CN115330253A - 一种基于bim的产业基地建设综合管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统及方法，属于智慧管理技术领域。本发明包括数据整合模块，作为产业基地项目基础数据搭建平台，搭设模型操作系统、建立数据集成环境、进行数据交互传输；数据控制模块，作为底层模型数据的主体控制单元，用于模型建立、碰撞检查和图纸查错；智慧工地联动模块，作为数字智慧管控协同管理平台，以BIM模型为支撑，实现建筑实体与模型、管理过程的数字化集成；运维模块，用于检查和使用模型的几何图形深度和属性信息。本发明采用BIM技术与智慧工地系统、运维系统结合，完成项目从方案制定、设计、施工和运营的全生命周期数字化管理，为创建产业基地项目提供综合管理。

Description

一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统及方法

技术领域

本发明涉及智慧管理技术领域，更具体地说，涉及一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统及方法。

背景技术

产业基地是由政府或者民间组织，机构自发或者规划筹办的富于规划的且具有产业集群效应的经济体。产业基地因产业属性而异，规模不一，并表现出多元化特征。

首先，产业基地项目具有建设周期长、涉及专业多和管理难度大等问题。

其次，产业基地项目大多包含各类产业孵化园、制造业加工厂、需要进行道路改造和根据现场地形建设通行道路和桥梁的需要。

再次，从专业细分上，需要解决总图、土建、钢结构、机电安装、道路、桥梁、附属厂房等大量专业协同管理的控制问题。

现阶段，产业基地项目的建设普遍是以政府牵头，依赖设计前期规划，采用常规的建设管理模式，政府、设计、施工和运维四方独立运行，缺乏协调机制，经常导致大量返工、消耗大量人力物力、延长了工期、降低了建设质量、增加了成本和加大了运维难度。

BIM具有极强的多专业协同控制能力，在工程各阶段应用BIM技术，能够提高项目策划能力，增强项目过程管控能力，提高施工深化设计质量和效率，提升项目各阶段精细化管理水平，实现工程实体与数字项目的同步交付，利用运维平台为项目道路和房建运营维护服务提供帮助。

经检索，现有技术中存在较多利用BIM技术实现智慧工地施工管理的方案，如专利申请号202010447631.3，申请日为2020年5月25日，公开了一种BIM和物联网的智慧工地综合管理系统，该管理系统包括底层基础数据、数据监测与采集层、数据传输及存储层、业务处理层、数据交互与集成、客户端、功能应用层、顶层使用对象；该申请案能够利用BIM、CE、GIS、IoT、RFID等核心应用技术，对施工场地的人员、设备及施工过程进行精细化管理并实现可视化智能管理。但该申请案的设计还不够深入，仍有进一步改进的空间。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

为了解决现有产业基地项目规划设计不深入、施工控制难和协同管理工作量大等问题，本发明提出了一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统及方法。本发明有利于成本精确计算、施工精细化管控及后续运维智能化管理的实现。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，包括：

数据整合模块，作为产业基地项目基础数据搭建平台，用于搭设模型操作系统、建立数据集成环境、进行数据交互传输；

数据控制模块，作为底层模型数据的主体控制单元，用于模型建立、碰撞检查和图纸查错；

智慧工地联动模块，作为数字智慧管控协同管理平台，以BIM模型为支撑，实现建筑实体与模型、管理过程的数字化集成，一次录入，多项成果输出；

运维模块，作为产业基地项目的运行控制单元，用于检查和使用模型的几何图形深度和属性信息。

更进一步地，所述数据整合模块包括无人机扫描、VR虚拟现实和BIM核心建模，用于底层模型数据的创建、修改和维护。

更进一步地，所述无人机扫描建立三维地理信息模型，通过无人机三维扫描对地形测绘数据的梳理，确保图纸坐标为大地2000建立三维地形曲面，绘制三维地质模型。

更进一步地，所述VR虚拟现实利用BIM模型的可视化功能，在项目施工之前进行内部漫游，提前发现图纸的问题。

更进一步地，所述数据控制模块包括图纸审查、场地仿真和深化设计，用于产业基地建设前期的整体设计控制。

更进一步地，所述图纸审查通过BIM协同平台集成各专业的模型于一体，进行碰撞检查，发现所有图纸冲突的地方，协调设计和修改。

更进一步地，所述深化设计利用三维模型进行场地分析、空间分析和构件关系分析，确定砌块砖合适布置方式，深化图纸。

更进一步地，所述智慧工地联动模块包括：技术管理单元、质安管理单元、经营管理单元、物料采集单元和劳务管理单元，用于项目建设期各项施工管理控制工作。

更进一步地，所述运维模块包括：智慧安防单元、能耗监测分析单元、运行数据采集分析单元、设备管理维修单元和智慧服务单元，用于后期日常运维管理工作。

本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理方法，包括：

A.利用数据整合模块，搭设模型操作系统、建立数据集成环境、进行数据交互传输，实现产业基地项目的模型数据建立、存储和维护；

B.利用数据控制模块，在模型数据层面，开展图纸查错、虚拟漫游、深化设计、场地布置、砌体排布和施工模拟，实现底层数据的运用和控制；

C.利用智慧工地联动模块，实现BIM模型的轻量化查看，利用移动终端查看BIM模型，帮助现场施工监理、监督、验收；

D.利用运维模块，实现产业基地建成后的数据运行管控、能耗分析、维修监测。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，采用BIM+智慧工地相结合的方式构建城市数字信息模型，从技术层面和项目管理层面双重革新，完成项目从方案制定、设计、施工和运营进行全生命周期数字化管理，将各种地理信息与建筑相关的信息组织成一个整体，贯穿于项目的全生命周期，为创建智慧产业基地提供数据化管理控制。

(2)本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，减少了管理纠纷，传统上讨论建筑设计方案，都是在设计图上讨论，可能会造成沟通了解上面的盲点，本发明基于BIM所产生的三维信息模型，将所有的设计条件参数化，可以从不同的参数内容形成另一个替代方案，参建各方可以进行充分的讨论，选出最适合的设计方案，将各方的立场由对立转为协同，沟通变得更为清楚透明化，减少设计方案在中期修改的概率。

(3)本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，有助于成本计算的精确，能透过预测的方式提高投标前或工程进行中现金流量的准确度，对于多个项目实行的工作单位，能协助更准确地预估财务状况，使营运风险降到最低。

(4)本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，有利于施工精细化管控的实现，通过集中获取、传递、处理、再生与利用项目信息，应用人员安全管理、施工进度监督、车辆未冲洗抓拍、现场设备监控等功能，能够提高施工现场决策能力和管理效率，助力项目管理动态管控，长远来看对于项目管理各方而言都能起到降本增效的创新作用。

(5)本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，有利于后续运维的智能化管理的实现，通过前端数据采集，联网传至后台系统集中处理运维信息，能够较大的提高运维的效率，减小运维压力，同时利用各类智能化构件提高相关人员的应用体验。

附图说明

图1为本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统架构图；

图2为本发明的一种基于BIM的产业基地建设综合管理方法流程图；

图3为具体的基于BIM的产业基地建设模块化数据综合管理系统结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1和图3，本实施例的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，包括：

数据整合模块，作为产业基地项目基础数据存储平台，用于搭设模型操作系统、建立数据集成环境、进行数据交互传输。所述数据整合模块包括无人机扫描、VR虚拟现实和BIM核心建模，用于底层模型数据的创建、修改和维护。无人机扫描建立三维地理信息模型，通过无人机三维扫描对地形测绘数据的梳理，确保图纸坐标为大地2000建立三维地形曲面，绘制三维地质模型。VR虚拟现实利用BIM模型的可视化功能，在项目施工之前进行内部漫游，提前发现图纸的问题。

该模块可以在项目策划阶段，明确项目BIM应用目标，制定BIM组织架构、BIM工作职责、BIM实施计划、BIM工作制度，梳理项目工作流程，制定BIM工作流程图，明确工作间关系。建立基于BIM核心建模软件的软硬件平台，快速建立各类建构筑物全专业模型，通过三维扫描建立场地地理信息模型，并与设计模型集成，实现建设各阶段数据的互通互流。

数据控制模块，作为底层模型数据的主体控制单元，用于模型建立、碰撞检查和图纸查错。数据控制模块包括图纸审查、场地仿真和深化设计，用于产业基地建设前期的整体设计控制。所述图纸审查通过BIM协同平台集成各专业的模型于一体，进行碰撞检查，发现所有图纸冲突的地方，协调设计和修改。所述深化设计利用三维模型进行场地分析、空间分析和构件关系分析，确定砌块砖合适布置方式，深化图纸。

该模块可以在施工技术管理方面，开展各专业间碰撞检查，机电综合管线优化、附属设施与主体结构间碰撞优化等；实施施工进度、复杂方案、复杂工序模拟检查合理性，如判断各专业搭接时间或交接顺序是否合理；利用BIM模型进行交底，现场BIM模型与实体对比。

智慧工地联动模块，作为数字智慧管控协同管理平台，以BIM模型为支撑，实现建筑实体与模型、管理过程的数字化集成，辅助质量、安全、进度、成本、劳务、物料等过程管控，达到一次录入，多项成果输出，增强项目履约能力和精细化管理水平。该模块可以在施工管理方面，利用BIM模型辅助各类协调会议，如基于BIM的技术交底会议，基于BIM的进度协调会议等；对BIM模型信息快速修正，自动归集前后两次工程量，辅助商务管理；实现设计-采购-施工一体化管理。

运维模块，作为产业基地项目的运行控制单元，用于检查和使用模型的几何图形深度和属性信息。该模块可以在项目竣工和运维阶段，交付BIM竣工模型，提供建造工程中的相关信息；将BIM竣工模型导入自主开发的运维系统全面辅助业主进行物业管理。

由于园区一般涉及各类子项目，各类项目的设计、施工、运维工作的控制重点相差较大，在数据整合模块、数据控制模块、智慧工地联动模块、运维模块中，重点分区各类项目，分类、分区管理，重点分为通用钢混建筑、通用厂房、通用桥梁、通用道路、景观五个类型。

A.在数据整合模块，分类建模、分类管理，根据项目建构筑物情况，选择合适适配建模软件，利用已有成熟专业建模工具完成相关类别建构筑物的模型建立。建立数据交互标准，保证模型整合度及后续平台的录入。

B.数据控制模块，分类进行相关模型应用，根据各类型项目的特点决定模型应用情况，设定不同的应用标准、实施标准、检查标准。

C.智慧工地联动模块，在项目实施过程中，各类项目除交接部分外，实际联系并不多，在智慧工地模块应按项目类型进行区分管理，在平台对管理人员的按项目类别设置使用权限，质量、安全、进度、成本、劳务、物料等过程管控分类设置相关应用模块。

D.运维模块，运维管理中各项目类型的管控及维护重点也相差较大，针对不同类型设置对应维护模式。

如图2所示，本实施例的一种基于BIM的产业基地建设综合管理方法，包括：

A.利用数据整合模块，搭设模型操作系统、建立数据集成环境、进行数据交互传输，实现产业基地项目的模型数据建立、存储和维护。

B.利用数据控制模块，在模型数据层面，开展图纸查错、虚拟漫游、深化设计、场地布置、砌体排布和施工模拟，实现底层数据的运用和控制。

C.利用智慧工地联动模块，实现BIM模型的轻量化查看，利用iPad等移动终端查看BIM模型，为现场施工监理、监督、验收带来便利。

D.利用运维模块，实现产业基地建成后的数据运行管控、能耗分析、维修监测，为长期运维管理提供信息保障。

在步骤A中，重点是建立底层数据模型。一是，根据项目建构筑物情况，选择合适适配建模软件，利用已有成熟专业建模工具完成相关类别建构筑物的模型建立。二是，建立建模标准、数据交互标准，规范模型建立，并为后续模型导入智慧工地系统、运维系统做技术准备。三是，建立BIM模型：BIM建模人员依照设计图纸、BIM执行计划书、BIM样板文件建立BIM模型，完成模型建立并产出各专业BIM模型档案。

在步骤B中，重点是实施BIM施工技术管理，具体包括：

(1)施工场地布置：根据工程施工部署，在BIM模型中模拟出各个施工阶段工程所有地上、地下、已有和拟建建筑物、施工设备、各场地实体、临时设施、道路等现场情况，将需要布置的现场设备与工程BIM模型进行整合，通过调整位置来优化平面布置方案。对现场未施工区域拟建造民工生活区，由于此部位结构形式复杂，普通二维图纸不能直观体现出结构之间的关系。通过建立BIM模型，找出布置板房的合理位置，发现洞井，提前做好安全防护，合理规划现场通道。

(2)BIM质量样板引路：将BIM技术与样板引路结合，利用BIM的施工摸拟功能，通过触摸式显示屏对重要样板进行动态展示。如梁柱钢筋施工，对钢筋绑扎每道工序的施工方法、控制要点、检验标准进行详细说明，供实时查询。

(3)砌体深化排布：利用BIM技术进行砌体墙排布，导出排布图以及材料用量，下发至各个栋号管理责任人，在方便其提取材料计划的同时，协助对现场材料用量进行精细化管理，提高了砌体施工效率、缩短工期、提高了砌体的砌筑质量，定量供料，减少材料损耗。

(4)BIM施工方案模拟：通过BIM技术指导编制专项施工方案，可以直观的对复杂工序进行分析，将复杂部位简单化、透明化，提前模拟方案编制后的现场施工状态，对现场可能存在的危险源、安全隐患、消防隐患等提前排查，对专项方案的施工工序进行合理排布，有利于方案的专项化、合理化。

(5)方案及技术交底：针对该项目的重点、难点区，深基坑、高支模、大跨度钢结构吊装危险性较大工程，管线交叉繁多区域的施工工艺和工序应用BIM三维模型进行展现，形成直观，简洁的视频，并将施工中的关键点在视频中标出，由技术人员展示给现场施工班组并进行技术交底，易于被交底人理解设计意图，提高交底的针对性和有效性。

(6)动态进度管理：针对项目子单位工程多；单体面积大；专业系统涵盖土建、幕墙、屋面、机电、装修等多个专业系统；建设周期短，总承包进度管理是重点也是难点，利用BIM技术建立模型，对单体进度计划进行动态可调整的4D施工进度模拟(包含总体进展、各区段进展及各队伍的进展模拟)，精心策划推演形象的展示施工进度和各专业之间协调关系，辅助确定合理的施工方案、人员、设备配置方案等，做好施工部署，确定进度计划。通过BIM技术实时展现项目计划进度与实际进度的模型对比，随时随地三维可视化监控进度进展，提前发现问题，保证项目工期。

在步骤C中，重点是实施BIM+智慧工地联动管理，具体包括：

(1)技术质量管理模块：通过客户端上传现场的质量问题和巡检进行分析统计，并通过平台前期设置的整改链责任到人进行闭环处理，质量问题是否按时整改闭合在平台上一目了然，可有效辅助质量管理人员及时对现场问题及隐患整改进行督促，系统平台再通过客户端上传的数据进行统计分析形成质量问题库，以图表的形式直观反映各施工阶段质量问题易发生的工序及部位，从而以数据的形式帮助质量管理人员有针对性的管理施工现场。同时，系统集成关于工序的质量规范标准，辅助质量管理人员进行日常检查工作，从而提高项目质量管理水平。

(2)安全管理模块：项目在安全管理方面积极响应国家提出的安全管控双体系：风险分级管控、隐患排查治理。项目从一开始，就以问题为导向来推进，项目管理的每个人员使用APP移动端对安全问题发起、整改、复查、关闭，通过PDCA管控方法，项目安全数据可追溯、可分析、做到问题的及时整改，为项目最终实现安全零事故提供有效手段。并通过客户端上传现场的安全隐患进行分析统计，并通过平台前期设置的整改链责任到人进行闭环处理，安全隐患是否按时整改闭合在平台上一目了然，可有效辅助安全管理人员及时对现场问题及隐患整改进行督促，系统平台再通过客户端上传的数据进行统计分析形成安全隐患库，同样以图表的形式直观反映各施工阶段安全隐患易发生的工序及部位，从而以数据的形式帮助安全管理人员有针对性的管理施工现场。同时，系统也集成关于工序安全检查的规范标准，辅助安全管理人员进行日常检查工作，从而提高项目安全管理水平。

(3)成本管理模块：将BIM5D成本模型作为“BIM5D+智慧工地”成本管理系统载体，实现BIM5D技术在物料、进度和经营中的深入应用，BIM5D成本管理系统的成本测算数据分析、成本测算单方指标分析、成本测算盈亏平衡分析和可开展累计完成量的经营分析，能够很好辅助经营管理人员更便捷的开展经营工作，有效提升项目信息化管理和精细化管理水平。

(4)劳务管理模块：通过手持人员信息录入设备对进场人员信息进行录入，提高劳务管理人员传统的手动填写人员信息的工作效率，同时录入的进场人员信息通过平台的自动识别，可直观反映每位进场人员各类信息，包括是否超龄、是否为疫情地区返工人员、身份证是否过期等问题，从而从源头对人员进行进场管理，再配合现场设置的闸机传回至平台的数据，统计每位进场人员的出勤天数，供项目使用，从而解决劳务用工的薪资发放管控，避免了恶意讨薪等现象。该模块实现劳务人员从进场到过程的全面管理，真正提高了劳务管理人员的工作效率和项目劳务管理水平。

(5)物料管理模块：通过安装在现场的摄像头、智能地磅解决现场各类材料进出场管理，有效的控制物资验收的偏差，对项目大宗材料进出场环节进行全方位的管控，利用软硬件结合，通过互联网手段排除人为因素造成的数量亏损，堵塞管理漏洞，提供及时准确的数据分析辅助管理决策，从而达到节约材料成本、提升管理效益的目的。如：通过物料管理系统实时分析查看项目每项主材的进料状况，还需多少材料，辅助项目材料采购决策。

(6)数字工地模块：数字工地模块集成视频监控、塔吊工效分析、环境监测等模块，通过现场安装的塔机监测设备、工地宝、闸机等设备来实时监测现场人员和大型设备的工作状态，并以数据的形式展现劳动力分布、大型设备的安全运行状态，并通过设置预警阀值来辅助项目管理人更好的实时了解现场施工状态，进一步提升智慧工地平台的集成度，为现场管控提供决策支持。

在步骤D中，重点是实施BIM竣工交付与运维管理。具体包括：交付BIM竣工模型，提供建造工程中的相关信息；将BIM竣工模型导入自主开发的运维系统全面辅助业主进行物业管理。重点包括以下几个单元：

(1)智慧安防单元：集成视屏监控系统、人脸识别系统、入侵警报系统、门禁系统、停车场管理系统、无线对讲系统、智能巡逻系统。重点利用视屏、人脸识别、车牌识别、无线电、无人机等设备对安防工作进行统一管理。

(2)能耗监测分析单元：通过智能硬件实现能源数据信息化，对能源数据进行监测，分析能源使用情况，保障能源安全运行的前提下，诊断分析是设备老化或故障引起的能源浪费，还是能源使用行为导致的能源浪费。

(3)运行数据采集分析单元：通过前端感知系统采集各类运行数据，联网传输至后台监控、分析，如通过门禁系统和停车场管理系统实时管理园区内车辆，自动分析园区车辆情况，合理管控。

(4)设备管理维修单元：在系统中建立各类设备信息化数据库，方便查询、定位、统计和管理。对园区内部重要设施及长期运行设备的位置，并监测其运行状态，设定异常报警，记录维保情况。

(5)智慧服务单元：集成各类便利服务系统，如通过设置访客管理系统，通过园区内部人员的邀约，特定人员在特定时间内特定车牌可直接进入园区。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于，包括：

数据整合模块，作为产业基地项目基础数据搭建平台，用于搭设模型操作系统、建立数据集成环境、进行数据交互传输；

数据控制模块，作为底层模型数据的主体控制单元，用于模型建立、碰撞检查和图纸查错；

智慧工地联动模块，作为数字智慧管控协同管理平台，以BIM模型为支撑，实现建筑实体与模型、管理过程的数字化集成，一次录入，多项成果输出；

运维模块，作为产业基地项目的运行控制单元，用于检查和使用模型的几何图形深度和属性信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述数据整合模块包括无人机扫描、VR虚拟现实和BIM核心建模，用于底层模型数据的创建、修改和维护。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述无人机扫描建立三维地理信息模型，通过无人机三维扫描对地形测绘数据的梳理，确保图纸坐标为大地2000建立三维地形曲面，绘制三维地质模型。

4.根据权利要求2所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述VR虚拟现实利用BIM模型的可视化功能，在项目施工之前进行内部漫游，提前发现图纸的问题。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述数据控制模块包括图纸审查、场地仿真和深化设计，用于产业基地建设前期的整体设计控制。

6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述图纸审查通过BIM协同平台集成各专业的模型于一体，进行碰撞检查，发现所有图纸冲突的地方，协调设计和修改。

7.根据权利要求5所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述深化设计利用三维模型进行场地分析、空间分析和构件关系分析，确定砌块砖合适布置方式，深化图纸。

8.根据权利要求5所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述智慧工地联动模块包括：技术管理单元、质安管理单元、经营管理单元、物料采集单元和劳务管理单元，用于项目建设期各项施工管理控制工作。

9.根据权利要求8所述的一种基于BIM的产业基地建设综合管理系统，其特征在于：所述运维模块包括：智慧安防单元、能耗监测分析单元、运行数据采集分析单元、设备管理维修单元和智慧服务单元，用于后期日常运维管理工作。

10.一种基于BIM的产业基地建设综合管理方法，其特征在于，包括：

A.利用数据整合模块，搭设模型操作系统、建立数据集成环境、进行数据交互传输，实现产业基地项目的模型数据建立、存储和维护；

B.利用数据控制模块，在模型数据层面，开展图纸查错、虚拟漫游、深化设计、场地布置、砌体排布和施工模拟，实现底层数据的运用和控制；

C.利用智慧工地联动模块，实现BIM模型的轻量化查看，利用移动终端查看BIM模型，帮助现场施工监理、监督、验收；

D.利用运维模块，实现产业基地建成后的数据运行管控、能耗分析、维修监测。

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