CN112070454A - 高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高速公路养护施工区域控制管理系统的设计方法，该方法包括高速公路养护施工作业区区域控制管理系统及高速公路养护作业区施工质量、进度、安全管理系统及高速公路养护作业区交竣工验收管理系统五个系统组成。本发明提出的基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的设计方法，更加规范了养护施工作业区区域的管理，一定程度上约束了养护作业区施工人员的施工行为，合理计算获得养护施工作业区范围，做到规范化施工、合理化施工、安全化施工；该方法能够更好的提醒行驶在高速公路上面的驾驶员前方养护施工作业区的位置及时间段，方便其紧急避让或者选择其他方式避让，避免不必要的人身及财产损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种设计方法，具体涉及一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的设计方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，公路修建里程不断增加，截至2016年底我国新增高速公路6000多公里，总里程突破13万公里，
而近年来，高速公路建设规模及发展对国民经济的发展起到了巨大的推进作用，但同时高速公路养护施工安全管理问题也越来越突出，尤其是在养护施工人员人身财产安全及施工进度管理方面，养护作业区人员管理体制不健全，普遍素质较低，安全意识较差；养护作业区管理不严格，监督机制不明确成为了主要问题，
当前我国的科技信息水平得到了一定的提升，这也在一定程度上为公路的养护提供了必要的技术支撑，因此，为了缓解高速公路因养护施工造成的交通拥堵，保障养护工作人员以及行驶在高速公路的驾驶员的人身安全，就必须充分利用现代先进的科技手段，开发及研制出一个高速公路养护施工作业区区域控制管理系统。
发明内容
本发明的目的是制定养护施工作业区区域控制方法，研制并开发高速公路养护施工作业区实时定位系统，保障养护施工工区作业人员的人身安全，同时保障高速公路道路通畅，保证施工作业有序进行，提高养护施工作业区质量及进度管理效率，研制并开发高速公路养护施工作业区质量及进度管理系统，减少养护成本，提高高速公路养护施工安全系数；研究制定高速公路养护施工作业区交竣工验收系统，保障后期工程量资料的整理复核。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，该方法包括高速公路养护施工作业区区域控制管理系统及高速公路养护作业区施工质量、进度、安全管理系统及高速公路养护作业区交竣工验收管理系统五个系统组成；
包括以下步骤：
第一，对高速公路养护工作区的基础资料进行整合，尤其是设计施工图文件及开工文件为下一步构建BIM模型做技术及理论上的准备；
第二，根据养护施工作业区设计要求，并结合高速公路养护施工规范规定，选择高速公路养护作业区施工最优绕行方案和保通路线，对部分区域设置标志牌警示，提前两天以多媒体形式公布养护施工路段施工情况及绕行方案；
第三，通过理论分析及规范规定，分别从高速公路上的车辆行车速度、养护施工作业面积、环境因素影响方面对施工区域进行面积大小计算，对构建养护区域控制系统做初期准备；
第四，构建3D BIM初始模型；
第五，通过RFID实时定位工具及红外相机设备与BIM模型结合，构建高速公路养护作业区施工实时定位系统；
第六，最后，通过高速公路养护作业区施工实时定位系统编辑构建高速公路养护作业区施工质量、进度、安全管理系统及高速公路养护作业区交竣工验收管理系统，最终获得高速公路养护施工区域控制管理系统的设计模型。
本发明与现有技术相比的效果在于：本发明的区域控制计算方法获得了养护施工作业区最佳安全区域，根据实际情况更科学的得出施工区域各阶段合理长度，提高了施工安全性，同时运用RFID设备和红外相机，提高了施工人员的安全系数，降低了伤亡风险，减少了施工成本，给业主和施工单位带来了更高的经济效益。本发明的实时定位系统有效解决了现有高速公路养护施工区域中由于无法对施工人员进行跟踪定位所产生的问题，本发明的养护施工进度及质量管理系统可实现对现场施工的实时监控管理，解决了目前高速公路养护施工领域监理人员监管施工质量和进度不到位的问题，节约了养护成本和时间，提高了施工监督管理的效率，同时提高了养护施工管理的准确性，保证了工期质量；本发明的养护施工交工验收存档系统将交工验收内容借助BIM技术呈现，使得验收工作更加简单化、可视化；交工验收管理过程借助BIM管理模型，把资料检查、纠偏等工作融入到实际工程管理过程中，以高新技术实现，既保证了验收前资料有足够的时间去整理和复核，节约了时间，又保证了验收中三维可视化的表达，减少了许多不必要的失误，保证了效率，使得交工验收工作不流于形式；方便了施工人员及监管人员的工作，资料整合工作也比之前效率有提高，大大降低了错误率，解决了因验收资料或工作管理不到位带来的一系列问题。
附图说明
图1为本实用一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的整体结构示意图；
图2为图1所示的一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的BIM高速公路养护工作区区域控制确定方法；
图3为图2所示的BIM高速公路养护工作区区域控制确定方法中区域控制坐标示意图；
图4为图1所示的一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的BIM高速公路养护工作区施工实时定位系统；
图5为图4所示的BIM高速公路养护工作区施工实时定位系统的RFID实时定位安全服整体示意图；
图6为图1所示的一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的BIM高速公路养护工作区施工进度管理系统；
图7为图1所示的一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的BIM高速公路养护工作区施工质量管理系统；
图8为图1所示的一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的BIM高速公路养护工作区施工安全管理系统；
图9为图1所示的一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的BIM高速公路养护工作区交工验收存档系统。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9，该方法包括高速公路养护施工作业区区域控制管理系统及高速公路养护作业区施工质量、进度、安全管理系统及高速公路养护作业区交竣工验收管理系统五个系统组成。
如图1所示，高速公路养护施工区域控制管理系统的设计方法中养护施工作业区区域3D BIM初始模型是将Anto CAD设计文件图纸导出单位构建模型，通过Revit软件对构建进行属性定义，将模型中所有参数构建分层建模，对模型中的构建定义工程量属性、几何及非几何信息定义；所述几何信息的工程量属性包括：高程、坐标、几何尺寸的定义；所述非几何信息的工程量属性包括：材料名称、材料种类、材料物理性质、材料规格型号、材料技术参数、物质计量单位的定义。所述工程量属性设置参照规范要求，主要包括：项目名称、项目特征、计量单位、工程量期限、地质特征等的设置。BIM Revit软件构建属性自带“高度”、“宽度”、“类型标记”属性，只要定义“计量单位”、“坐标”等属性即可，工程量以“m”为基础单位进行计量。
参照图2、图3，通过查阅文献及资料得出养护施工作业区环境、车速、几何信息等影响因素，通过对影响因素的分析，得出养护施工作业区的面积大小，同时选择高速公路养护施工绕行方案和保通方式。通过BIM软件对施工环境进行编辑整理，记录施工现场情况。通过参数化及非参数化建模，分析养护施工作业区的长度设置，警告区的长度和设置对高速公路施工安全最重要，通过车速和长度提醒前方某区域存在养护施工，请绕行或者减速。
通过微观交通仿真模型获得车辆瞬时行驶数据，通过改变警告区的长度及车速来观察养护施工作业区情况变化，使用VISSIM软件，事先采集养护路段车辆行驶数据，对自由流和强制流对车流波进行分析，通过Van Aerde软件计算警告区最小长度并获得交通流模型。
参照图4、图5，本发明的BIM高速公路养护施工作业区施工实时定位系统是一种应用于高速公路养护施工中，对施工人员进行实时定位，并以3D模型展示，以避免施工人员手上或者出现施工现场突发事件未能及时发现的问题，从而确保施工人员人身安全的系统，其涉及定位设备的构建及定位方式方法的实现。本发明构建BIM高速公路养护工作区施工实时定位系统方法如下：如图4所示，首先采集养护施工作业区施工及管理人员的身份信息，同时采集设备属性信息。进入养护施工作业区的人员穿着各带有RFID芯片的安全服，对每个现场施工人员及现场设备的RFID芯片进行编号，该芯片与RFID定位接收器无线连接。该RFID芯片通过发出电磁波将施工人员及施工设备的身份信息发送给RFID定位接收器，不同人员的安全服都有不同的身份信息，通过该身份信息确认可以准确的对施工现场每一个物体位置做详细识别。
图4中，在施工区域边缘指定位置安装多个RFID定位接收器，接收芯片发送的数据信息，同时将这些数据信息发送给设置在区域边缘中心位置的RFID主控接收设备。本发明的RFID定位接收器为低频定位器，其可对1-3m范围内的人员进行精确定位。当施工人员进入到施工现场时，RFID芯片将信息传送给距离最近的RFID定位器，并由该定位器对其施工人员及设备进行定位，通过坐标点参考和信号强度值判断RFID芯片与RFID定位器相对距离差。RFID主控接收设备将某一时段的施工作业区情况及施工人员信息发送给养护监控中心，同时用红外线相机记录并保存信息。
图4中，通过3D BIM初始模型编辑3D BIM定位模型，包括定位所有养护施工区域，同时将3D BIM定位模型中的定位数据与施工人员及设备的RFID芯片信息进行匹配，获得施工人员和设备的位置及移动轨迹。当施工人员消失在控制区域中或静止超过一定时间，养护监控中心将自动向管理人员进行报警，提示观察养护施工区域动态，实时掌握施工人员及设备的位置变化，做好资料保存。
如图6所示，本图提供了BIM高速公路养护工作区施工进度管理系统的步骤方法，通过构建初始BIM模型，将施工区域工程量属性及构件属性编制生成。通过BIM高速公路养护施工作业区实时定位系统获取施工现场实际数据。激光扫描仪发射点束激光并同时计算接收到的反射激光时间，根据两点一线获得光束往返时间差，并获取养护施工作业区内所有构件的位置；通过时间段的变化对初始数据进行补偿及矫正；对养护作业区内构件进行光束的发射及反射，通过扫描仪自身的旋转，形成点云。通过对养护作业区内构件的位置及形状点云布设获得BIM点云模型。
将获得的BIM点云模型与初始BIM模型进行对应点的匹配，包括所有点的坐标和相应BIM初始模型的构件坐标；计算点云模型中所有点与BIM初始模型中对应点的位置、时间差，获得对应点的匹配度及其时间差。所述进度管理系统通过其匹配度对比可以输出施工实际情况与基础构件模型的差异，很好的对施工进度进行了时间管理，同时提醒该项目施工单位加快工期进度。根据差异化结果记录某时间段工程量数据，并通过4D模拟展示设备获取4D工程进度展示模型。
需要说明的是，4D工程进度展示模型需要IP用户发送展示请求，当数据库服务器接收到请求信息时，服务器会与4D模拟展示设备通过网络连接，并接收某时段的展示数据，通过Web网络页面展示给用户；也可以将某时段的4D工程进度展示模型通过网络发送给指定用户。在这之前，管理人员要定期将获得的工程量数据和4D模拟展示设备数据导入到数据库服务器中储存。最终将获得的养护施工作业去进度管理模型运用储存模块进行保存。
如图7所示，本图提供了BIM高速公路养护工作区施工质量管理系统的步骤方法，首先，通过编辑几何及非几何属性对3D BIM初始模型进行构建。根据无人机采集到的施工作业区周边环境、实际坐标高程及BIM图形处理软件ContextCapture获得BIM实景模型，将实景模型与初始模型对比计算生成剩余工程量信息及工程进度信息情况，同时优化养护施工作业区施工进度情况。其次，根据某一时段工程量统计要求，通过运用PowerCivil软件二次结构建模，并与初始模型进行对比；将完全重叠的部分进行单一化处理，将同一构件的不同部分进行编号记录保存，将未建模的结构构件进行查缺记录；依次交替更新每一时段的BIM模型。施工完成后，获得相对BIM质量管理模型；对相对BIM模型中的构件进行工程量计算及工程量统计，通过初始模型及时间点模型优化相对BIM模型中的工程量属性。当发现改变的构建存在于原模型中时，修改构建参数重新进行统计，保留底稿，方便后期进行施工工期质量变更追踪。最后，获取最后的养护作业区施工质量模型，更新各阶段、各构件质量统计汇总表。
如图8所示，养护作业区施工安全模型结合施工质量、进度模型得到，通过养护施工作业区进度系统中点云模型的布设，确定施工人员具体位置，及不同时间点的变化情况。此操作使得三个模型相互监督，相互复核，及时查找问题及原因，减少一项工作操作者理解上面的偏差，保证操作中及时纠正问题，节约时间、提高效率。
如图9所示，首先准备将竣工验收资料及施工现场情况资料，编制养护施工作业区交竣工验收计划及交竣工验收工作内容范围，采用Project软件编辑施工交竣工验收计划。在养护施工交竣工验收计划资料中需要明确验收开始时间及完成时间、施工开始及完成时间、工期、材料属性、施工责任人、监理责任人、交工验收责任人、验收相关书面文件及资料等；其次，根据实际情况，验收管理人员编制交工验收当天资料，将资料整合编制成3D BIM模型，并将关键验收环节制作成模拟动画。动画模拟可以让参与交工验收的人员更清楚的看到整个过程的关键点、技术方案、措施及遇到的问题，增加对工程每个环节的理解。最后对交工验收资料进行二次复核，针对施工验收工作的内容进行复核，确保关键要点的准确性，操作人员也可以通过复核查找问题。且定期对施工验收管理方法进行优化，找出项目独特性。
本发明的一种基于BIM技术优化高速公路养护施工区域控制管理系统的设计方法，与普通养护管理系统相比，这里研究开发的高速公路养护管理系统存在以下优势：
开发高速公路养护施工作业区区域控制管理系统能够很好地控制养护作业范围，更加规范养护作业区交通设施摆放及规章制度建立，一定程度上约束养护作业区的工作人员施工行为，缩小施工作业区范围，做到规范施工、安全施工；
(2)开发养护作业区区域控制管理系统能够更好的提醒行驶在高速公路上面的驾驶员养护施工作业区的位置及时间段，方便其提前规划其他绕行方案，避免不必要的人身及财产损失；
(3)开发养护作业区区域控制管理系统中包括施工作业区养护人员的带有RFID芯片的施工作业服的研发及使用，施工作业区范围控制系统的研发及使用，更好的避免作业区养护人员不规范操作及违规行为，保障养护人员人身安全，提高高速公路养护作业效率；
(4)开发养护施工作业区区域控制管理系统能够更好的监控施工单位的养护工程进度、质量及安全，一定程度上提高养护工作效率。同时，可以为以后检查养护管理工作保留一定的详细原始数据，方便日后检查及纠正问题，追究相关人员责任。
(5)开发养护施工作业区区域控制管理系统代替普通养护施工作业区管理系统具有重要的意义，不仅直接关系到参与施工过程中的工作人员生命财产安全，还会对施工企业的形象和经济效益产生巨大的影响。
本发明与现有技术相比的效果在于：本发明的区域控制计算方法获得了养护施工作业区最佳安全区域，根据实际情况更科学的得出施工区域各阶段合理长度，提高了施工安全性，同时运用RFID设备和红外相机，提高了施工人员的安全系数，降低了伤亡风险，减少了施工成本，给业主和施工单位带来了更高的经济效益。本发明的实时定位系统有效解决了现有高速公路养护施工区域中由于无法对施工人员进行跟踪定位所产生的问题，本发明可以对进入施工现场的施工和监理人员进行实时定位及轨迹追踪，并按时间段显示在3DBIM模型中，使得管理者可以更好的了解并监督现场施工的进度和质量；也可以防止危险事情发生，如当现场施工人员长时间无应答或者长时间消失在监控范围内，或者没有相对移动轨迹，管理人员可根据情况采用相应措施，控制并解决突发事件，以确保养护施工作业区施工人员的安全，并提高施工进度和质量。本发明的养护施工进度及质量管理系统可实现对现场施工的实时监控管理，解决了目前高速公路养护施工领域监理人员监管施工质量和进度不到位的问题，节约了养护成本和时间，提高了施工监督管理的效率，同时时间度对比提高了养护施工管理的准确性，保证了工期质量；4D展示模型的应用，方便了养护施工项目各阶段的人员交流和沟通，减少了养护施工因为信息流失或者共享不及时带来的损失，也提高了养护施工的工作效率，对施工进度、质量、安全等方面的监测起到了监督作用，进一步实现了养护施工作业区生命周期管理。3D实景模型的应用，可快速准确的获取施工实际情况的坐标及高程，无人机采集数据可以更精准的获得实际高程及工程量几何数据，快速获取当前剩余工程量信息，同时减少大量现场人工测量作业，提高了工作效率及数据准确性。本发明的养护施工交工验收存档系统将交工验收内容借助BIM技术呈现，使得验收工作更加简单化、可视化；交工验收管理过程借助BIM管理模型，把资料检查、纠偏等工作融入到实际工程管理过程中，以高新技术实现，既保证了验收前资料有足够的时间去整理和复核，节约了时间，有保证了验收中三维可视化的表达，减少了许多不必要的失误，保证了效率，使得交工验收工作不流于形式；方便了施工人员及监管人员的工作，资料整合工作也比之前效率有提高，大大降低了错误率，解决了因验收资料或工作管理不到位带来的一系列问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：该方法包括高速公路养护施工作业区区域控制管理系统及高速公路养护作业区施工质量、进度、安全管理系统及高速公路养护作业区交竣工验收管理系统五个系统组成；
包括以下步骤：
第一，对高速公路养护工作区的基础资料进行整合，下一步构建BIM模型做技术及理论上的准备；
第二，根据养护施工作业区设计要求，并结合高速公路养护施工规范规定，选择高速公路养护作业区施工最优绕行方案和保通路线对部分区域设置标志牌警示，提前两天以多媒体形式公布养护施工路段施工情况及绕行方案；
第三，通过理论分析及规范规定，分别从高速公路上的车辆行车速度、养护施工作业面积、环境因素影响方面对施工区域进行面积大小计算，对构建养护区域控制系统做初期准备；
第四，构建3D BIM初始模型；
第五，通过RFID实时定位工具及红外相机设备与BIM模型结合，构建高速公路养护作业区施工实时定位系统；
最后，通过高速公路养护作业区施工实时定位系统编辑构建高速公路养护作业区施工质量、进度、安全管理系统及高速公路养护作业区交竣工验收管理系统，最终获得高速公路养护施工区域控制管理系统的设计模型。
2.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：所述最优绕行方案是将不同车道、不同时速、不同路面宽度进行几何信息统计，并输入到BIM模型中，根据规范要求拟定最优绕行方案及保通路线。
3.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：所述环境影响因素是通过天气环境记录每天的施工作业区变化，按照雨天、大雾、降雪天气情况对道路施工现场做进度和质量记录，并对施工进度及质量进行同步编辑和系统录入。
4.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：所述3D BIM初始模型是将Anto CAD设计文件图纸导出单位属性构建模型，通过Revit软件对构建进行属性定义，将模型中所有参数构建分层建模，对模型中的构建定义工程量属性、几何及非几何信息定义；Revit软件构建属性自带“高度”、“宽度”、“类型标记”属性，只要定义“计量单位”、“坐标”属性即可，工程量以“m”为基础单位进行计量。
5.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：所述养护施工作业区包括警告区、过渡区、作业区、缓冲区，其中警告区计算如下：
警告区最小长度计算方法：
S＝S1+S2+S3
式中：S—警告区最小程度(m)；S1—从正常行驶降至最终限速值所需距离(m)；S2—车辆到达警告区排队尾部时的最小安全距离(m)；S3—因封闭车道、车道数减少因素引起车辆排队长度(m)；
式中：vxq、vxh—分别为限速前、后的车辆行驶速度(km/h)
式中：t—驾驶员反应时间，通常取2.5s；
I—道路坡度，上坡取“+”，下坡取“-”；
g—重力加速度，取9.8m/s；
式中：k1—中分带到硬路肩的宽度；K2—施工作业区外侧边缘到中分带或硬路肩边缘的宽度；kj—道路堵塞密度；Qm—道路通行流量；Vf—汽车自由流速度；Vm—汽车临界速度；V—车道速度极限值；
通过微观交通仿真模型获得车辆瞬时行驶数据，通过改变警告区的长度及车速来观察养护施工作业区情况变化，使用VISSIM软件，事先采集养护路段车辆行驶数据，对自由流和强制流对车流波进行分析，通过Van Aerde软件及上述计算公式计算出警告区最小长度并获得交通流模型；区域控制方法中规定在养护施工作业区的警告区加设警告装置，给驾驶员提供足够的信息。
6.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：所述RFID实时定位工具具体包括：
RFID芯片，输入施工人员的身份信息，RFID芯片安全服上设置有相关施工人员的二维码信息；所属机械设备上编有RFID定位信息二维码和IP信息；
RFID定位接收器，RFID定位接收器为低频定位器，其设置在养护施工作业区路边缘位置，6-10米一个进行区域范围内布设；所述RFID定位接收器对直径在5m内的施工人员及施工设备进行定位；
RFID主控接收设备，RFID定位接收器和RFID主控接收设备无线连接及通讯，接收器将接收到的信息发送给主控接收设备；
将Auto CAD中的施工设计结构数据导出，输入到Revit软件获得模型，对模型中施工区域的每个定位模块进行构件，通过3D BIM模型与现场施工人员的RFID定位数据进行相互识别，获得施工人员的身份信息；
所述3D BIM模型记录方面提示区域动态，当施工人员消失在控制区域中或静止超过一段时间，养护监控中心自动向管理人员进行报警，提示管理人员观察区域动态；
对施工人员位置及移动轨迹进行记录，是将RFID定位接收器进行编号，将其位置作为坐标参考点，通过其与RFID定位芯片的距离信息传送，获得两点之间直线距离，并进行记录；通过每个RFID定位接收器的相对距离，获得所有定位芯片的相对距离；当RFID芯片安全服或机械设备进行移动时，选择某一时间点进行记录，与上一时段进行比较，获得并记录施工人员及设备的移动轨迹。
7.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：所述高速公路养护作业区施工质量系统包括构件属性模块、实景模块、单一化处理模块；所述构件属性模块用于对模型中构件的几何和非几何工程量属性进行定义编辑；所述实景模块用于获取并记录某一时间点施工现场实际情况实景记录；所述单一化处理模块用于对初始模型与实际模型对比获得的重叠部分进行单一化处理，避免重叠；
在获得质量统计汇总表之后，还要将汇总表导入到Excel文档中，获得工程质量汇总报表；当优化的模型中构件发生变化时，重新编辑并导出工程质量汇总表；
获取养护工作区施工现场的施工数据，形成数据点云；根据形成的数据点云编辑并获取点云模型；激光扫描仪发射点束激光并同时计算接收到的反射激光时间，根据两点一线获得光束往返时间差，并获取养护施工作业区内所有构件的位置；通过时间段的变化对初始数据进行补偿及矫正；对养护作业区内构件进行光束的发射及反射，通过扫描仪自身的旋转，形成点云；通过对养护作业区内构件的位置及形状点云布设获得点云模型；
获取BIM点云模型中的若干点和对应初始BIM模型中的若干个点，对其进行匹配；通过计算点的位置与距离，形成距离差异；通过匹配模型中所有点的形状，获得构件形状差异；通过匹配模型中构件属性的不同，获得构件属性差异；通过位置距离及形状匹配度确定BIM点云模型与初始BIM模型的匹配度；
所述BIM模型的时间度对比是将不同时间段的点云形状及构件位置进行对比，获得时间差异，同时对施工进度进行时间管理，并提醒该项目施工单位加快工期进度；
将4D模拟展示设备进度数据映射到BIM模型中的对应设备上，生成4D实际工程进度展示模型，并发送至管理用户账号进行展示，同时保存数据信息；
所述存储模块是将工程量数据和4D模拟展示设备数据储存到对应的预置数据库中；所述查询模块用于管理人员查询预置数据库中的对应构建，方便操作人员获取数据。
8.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：所述高速公路养护作业区施工进度系统包括构件属性模块、3D三维激光扫描仪模块、红外相机模块、点云模型获取模块、位置获取模块、形状获取模块、存储模块、查询模块；所述3D三维激光扫描仪模块用于激光扫描仪发射点束激光，计算接收到的反射激光时间；所述红外相机模块用于获取施工现场实际数据；所述位置获取模块、形状获取模块用于获取构件的实际位置；所述点云模型获取模块用于由构件实际位置及形状形成点云，获取点云模型。
9.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：高速公路养护作业区交竣工验收管理系统：将施工完成资料与初始资料进行对比整合步骤如下：从BIM协同管理平台中推送消息到交工责任人手机APP中，提醒其准备交竣工验收资料，负责人同时编制验收材料，并通过BIM模型将验收材料转换为三维模型，同时制作三维模型动画，共享三维模型动画，方便管理人员随时查看，并帮助其他项目人员学习；
对交竣工验收资料进行二次复核，用BIM模型对实际情况进行复核，查找与初始资料不匹配的原因，对复核时出现的偏差制定解决措施，并及时查找交工验收资料，修改保存，二次复核能够减小验收工作的误差，减少一项工作单个人计算偏差，保证竣工及时纠错，让验收不流于形式；
所述BIM模型是通过不同模块组成的，所述养护作业区施工交竣工验收模型中的模块包括资料整合模块、动画模块、二次复核模块；所述资料整合模块用于对施工完成后的所有资料进行对比整理，查缺补漏；所述动画模块用于构建交竣工验收BIM模型的动画模型；所述二次复核模块用于查找与初始设计资料不相符合的部分，并找出具体原因及措施。
10.根据权利要求1中所述的高速公路养护施工区域控制安全管理系统的设计方法，其特征在于：对于BIM模型结构化建模是将BIM中所有构建进行几何信息、非几何信息及工程量属性定义，所述几何信息属性包括：高程、长度、宽度几何尺寸；所述非几何信息属性包括：材料名称、材料种类、物理属性、材料规格、构建型号、材料技术参数、计量单位；所述工程量包括：项目名称、项目特征、材料单位、计量单位和工程量设置，也可根据工程量计算规则或规范要求对属性进行设置。
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