基于BIM+数字孪生技术在建筑工程项目中搭建绿色智慧管理系统

    摘要：近几十年来，人类活动的急速增长，对自然资源的消耗和环境的影响越来越明显，所有人类活动中，建筑业的发展对自然资源和环境的影响尤其明显。于是，绿色施工、智慧环保、绿色建造的理念逐步深入人心，从设计到施工再到运营，人们都在开发和应用相关的技术，来减少建筑活动对资源和环境的不利影响。

    绿色施工技术开发和应用虽已经开展多年，也取得了很多成就。然而，绿色施工并非一项简单的工作，实际执行过程中需要投入一定数量的专业人员来进行策划和实施，往往由于专业管理人员配置不到位，兼职且不够专业，使得绿色施工效果大打折扣。本文介绍总结了建筑工程项目绿色施工中运用到的一些数字孪生三维可视化智慧管理技术，其大大减轻了施工管理人员的负担，有效的填补了诸多管理漏洞，使得绿色施工技术应用进一步得到了落实，可以为后续类似的工程实施，提供相应参考。

    1 、前言

    当前，越来越多的建筑施工项目引入了智慧工地管理平台，辅助项目进行项目管理活动，但是，大部分侧重于安全管理，比如：基坑监测、塔吊安全监测、临时用电安全监测、视频监控等，很多智慧工地管理平台也有绿色施工的内容，但仅限于环境保护方面的扬尘和噪声监测，比较简单。总之，智慧建造还有很大的空间需要我们进一步开发和深入研究应用。本项目通过开展绿色施工，并基于项目部智慧管理平台进行了开发拓展，丰富了管理平台中绿色施工管理方面的内容，使之涵盖绿色施工中“四节一环保”全部因素，应用过程中，不断优化和改进，总结出了一些绿色施工智慧管理技术，利用该技术通过数据收集和分析、评价，然后改进绿色施工措施，使项目的施工达到了绿色施工示范项目标准，数字孪生技术智慧管理在绿色施工中初步取得了良好的实际应用效果。

    2、 绿色数字孪生技术施工智慧管理应用

    基于总承包管理模式，以BIM+3DGIS应用为基础的数字孪生技术智慧管理建造，在施工阶段绿色施工过程中的应用点，主要体现在以下不同施工阶段的综合应用方面。通过案例分析，选取典型的应用点进行应用介绍。大大减轻管理人员的工作负担，同时也达到各项绿色施工指标。

    2.1环境管理

    施工阶段环境保护的重点在于扬尘、噪声、污水排放、建筑垃圾控制和处理，智慧管理的技术要点就是进行扬尘、噪声的在线监测、记录和反馈，以触发和启动降尘设备投入运行以及降噪设施的投入，对于污水排放PH值和建筑垃圾产生的数量进行数据收集记录和分析，以便及时采取调整措施，达到预定环保指标。

    1）扬尘、噪声在线监测及自动喷淋

    土方施工是扬尘和噪声污染的主要阶段，将扬尘、噪声在线监测，塔吊、围挡自动喷淋，车辆自动冲洗平台记车辆抓拍系统集成于智慧工地管理平台绿色施工模块中环境保护项，实现了扬尘、和噪声自动控制，并达到了控制指标，同时生成相应记录和报表。

    2）污水排放及垃圾处理记录

    施工污水排放定期检测的PH值，各类建筑垃圾产生数据，通过手机App终端录入平台，生成污水排放检测记录和建筑垃圾处理记录，并通过数据分析反馈结果。

    2.2节材与材料资源管理

    节约材料是绿色施工的重点也是难点，除了从预先策划好的一些技术措施方面节约材料，关键是如何通过严格精细的管理，来使得这些措施精准实施，这方面需要做大量的工作，智慧工地管理平台设计管理和物资管理模块可以很好的帮助解决施工优化，减轻限额领料，材料出库入库的管理负担，从而控制了材料的损耗率，达到节材效果。

    1）设计管理

    在智慧工地管理平台中开发了设计管理模块，通过自动排砖、管线综合碰撞检查及优化、装修样板建模等BIM深化设计工作，最大程度的优化和节约材料的用量，并将优化内容和成果导入该模块，各相关人员通过电脑或手机终端APP随时学习和查看，并用来对工人进行交底。

    2）物资管理

    在智慧工地管理平台中开发了物资管理模块，导入材料采购计划、链接自动过磅系统、材料出入库、余料处理等数据，进行数据统计分析，输出节材与材料资源利用效果评价报表，提供项目部进行对比检查和决策，如果出现不达标时，及时调整节材措施。该模块帮助项目部减少了大量数据录入和记录工作，精准地记录了进场物资和余料处理的数量，通过对比采购计划、实际进场数量和余料处理数据，精准的计算出材料的实际损耗率，回收来利用率，从而得出节材指标达到绿色施工的标准，同时提供了建筑垃圾处理的相应数据。

    2.3节水与节能管理

    智慧工地管理平台中的资源管理模块，包含了雨水收集循环利用系统、自动洗车及抓拍系统和智能水电管理系统。大大提高了施工现场临时水电管理的自动化程度，有效的提高了节水和节能效果。

    1）雨水收集循环利用

    雨水回收系统采用自动调压变频控制，自动补水和远程监控，减少了水电维护人员启停水泵和补水等工作量。

    2）自动洗车及抓拍系统

    自动洗车台设置传感器，当车辆进入洗车台时，传感器感应信号触发冲洗水泵启动进行冲洗，车辆冲洗完毕离开洗车台后，水泵自动关闭，车辆冲洗抓拍系统则用来监控车辆满足最少冲洗时间，且随时可以调取视频影像。

    3）智能水电管理系统

    智能水电管理系统包括智能配电箱、智能水表，实现用水用电量，电压、水压状态等远程抄表、远程监控及无线数据传输，并进行数据统计和分析，形成水电消耗台账及节水节能效果评价报表，大大节约了水电管理人员的工作量，同时搜集的数据更全面更精准。

    2.4 节地与施工用地保护：

    施工现场场地较为狭小，合理的利用施工场地是项目施工的关键。利用BIM技术分不同施工阶段对施工现场进行规划布置，并在施工过程中进行动态调整，保证施工场地得到充分利用。利用BIM+3DGIS 技术进行场地布置，更形象更直观，同时易于计算临时设施的工作量，从而利于快速正确的做出决策。

    3、结论

    项目绿色施工过程中，多项绿色施工措施采用了数字孪生技术智慧管理，这些技术成功运用于现场，先进又实用，在节能环保形势严峻的情况下，解决了绿色施工管理人员配置不到位造成的绿色施工实施效果不佳的问题。该绿色施工智慧管理技术现已顺利应用于实践，通过该技术收集数据，进行分析、评价和指导现场施工改进，使项目的施工达到了绿色施工示范项目标准，智慧管理数字孪生技术在绿色施工中初步取得了良好的实际应用效果，值得在类似的绿色施工示范工程中推广。