前沿信息技术在装配式建筑建设管理中的应用研究

发表时间:2021/6/23   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:邱继鹏1 刘庆兴2
[导读] 摘要:装配式建筑具体是指建筑的部分或全部构件在工厂预制完成,然后运输到施工现场,将构件通过可靠的连接方式组装而成的建筑。
        1身份证号码:23010419920211XXXX;2身份证号码:36073219880710XXXX
        摘要:装配式建筑具体是指建筑的部分或全部构件在工厂预制完成,然后运输到施工现场,将构件通过可靠的连接方式组装而成的建筑。目前,装配式建筑的迅速发展源于国家层面和地方政府给予的大力支持。
        关键词:前沿信息技术;装配式建筑;云技术
        1 前沿信息技术平台需求分析
        装配式建筑建设管理过程中预制构件和利益相关者的多样性导致信息管理的复杂性,信息管理关系到装配式建筑的施工进度和经济效益[9]。目前,装配式建筑建设管理效率低下,面临着以下问题:设计阶段各设计软件之间缺少协同设计平台,导致设计信息缺乏互操作性;装配式建筑设计、生产、运输及装配全生命周期产生的实时信息缺少共享平台,导致信息传递缺乏时效性;装配阶段缺少先进的辅助定位技术,导致预制构件的装配缺乏精准性;城市大规模装配式建筑群产生的海量数据缺少集中管理平台,导致没有更好地利用已产生的经验数据。
        BIM 作为信息共享平台和工程项目实时信息的传递工具,虽有助于各利益相关者之间的信息传递和共享,却无法做到与项目同步。目前为了更好地利用BIM解决装配式建筑预制构件设计、生产、运输以及装配全过程的信息管理问题,会增加新的技术难题,例如预制构件在设计阶段的基础信息如何传递到生产阶段,预制构件又如何将其装配信息传递给现场的施工工人。据观察,施工工人常常会用记号笔在预制构件上做标记,通常情况下,这些工人并不知道这样做的目的,这在很大程度上导致构件自身的信息与储存在建筑物信息模型中的设计信息脱节。因此,为了保证信息在传递过程中的时效性,需要通过选取一种特定的工具来识别并记录场外预制过程中产生的信息流。
        装配式建筑现场装配过程中,由于预制构件的大量性和特殊性,装配工人需要在规定的工期内准确无误地装配所有预制构件成为另一大技术难题。装配过程缺乏精准性可能导致工期延误,施工单位将承担一定的施工进度风险。目前,在预制构件装配过程中,虽然BIM能提供可视化信息,施工工人通过BIM能将预制构件与装配位置一一对应,但由于缺乏技术性、专业性和精准性的定位工具,装配过程容易出现难于控制装配位置、需要反复装配以及容易碰撞相邻构件等情况,经常会导致二次搬运,降低装配效率,增加施工成本。因此,迫切需要通过选取一种特定的定位工具来保证预制构件装配过程的精准性。
        2 前沿信息技术平台构思
        装配式建筑建设管理过程中运用的前沿信息技术主要包括:实现全过程可视化集成管理的BIM技术在装配式建筑建设管理过程中,运用RFID技术实时追踪和监控预制构件,以无线网络为媒介实时传递预制构件的相关信息,同时将RFID技术与BIM结合,从而保证了信息的完整性,同时还能加速信息在项目利益相关者之间的传递。通过使用RFID技术可以很好地解决装配式建筑建设管理过程中信息传递缺乏时效性的难题。基于北斗定位技术解决预制构件装配过程缺乏精准性难题。

预制构件装配阶段,在塔吊的吊臂以及吊钩平衡杆上安装北斗定位接收器,通过机载无线路由器将北斗定位接收器接收的数据传输到终端设备的数据库中,按照预定义的装配位置和装配时间,预制构件的各项参数将自动与每一具体装配位置进行匹配,可实时定位预制构件的装配位置,实现构件的精准装配。预制构件装配完成后,如果构件的装配质量符合施工规范要求,北斗定位接收器通过无线网络即可将该构件的各项参数、完成时间、装配工人等信息上传至数据库,项目利益相关者通过 BIM 系统可实时观测和了解装配式建筑的施工进度。
        预制构件装配过程中,BIM系统为装配式建筑提供了全新的视角,全面展示施工进度和预制构件所处状态。预制构件的施工进度和所处状态由不同的颜色表示,灰色表示已装配完成,红色表示正处于装配过程中,黄色表示即将要装配且已到达施工现场,绿色表示未装配且处于运输阶段,而蓝色则表示正处于预制构件生产厂家。当预制构件的装配进度出现偏差时,基于BIM可视化系统可以通过获取项目当前数据和历史数据来分析偏差产生的原因。此外,还可以从项目各阶段中提取数据源,一项数据源代表着一个阶段,将所有数据源整合在一起,就可以全面了解整个项目。应用云技术管理大规模装配式建筑群数据的传递与互通难题。通过建立多维度的BIM关联数据库,利用云技术使得装配式建筑各利益相关者实时准确地获取管理所需数据,实现数据的协同和共享,基于BIM的云中央数据库能传输装配式建筑群各利益相关者、各阶段产生的对象数据,支持装配式建筑全生命周期动态数据信息的收集、处理、储存、分析和交互,使得数据信息具有一致性、可视化和可用化的特点。基于BIM的云中央数据库的基本架构由基础层、应用层和访问层组成。装配式建筑的相关信息汇集于基础层,通过网络计算、集群系统等技术,实现装配式建筑群数据库的管理以及复杂信息的处理。应用层是基于BIM的云中央数据库的中间层,其根据不同利益相关者的具体需求提供装配式建筑的相关数据,完成信息的分析和交互。访问层直接面向装配式建筑群的各利益相关者,快速实现信息的上传与下载。
        在数据分析过程中,由于云中央数据库集成了装配式建筑所有有关数据,项目利益相关者可以利用数据分析技术从海量数据中获取自身需要的数据信息。在数据交互过程中,项目利益相关者通过云中央数据可以实时共享和交互数据,实现各利益相关者之间有效的协同工作,从而更好地进行决策。运用云技术对城市大规模装配式建筑群的大数据进行管理,有助于提高各相关方之间协同工作,推动装配式建筑快速发展。
        3 结语
        本文通过对装配式建筑利益相关者的访谈,总结出目前装配式建筑建设管理过程中面临的设计信息缺乏互操作性、信息传递缺乏时效性、装配过程缺乏精准性以及装配式建筑群大数据管理等难题。在宏观层面上提出将BIM技术、P-BIM平台、RFID技术、北斗定位技术以及云技术等前沿信息技术运用在装配式建筑建设管理过程中。以期实现对装配式建筑建设过程的智能化、可视化、精益化和简便化管理。在未来的研究中,需进一步从微观层面上解决目前装配式建筑建设管理过程中的技术难题,将前沿信息技术真正运用在装配式建筑建设管理过程中。
        参考文献:
        [1] 董苏然,许晓文,付素娟.BIM技术在装配式建筑设计中的应用实践[J].建设科技,2017(3):37-39.
        [2] 曹江红,纪凡荣,等.基于BIM的装配式建筑质量管理[J].土木工程与管理学报,2017,34(3):108-113.
        [3] 韩友强.BIM 技术在装配式建筑结构施工中的应用[J].建材与装饰,2016(34):32-33.
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