一种基于BIM的综合管廊全周期建设管理系统

摘要

本发明公开了一种基于BIM的综合管廊全周期建设管理系统，该系统根据综合管廊项目的不同阶段分为四个模块，模块一为决策阶段模块；模块二为施工图设计阶段模块；模块三为施工阶段模块；模块四为竣工阶段模块；所述模块一主要用于工程可行性研究、初设、招投标阶段，该模块包括第一设计技术平台和前期资料平台；所述模块二主要用于工程设计施工图阶段，该模块包括第二设计技术平台和设计资料平台；所述模块三主要用于EPC、全过程咨询等工程模式的施工阶段，该模块包括施工技术平台、施工管理平台和施工资料平台；所述模块四主要用于EPC、全过程咨询等工程模式的竣工阶段，该模块包括竣工技术平台、资料管理平台和项目移交平台；它具有可有效提高管理水平、降低建设成本等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及综合管廊建设领域，具体涉及一种基于BIM的综合管廊全周期建设管理系统。

背景技术

综合管廊投资成本高，按规划要求预留50年的发展增容空间，做到一次投资，达到长期有效使用的效果。此类项目具有复杂、投资巨大、建设周期较长等特点，目前主要存在的问题有：（1）设计管理方面：该类项目需多专业配合，不同专业之间相互提资确认，若遗漏某一环节，可能就会造成设计变更，不仅如此在建设过程中也可能会面临管线调整导致连锁反应的错误会带来较高的设计施工成本；（2）施工管理方面：质量、进度、成本以及人员健康安全管理是每个工程顺利完成的基础，综合管廊地下作业风险性高，若施工工艺、围护措施不到位，不仅对本工程施工人员生命财产安全造成危害，还有可能会对周边环境造成较大的损失；（3）信息管理方面：由于该类项目建设周期长，从项目前期到竣工验收，工程资料众多（包括合同、联系单等）且容易丢失，导致后期竣工验收结算出现争议等问题。

建筑信息模型（Building Information Modeling），即BIM，简单地说就是指基于相同的标准，能够集成从建筑设计阶段一直到运营维护阶段的全生命周期过程中与建筑工程项目相关的信息模型。将综合管廊项目与BIM结合的目标是，基于BIM实现综合管廊项目建设全周期的精益化管理，从项目前期策划开始直到项目竣工验收交付，以达到优化设计技术、提高管理水平、降低建设成本等目的。总而言之，利用BIM建立起一套综合管廊全周期建设管理系统可以科学合理的开发利用地下空间资源并且有效地管理建设全周期的工程资料。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于BIM的综合管廊全周期建设管理系统，该管理体系能够解决综合管廊建设过程中出现的问题，以达到优化设计技术、提高管理水平、降低建设成本等目的。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种基于BIM的综合管廊全周期建设管理系统，该系统根据综合管廊项目的不同阶段分为四个模块，其中，模块一为决策阶段模块；模块二为施工图设计阶段模块；模块三为施工阶段模块；模块四为竣工阶段模块；所述模块一主要用于工程可行性研究、初设、招投标阶段，该模块包括第一设计技术平台和前期资料平台；所述模块二主要用于工程设计施工图阶段，该模块包括第二设计技术平台和设计资料平台；所述模块三主要用于EPC、全过程咨询等工程模式的施工阶段，该模块包括施工技术平台、施工管理平台和施工资料平台；所述模块四主要用于EPC、全过程咨询等工程模式的竣工阶段，该模块包括竣工技术平台、资料管理平台和项目移交平台。

进一步地，所述模块一中的第一设计技术平台通过对地方规划、自然条件、水文气象条件以及交通条件、地下原有管线的数据信息进行采集，并将地勘资料数据一并导入BIM三维软件中，以形成全景仿真环境；选择综合管廊实际重要参数，对管廊本体进行初步三维建模，可选择模型自动优选生成最优路径或人工选择可行路径，在平面进行路径绘制，纵向剖面则程序自动高程调整，避开原有管线以及其它构筑物，选出两条或两条以上可行路线进行比选；通过软件分析各方案林木砍伐、道路破坏、拆迁赔偿、管道迁改情况，以最优造价为目标对比选择最终最优设计方案，形成初步三维设计模型，同时利用BIM模型的参数化属性功能，计算并编制基于初步三维设计模型生成的工程量清单，以便为建设参与各方的工程量复核提供参考，提高土建算量的准确性；所述模块一中的前期资料平台主要用于收录决策阶段的项目文件。

进一步地，所述模块二中的第二设计技术平台用于接收模块一形成的初步三维模型并在此基础上开展各个专业施工图设计，通过平台协同办公设计，即各个专业在同一平台进行BIM三维优化建模，平台实时更新不同专业人员建模的数据，根据设定的约束条件自动进行空间检测，出现不合理的空间距离则提醒调整方案，根据碰撞点的具体位置及时做出方案调整直到错误消除为止，并形成最终三维设计模型。

进一步地，所述模块三中的施工技术平台用于接收模块二形成的设计三维模型，并在此基础上结合全景仿真模型，进行施工模拟以得知施工难易程度，选择合适的施工工艺、施工机械、人员配置以及专项施工方案，确定施工进度，最终形成施工三维模型；针对管廊建设过程中的开挖施工和预制构件装配，相关人员可以通过协同管理平台在移动端察看其实际的施工情况，实时调阅监理日志、巡视记录、抽检记录等现场数据，协助施工工序实施，如出现问题可及时提出并进行改进，避免后续返工成本。

进一步地，所述模块四中的竣工技术平台将最终的施工三维模型导出形成竣工三维模型，通过虚拟漫游行走进行展示，以人的视角检查管廊内部的各个细节，通过竣工三维模型能够有效链接设计和施工阶段的各项信息数据，快速地调取过程有利于提升验收工作质量和效率，减轻验收人员的工作负担；模块四中的资料管理平台用于收录竣工阶段的竣工报告、竣工质量评价报告、竣工验收意见书、整改通知书、竣工图；模块四中的项目移交平台用于将四个模块存储的信息资料以及最终的实体三维模型，以数字化模式全部移交给建设方。

进一步地，所述全景仿真环境包括地面信息以及地下信息；所述决策阶段的项目文件包括项目政府批文、工程文件批复、设计委托合同、招标文件、可行性研究技术方案、初设技术方案、初勘报告、投标文件。

进一步地，所述空间检测包括碰撞检测及安全距离检测；所述模块二中的设计资料平台，主要用于收录施工图设计阶段项目工程文件批复、中标通知书、设计合同、设计变更单、施工图审查批准书、施工图审查报告、工程联系单、会议纪要、施工图、地勘报告。

进一步地，所述模块三中的施工管理平台包括后台操作系统、网络通信系统及前端采集系统；所述后台操作系统由人员管理系统、设备管控系统、工程检测系统以及施工三维模型组合而成，所述前端采集系统由人脸识别、视频监控、设备故障检测、设备运行监测以及传感监测组合而成；模块三中的施工资料平台主要用于收录施工阶段质量验收资料、试验资料、材料产品构配件以及合格证资料、工程联系单或其它施工过程的重要资料文件。

本发明的有益技术效果在于：利用了BIM三维技术，提供多专业协同设计平台，避免因为设计专业配合失误而造成的重大变更；通过全景仿真模拟施工，提供施工方案，降低综合管廊地下作业风险；通过施工管理平台，对人、材、机进行管理，并对事故高发点进行24小时线上监测，保证了施工质量、安全以及进度；拥有全周期的资料管理平台，录入工程资料，避免重要资料遗失，协助竣工验收顺利进行；全数字化移交，以开放式的数字化成果移交给建设方，便于建设方根据三维模型进行后期的运营管理。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为模块一中第一设计技术平台的工作流程图；

图3为模块二中第二设计技术平台的工作流程图；

图4为模块三中施工技术平台的工作流程图；

图5为模块三中施工管理平台的结构框架图；

图6为模块四中竣工技术平台的工作流程图；

图7为模块之间的相互工作流程图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

在本发明的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-7所示，本发明所述的一种基于BIM的综合管廊全周期建设管理系统，该系统根据综合管廊项目的不同阶段分为四个模块，其中，模块一为决策阶段模块；模块二为施工图设计阶段模块；模块三为施工阶段模块；模块四为竣工阶段模块；所述模块一主要用于工程可行性研究、初设、招投标等阶段，该模块包括第一设计技术平台和前期资料平台；所述模块二主要用于工程设计施工图阶段，该模块包括第二设计技术平台和设计资料平台；所述模块三主要用于EPC、全过程咨询等工程模式的施工阶段，该模块包括施工技术平台、施工管理平台和施工资料平台；所述模块四主要用于EPC、全过程咨询等工程模式的竣工阶段，该模块包括竣工技术平台、资料管理平台和项目移交平台。

参照图2所示，所述模块一中的第一设计技术平台通过对地方规划、自然条件、水文气象条件以及交通条件、地下原有管线的数据信息进行采集，并将地勘资料数据一并导入BIM三维软件中，以形成全景仿真环境；选择综合管廊实际重要参数，对管廊本体进行初步三维建模，可选择模型自动优选生成最优路径或人工选择可行路径，在平面进行路径绘制，纵向剖面则程序自动高程调整，避开原有管线以及其它构筑物，选出两条或两条以上可行路线进行比选；通过软件分析各方案林木砍伐、道路破坏、拆迁赔偿、管道迁改情况，以最优造价为目标对比选择最终最优设计方案，形成初步三维设计模型，同时利用BIM模型的参数化属性功能，计算并编制基于初步三维设计模型生成的工程量清单，并且通过技经软件接口生成不同需求的造价成本（估算、概算、投标报价），以便为建设参与各方的工程量复核提供参考，提高土建算量的准确性；如图7所示，所述模块一中的前期资料平台主要用于收录决策阶段的项目文件。所述全景仿真环境包括地面信息以及地下信息；所述决策阶段的项目文件包括项目政府批文、工程文件批复、设计委托合同、招标文件、可行性研究技术方案、初设技术方案、初勘报告、投标文件。

参照图3所示，所述模块二中的第二设计技术平台用于接收模块一形成的初步三维模型并在此基础上开展各个专业施工图设计，通过平台协同办公设计，即各个专业在同一平台进行BIM三维优化建模，平台实时更新不同专业人员建模的数据，根据设定的约束条件自动进行空间检测，出现不合理的空间距离则提醒调整方案，根据碰撞点的具体位置及时做出方案调整直到错误消除为止，并形成最终三维设计模型；不同专业根据设计模型，选择专业模式进行自动生成施工图以及预算书。所述空间检测包括碰撞检测及安全距离检测；如图7所示，所述模块二中的设计资料平台，主要用于收录施工图设计阶段的项目工程文件批复、中标通知书、设计合同、设计变更单、施工图审查批准书、施工图审查报告、工程联系单、会议纪要、施工图、地勘报告等重要文件。

参照图4所示，所述模块三中的施工技术平台用于接收模块二形成的设计三维模型，并在此基础上结合全景仿真模型，进行施工模拟以得知施工难易程度，选择合适的施工工艺、施工机械、人员配置以及专项施工方案，确定施工进度，最终形成施工三维模型；针对管廊建设过程中的开挖施工和预制构件装配，相关人员可以通过协同管理平台在移动端察看其实际的施工情况，实时调阅监理日志、巡视记录、抽检记录等现场数据，协助施工工序实施，如出现问题可及时提出并进行改进，避免后续返工成本。如图7所示，模块三中的施工资料平台，主要用于收录施工阶段质量验收资料、试验资料、材料产品构配件以及合格证资料、工程联系单或其它施工过程的重要资料文件。

参照图5所示，所述模块三中的施工管理平台包括后台操作系统、网络通信系统及前端采集系统；所述后台操作系统由人员管理系统、设备管控系统、工程检测系统以及施工三维模型组合而成，所述前端采集系统由人脸识别、视频监控、设备故障检测、设备运行监测以及传感监测组合而成；前端采集系统通过网络通信系统传递信息给后台操作系统后进行分析管控；后台操作系统发出的指令通过网络通信系统传递给前度采集系统进行数据采集。后台操作系统的人员管控系统通过前端采集系统的人脸识别和视频监控考勤以及监督施工人员；后台操作系统的设备管控系统通过前端采集系统的视频监控、设备运行监测、设备故障检测，分别对设备的工作情况、设备运行状态以及设备故障报修进行记录，可以避免不当操作、设备故障等原因带来的安全隐患。后台操作系统的工程监测系统通过前端采集系统的视频监控、传感监测，对地下结构支撑体系的安全性进行24小时数据监控，可以避免基坑坍塌等事故的发生。

参照图6所示，所述模块四中的竣工技术平台将最终的施工三维模型导出形成竣工三维模型，通过虚拟漫游行走进行展示，以人的视角检查管廊内部的各个细节，通过竣工三维模型能够有效链接设计和施工阶段的各项信息数据，快速地调取过程有利于提升验收工作质量和效率，减轻验收人员的工作负担；如图7所示，模块四中的资料管理平台用于收录竣工阶段的竣工报告、竣工质量评价报告、竣工验收意见书、整改通知书、竣工图；模块四中的项目移交平台用于将四个模块存储的信息资料以及最终的实体三维模型，以数字化模式全部移交给建设方。

本发明的工作过程如下：如图7所示，在决策阶段，设计人员通过模块一的第一设计技术平台导入数据并建立初步三维设计模型，通过BIM软件优化选择最优的设计方案以及报价，并且在模块一前期资料平台，录入该阶段相关的重要工程文件，作为前期设计依据；在施工图设计阶段，设计人员将模块一的第一设计技术平台的初步三维模型导入模块二的第二设计技术平台进行深化设计，各专业再次平台协同设计，行成设计三维模型，并且在模块二设计资料平台，录入该阶段相关的重要工程相关文件，作为设计依据；在施工阶段，设计人员将设计三维模型导入模块三施工技术平台，结合全景仿真模型，进行施工模拟确定施工方案，最终形成施工三维模型，并导入施工管理平台以施工三维模型为基础的可视化界面，现场施工管理者通过施工管理平台对施工现场进行监测管控，行成的施工资料导入施工资料平台中，并且将该阶段相关的施工过程文件录入施工资料平台，作为施工后续验收的依据；在竣工阶段，将最终的施工模型导入竣工技术平台进行渲染优化，行成竣工三维模型，可在竣工验收时通过虚拟漫游行走进行展示，同时资料管理平台将本阶段的资料以及前三个模块的信息资料收集汇总，最终与竣工三维模型一起导入项目移交平台，行成全数字化移交，该工程最后以开放式的数字化成果移交给建设方，可便于建设方根据三维模型进行后期的运营管理。

本发明利用了BIM三维技术，提供多专业协同设计平台，避免因为设计专业配合失误而造成的重大变更；通过全景仿真模拟施工，提供施工方案，降低综合管廊地下作业风险；通过施工管理平台，对人、材、机进行管理，并对事故高发点进行24小时线上监测，保证了施工质量、安全以及进度；拥有全周期的资料管理平台，录入工程资料，避免重要资料遗失，协助竣工验收顺利进行；全数字化移交，以开放式的数字化成果移交给建设方，便于建设方根据三维模型进行后期的运营管理。综上所述，本发明提供一种基于BIM的综合管廊全周期建设管理系统，对内设计院本身可以优化设计技术、提高管理水平、降低建设成本；对外可以及时发现事故苗头，确保综合管廊地下施工的安全，具有重要的经济价值和社会意义，并对推广国内BIM技术具有十分重要的意义。

本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。