、统计分析，并完善与其对应的防治措施；一方面通过各原始测量数据、施工记录与试验数据的版本管理，与工程质检规则库建立的关联性，对质量问题进行预警和追溯问责；另一方面通过BIM模型集成模块，为各类原始数据建立统一的联系，打破“信息孤岛”，将原本离散的数据形成一张充满各种关联的信息网络，并无缝对接各参建单位，实现各单位、各部门之间的数据共享，从而让施工、监理、业主等单位通过本软件系统对工序质量有一个宏观的把控和认识，及时推广优秀施工经验和预防同类问题再次发生。

根据出现质量问题的构件部位，检查与其关联的质检资料与原始施工记录及测量数据，并能够精确查询到与之匹配的材料名称、材料编号、配合比设计编号、施工单位、监理单位、开工日期、完工日期、起讫桩号等信息，实现质量问题可预警和追溯，统计分析出可能存在的工程隐患。从而为工程的质量把控和安全提升提供可靠的数据支撑。

Claims (4)

1.一种基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统，其特征在于：包括以下模块：

a、工程质检规则库模块，用于存储《公路工程质量检验评定标准》、《公路工程技术标准》、《公路路基施工技术规范》、《公路路面基层施工技术细则》、《公路桥涵施工技术规范》和《公路隧道施工技术规范》标准和施工技术规范；通过BIM模型编码标准及应用标准关联公路工程实体项目中的各类实体构件；

b、BIM模型集成模块，包括建模标准模块、数据标准模块和应用标准模块三个子模块；

所述建模标准模块，用于以工程建设过程工序报验的粒度为基准进行模型拆分，包括地质、地形、路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、交通安全设施各专业的构件拆分，并对所述构件进行统一命名和编码；

所述数据标准模块，用于通过以BIM模型为基础关联工程信息，形成构件级别的数据中心，包括剖面图、平面图、立面图、构件特征信息、原材料信息、施工工艺、标准规范、施工记录、质检资料、质量通病及防治措施、整改记录和运行信息内容；

所述应用标准模块，用于通过与所述工程质检规则库模块、原始数据自动采集模块、数据智能分析与管理模块、工序报验流程审批模块、质检资料智能生成模块和质量问题预警与追溯模块相结合，形成应用软件；

c、所述原始数据自动采集模块，用于收集施工测量放样数据、施工记录原始数据、试验检测原始数据信息；

d、所述数据智能分析与管理模块，用于对系统采集到的原始数据通过无线、有线或移动数据网络上传至系统云计算中心后的分析与管理；

e、所述工序报验流程审批模块，用于施工单位自检、自检合格且质检资料齐全后报送监理单位进行复核与审批；

f、所述质检资料智能生成模块，用于根据收集到的各类试验检测、测量控制、施工记录、质量检验的原始数据，按照公路工程施工技术规范和《公路工程质量检验评定标准》进行自动计算和评定，并辅以符合《中华人民共和国电子签名法》及《电子文件归档与电子档案管理规范》规定的电子证书；

g、所述质量问题预警与追溯模块，用于通过对工序报验过程中的各类质量通病按路基、路面、桥梁、隧道进行分类、统计分析，并完善与其对应的防治措施。

2.根据权利要求1所述基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统，其特征在于：所述原始数据自动采集模块中的施工测量放样数据和施工记录原始数据由系统根据BIM模型集成模块和GIS信息自动匹配具体部位。

3.根据权利要求1所述基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统，其特征在于：所述原始数据自动采集模块中的施工测量放样数据，包括已知点、目标点、控制点、平面位置、高程数据信息；施工记录原始数据包括混凝土强度、钢筋间距、钻孔直径、钻孔深度、压实度、平整度记录信息。

4.根据权利要求1所述基于BIM+GIS技术的公路工程工序报验系统，其特征在于：所述质量问题预警与追溯模块，根据出现质量问题的构件部位，检查与其关联的质检资料与原始施工记录及测量数据，进行查询与之匹配的材料名称、材料编号、配合比设计编号、施工单位、监理单位、开工日期、完工日期、起讫桩号信息，统计分析出可能存在的工程隐患。

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