CN109784758A - 基于bim模型的工程质量监管预警系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及基于BIM模型的工程质量监管预警系统和方法。监管预警系统包括设计变更管控模块、施工方案审查模块、原材料进场质量管控模块以及质量责任和技术资料管控模块。进行监管预警的方法包括从工程资料的角度对设计变更、施工方案、原材料进场、质量责任和技术资料进行工程质量业务相关性分析，确定与之相匹配的工程资料；将BIM模型按流水段划分进行标记处理；各类监管和预警数据均汇集到管控中心，利用工程质量监管预警系统中的监管和预警功能对建筑工程的质量进行监管，并对问题项目进行预警；利用数据可视化技术实现研发工程质量监管控制中心的可视化管理。

Description

基于BIM模型的工程质量监管预警系统和方法

技术领域

本申请涉及一种基于BIM模型的工程质量监管预警系统和方法，适用于工程质量监管 的技术领域。

背景技术

建筑工程项目开工建设后，建设主管部门、质监站需对每一个建设工程项目进行质量监 管和执法检查工作。随着工程建设项目的数量日益增多，项目的复杂程度日益提高，各地的 质量监管和验收工作都面临着很大的压力，质量监督执法人员需频频前往项目现场检查，诸 如监督检查人员不足、检查工作量大、效率低等矛盾突出。在工程质量监督工作中质量验收 工程资料监督检查是一项繁杂的任务。因此，在充分保证工程质量的前提下，如何能优化和 改善质量监管工作，日益成为一个迫切的刚需。

BIM技术近年来发展迅速，对整个建设工程行业产生了深远的影响，目前BIM技术的 应用已经从规划设计阶段逐渐深入到施工阶段，BIM技术将会贯穿建设工程的全寿命周期。 但BIM技术在工程质量监管预警领域的应用尚在探索阶段，目前并未出现利用BIM技术创 新工程质量监管和验收的方式。因此，为了有效提高质量监管和验收工作效率，有效缓解工 程质量监管和工程规模之间的错位矛盾，急需一种基于BIM模型的工程质量监管预警系统， 以优化和改善建筑工程质量的监管和预警。

发明内容

本申请利用BIM技术与工程质量资料的结合，有效解决工程质量监管领域的相关问题。

根据本申请的基于BIM模型的工程质量监管预警系统，包括以下模块：

设计变更管控模块，所述设计变更管控模块通过录入设计变更的基本信息，到云服务器 检索与之相匹配的设计变更资料；获取到后，将质量控制资料与设计变更信息进行绑定；获 取不到，则该设计变更所必须的质量控制资料缺失，从而产生预警信息；

施工方案审查模块，所述施工方案审查模块根据单位工程的结构类型、模型专业和施工 进度对工程质量控制资料中施工方案报审表数据进行分析统计，对需要填报但没有报审的施 工方案进行缺失预警；对已经存在施工方案报审但施工方案报审时间存在交圈问题的进行超 期预警；预警信息会同步推送到管控中心；

原材料进场质量管控模块，所述原材料进场质量管控模块在单位工程BIM模型上对所 有涉及到的原材料进场报验质量控制资料进行加载，形成原材料进场报验管理台账；选择相 应的构件，通过构件中配置好的流水段与原材料进场报验质量控制资料进行关联显示；

质量责任和技术资料管控模块，在系统加载的BIM轻量化模型上选择构件，系统通过 构件绑定的流水段信息，关联到所有涉及到的技术资料，通过所涉及的施工工序对当前工序 的技术资料的完善性进行检查，对于存在缺少技术资料的情况系统向管控中心发送质量预警 信息。

优选地，所述设计变更资料通过系统填写的图号，直接到云服务器检索与之相匹配的设 计变更资料。优选地，先根据不同的工程类型分析并建立相应的施工方案标准库，再通过编 制相应方案的报审表来确定施工方案编制完成。

本申请还涉及一种利用上述工程质量监管预警系统进行监管预警的方法，包括以下步 骤：

(1)通过对工程质量监督业务进行分析，从工程资料的角度对设计变更、施工方案、 原材料进场、质量责任和技术资料进行工程质量业务相关性分析，确定与之相匹配的工程资 料；

(2)将BIM模型按流水段划分进行标记处理；

(3)各类监管和预警数据均汇集到管控中心，利用工程质量监管预警系统中的监管和 预警功能对建筑工程的质量进行监管，并对问题项目进行预警；

(4)利用数据可视化技术实现研发工程质量监管控制中心的可视化管理。

优选地，在工程开工之前，在工程资料编制软件中完成项目施工流水段的初步划分。， 在工程进入施工阶段后，流水段划分会根据实际施工的情况发生变化；流水段设置成功后， 将从云服务器获取的流水段数据写入到构件的属性中。

本发明通过结合BIM模型与工程质量监管范围的管理需要，对可视化工程质量监督方 式进行了创新。具有以下效果：1、从根本上实现了工程质量管控与BIM模型的结合，真正 实现了在业务层面利用BIM技术实现了对工程质量的有效监管；2、实现了工程质量管控核 心业务的可视化，并实现了对以往无法通过现场检查监管范围的覆盖，大大提升了工作效率， 同时有效解决了在现场实际场景下的使用；3、本发明缓解了工程质量监督管理中存在的人 力资源与工程规范错配的问题，并为进一步实现智能化的工程质量监督提供技术基础，意义 重大。

附图说明

图1显示了在某一流水段上选择构件和相应的流水段划分的示意图。

图2显示了构件属性中包含的流水段数据。

图3显示了设计变更管控模块的示意图。

图4显示了施工方案审查模块的示意图。

图5显示了原材料进场质量管控模块的示意图。

图6显示了质量责任管控模块的预警示意图。

图7显示了技术资料管控模块的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施 例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征 可以相互任意组合。

根据本申请的基于BIM模型的工程质量监管预警系统，其中BIM模型可以通过轻量化 引擎转换成图元数据和模型结构化数据，图元数据以原始文件的形式保存；模型结构化数据 以数据记录的形式保存到了相应关系型数据库中，方便后期数据的检索和利用。后续可以利 用WebGL技术将轻量化后的BIM模型在Web页面中进行展示，包括BIM的控制功能、模型构件属性的自定义功能、基于BIM模型的标注及展示功能等。通过BIM归档数据框架结构，来存储和编辑模型的数据信息。利用智能关联约定的BIM建模标准进行BIM模型的标 准化处理，使得BIM模型具备与外部数据关联挂接的数据要求。工程施工过程中，工程档 案按照数据标准中的流水段、工序等内容进行编制；BIM模型轻量化后通过算法实现BIM 模型构件、工作集与外部数据的完成智能化关联，同时提供相应的自定义功能，可以自主地 对已经完成关联挂接的外部数据进行调配。通过在工程档案编制阶段即开始对工程档案的数据直接进行全结构化处理，包括对档案数据进行结构化分析、结构化标记和结构化解析。由于工程档案涉及的文件本身就比较多，所产生的全结构化数据量也是非常巨大的，因此技术 上采用了关系型数据库和大数据NoSQL数据库相结合的方式解决全结构化工程档案数据的 存储难题，保证了全结构化数据的有效可利用。

通过前期相关技术的实现，BIM模型已经成为所有工程档案数据的中心枢纽。利用BIM 模型可视化的特点，改变了传统档案利用的方式。通过轻量化引擎实现轻量BIM模型的加 载展示，建立对建筑物的三维立体感知；研发基于BIM模型构件级的工程档案数据展示功 能，通过在BIM模型上直接点选相应单位工程、楼层、构件集、构件，将与该构件相关的所有工程档案数据以分类的形式展示。同时对所有的工程档案数据，利用数据可视化技术，实现了对工程档案数据的有效统计分析和掌控。

根据本申请的基于BIM模型的工程质量监管预警系统，通过对工程质量监督业务进行 分析，从工程资料的角度对设计变更、施工方案、原材料进场、质量责任、技术资料等几个 方面进行工程质量业务相关性分析，确定与之相匹配的工程资料，进而通过工程资料的数据 来反应相应工程质量的情况。具体地，根据本申请的基于BIM模型的工程质量监管预警系 统，包括以下功能模块：

设计变更管控模块

根据行业标准规定的工程资料规范，建设工程项目发生一次设计变更必须要编制与之相 配套的工程资料表格，主要包括设计变更通知、设计变更交底、图纸会审记录等。根据分析 的结果，建立设计变更与工程资料的关联关系，为后续系统功能实现提供基础。

设计变更管控模块通过录入设计变更的基本信息，到云服务器检索与之相匹配的设计变 更资料；获取到后，将质量控制资料与设计变更信息进行绑定；获取不到，说明该设计变更 所必须的质量控制资料缺失，从而产生预警信息。

具体地，在系统中展示BIM轻量化模型，在BIM模型上选择发生设计变更的构件，通过添加设计变更功能，录入设计变更的基本信息，包括图号、变更内容、变更资料。例如， 其中变更资料通过系统填写的图号，直接到云服务器检索与之相匹配的设计变更的资料，其他亦然。如果获取到，质量资料与设计变更信息进行绑定，方便检查浏览；反之，则说明该设计变更所必须的质量控制资料缺失，从而产生预警信息，预警信息会同步推送到管控中心， 从而发出预警。

施工方案审查模块

根据建设工程类型的不同，结构类型不同，需要编制不同的施工方案。工程质量监督中 对施工方案的检查现有的手段只能通过去现场看纸制的文件，通过对施工方案业务的分析， 发现每个施工方案都必须按要求编制完成后，按照标准规范编制相应的方案报审表。因此， 应先根据不同的工程类型分析并建立相应的施工方案标准库，作为判断施工方案是否齐全的 依据；通过是否编制有相应方案的报审表来确定施工方案是否编制完成。

选择相应的单位工程模型或专业模型，系统根据内置的对应的施工方案清单，根据单位 工程的结构类型、模型专业、施工进度对工程质量控制资料中施工方案报审表数据进行分析 统计，对需要填报但没有报审的施工方案进行缺失预警；对已经存在施工方案报审但施工方 案报审时间存在交圈问题的进行超期预警；预警信息会同步推送到管控中心。

原材料进场质量管控模块

建筑材料进场报验是关系工程质量最重要的环节之一，也是工程质量监督业务的核心内 容。建筑材料进场都必须按照标准规范编制相应的材料、设备进场报验，并同步检查材料的 供应商资质、质量证明等相关内容。根据分析的内容建立原材料进场与材料进场报验工程资 料关联关系，为后续系统功能实现提供依据。

在单位工程BIM模型上对所有涉及到的原材料进场报验质量控制资料进行加载，形成 原材料进场报验管理台账。选择相应的构件，通过构件中配置好的流水段与原材料进场报验 质量控制资料进行关联显示。其中，系统也会对相应的原材料进场报验资料是否进行签字、 签字人是否正确进行预警，存在签字问题的推送质量预警信息到管控中心。原材料进场报验 另一个重要监管的环节就是质量证明文件，系统会对原材料进场报验资料的质量证明文件附 件进行检查，发现有缺失，推送工程质量预警信息到管控中心。

质量责任和技术资料管控模块

工程质量监管工作重点之一就是对工程质量责任的监督检查，将所有工程质量资料的签 字岗位进行分析，并建立工作流体系，将各岗位按工程资料的签审流程进行绑定，利用电子 签章技术通过对工程质量技术资料签字签章流程数据的分析，对签字岗位是否匹配等质量责 任行为进行跟踪。施工时，应按照施工工序对工程资料进行分析，建立施工工序数据库，对 施工工序与对应要做的工程资料表格进行关联。同一个施工工序下面的工程资料表格存在一 定的时间顺序及对应关系，施工工序中第一张工程资料产生，说明本施工工序开始。在下一 道施工工序开始前，当前施工工序的所有工程资料表格均应编制完成。依据此关系，在后续 的系统功能中实现相应预警。

在系统加载的BIM轻量化模型上选择任意的构件，系统通过构件绑定的流水段信息， 关联到所有涉及到的技术资料，通过所涉及的施工工序对当前工序的技术资料的完善性进行 检查，对于存在缺少技术资料的情况系统向管控中心发送质量预警信息；同步每份技术资料 的签字盖章流程是否完整、准确均会进行相应的检查，尤其对签字岗位是否符合质量监管要 求进行预警，对非对应岗位进行签章盖章的数据进行预警。

根据本申请的基于BIM模型的工程质量监管预警系统进行监管预警的方法，包括以下 步骤：

(1)通过对工程质量监督业务进行分析，从工程资料的角度对设计变更、施工方案、 原材料进场、质量责任和技术资料进行工程质量业务相关性分析，确定与之相匹配的工程资 料；

(2)将BIM模型按流水段划分进行标记处理；

在工程开工之前，在工程资料编制软件中完成项目施工流水段的初步划分，到工程进入 施工阶段后，流水段划分会根据实际施工的情况发生相应的变化。从云服务器上获取项目最 新的流水段划分数据，选中单个或多个构件，依次选择所属的单位工程，选择相应的流水段 划分。如图1所示，其中显示了在某一流水段上选择构件和相应的流水段划分。

流水段设置成功后，将从云服务器获取的流水段数据写入到构件的属性中，如图2所示。

(3)通过步骤(1)中对工程质量业务进行标记和步骤(2)中对BIM模型的流水段进行标记以后，各类监管和预警数据均汇集到管控中心，即可利用工程质量监管预警系统中的 监管和预警功能对建筑工程的质量进行监管，并对问题项目进行预警。

图3显示了设计变更管控模块的示意图，图4显示了施工方案审查模块的示意图，图5 显示了原材料进场质量管控模块的示意图，图6显示了质量责任管控模块的预警示意图，图 7显示了技术资料管控模块的示意图。

(4)利用数据可视化技术研发工程质量监管控制中心

通过步骤(1)-步骤(3)的处理，结合数据可视化技术，在管理中心实现对工程基本信息、进度情况、监管预警信息快报及设计变更预警数据统计、施工方案审查预警数据统计、 物资预警数据统计、质量责任及技术资料预警数据统计功能，实现工程质量监管的可视化。

通过轻量化引擎实现轻量BIM模型的加载展示，建立对建筑物的三维立体感知；通过 在BIM模型上直接点选相应单位工程、楼层、构件集、构件，将与该构件相关的所有工程档案数据以分类的形式展示，包括传统工程档案电子文件的浏览查阅、关键工程档案全结构 化数据以BIM模型构件属性的方式直接展示、相关声像档案的在线查阅、CAD图纸的直接在线查阅等直观可视的功能。同时对所有的工程档案数据，利用数据可视化技术，实现了对工程档案数据的有效统计分析和掌控。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实 施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所 揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明 的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.基于BIM模型的工程质量监管预警系统，其特征在于，包括以下模块：

设计变更管控模块，所述设计变更管控模块通过录入设计变更的基本信息，到云服务器检索与之相匹配的设计变更资料；获取到后，将质量控制资料与设计变更信息进行绑定；获取不到，则该设计变更所必须的质量控制资料缺失，从而产生预警信息；

施工方案审查模块，所述施工方案审查模块根据单位工程的结构类型、模型专业和施工进度对工程质量控制资料中施工方案报审表数据进行分析统计，对需要填报但没有报审的施工方案进行缺失预警；对已经存在施工方案报审但施工方案报审时间存在交圈问题的进行超期预警；预警信息会同步推送到管控中心；

原材料进场质量管控模块，所述原材料进场质量管控模块在单位工程BIM模型上对所有涉及到的原材料进场报验质量控制资料进行加载，形成原材料进场报验管理台账；选择相应的构件，通过构件中配置好的流水段与原材料进场报验质量控制资料进行关联显示；

质量责任和技术资料管控模块，在系统加载的BIM轻量化模型上选择构件，系统通过构件绑定的流水段信息，关联到所有涉及到的技术资料，通过所涉及的施工工序对当前工序的技术资料的完善性进行检查，对于存在缺少技术资料的情况，系统向管控中心发送质量预警信息。

2.根据权利要求1所述的工程质量监管预警系统，其特征在于，所述设计变更资料通过系统填写的图号，直接到云服务器检索与之相匹配的设计变更资料。

3.根据权利要求1或2所述的工程质量监管预警系统，其特征在于，先根据不同的工程类型分析并建立相应的施工方案标准库，再通过编制相应方案的报审表来确定施工方案编制完成。

4.利用权利要求1-3中任一项所述的工程质量监管预警系统进行监管预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过对工程质量监督业务进行分析，从工程资料的角度对设计变更、施工方案、原材料进场、质量责任和技术资料进行工程质量业务相关性分析，确定与之相匹配的工程资料；

(2)将BIM模型按流水段划分进行标记处理；

(3)各类监管和预警数据均汇集到管控中心，利用工程质量监管预警系统中的监管和预警功能对建筑工程的质量进行监管，并对问题项目进行预警；

(4)利用数据可视化技术实现研发工程质量监管控制中心的可视化管理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在工程开工之前，在工程资料编制软件中完成项目施工流水段的初步划分。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在工程进入施工阶段后，流水段划分会根据实际施工的情况发生变化；流水段设置成功后，将从云服务器获取的流水段数据写入到构件的属性中。