苏定邦 肖耀廷
湖北文理学院土木工程与建筑学院 湖北襄阳 441053
摘要：近代难度大、工艺复杂、交叉作业多的工程越来越多，由此带来的安全问题也愈发增多。基于高速发展的数字化信息时代，BIM与不同技术的结合应用能够有效的进行施工过程中的安全管理。本文结合BIM+六种不同的数字技术在工程安全管理中所发挥的作用介绍其应用。
关键词：BIM；安全管理；数字技术
1 引言
BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，以三维数字技术为基础，其核心是将所需的工程项目通过三维模型来表现，并结合实际的信息数据，形成一个实时工程信息库，是工程项目信息的集成化管理系统。在住房城乡建设部印发的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中提到，在“十三五”时期，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力。在企业信息化中主要任务之一就是加快BIM普及应用，实现勘察设计技术升级。在行业监管与服务信息化中明确指出工程建设监管要加强信息技术在工程质量安全管理中的应用。与传统建设工程相比，BIM技术最直观的优势在于施工各方能够进行实时的信息交流。充分利用BIM的数字化、空间化、定量化、全面化、可操作化、持久化等特点，在节约成本的同时，可提高工程项目建设的质量，保障施工过程中的安全。
2 BIM与不同技术的结合应用
2.1 BIM+RFID技术
RFID（Radio Frequency Identification）即无线射频识别技术。由RFID标签、读写器构成。通过将施工人员及设施等信息录入到标签中，当标签处在施工现场的危险区域内，读写器便会接收到标签信息进行读取与识别。
BIM+RFID的集成分为四个阶段。构建模型阶段中使用Autodesk Revit布置目标工程的建筑模型，使用Fuzor及Civil 3D布置施工场地及机械设备，通过Navisworks构建施工仿真模型，最终集合出BIM 4D模型数据库；信息采集阶段中将收集到RFID标签的数据经ZigBee技术通过API接口传输到BIM构建的工程模型中进行信息交互，实时更新BIM 4D模型中的数据；分析计算阶段中依据收集到的工程信息进行安全分析，划分出危险区域；安全预警阶段中结合施工人员的各项属性，有人进入危险区域内便会触发安全预警。 [1-2]
2.2 BIM+GIS技术
GIS（Geographic Information System）即地理信息系统。GIS技术利用目标工程的三维坐标数据和表面纹理数据，建立工程现场施工数据信息库。通过信息库内的数据，可实时跟踪施工进度，并根据施工现场的周围地理环境，以保障施工安全为前提做出科学的决策分析，安全地推进施工高效有序的进行。
BIM+GIS的融合为工程建设提供了新思路，弥补了单一技术应用的短板，实现了从宏观、中观到微观多方面的工程安全管理。宏观层面展现了整个工程的建设概貌，从大范围的角度分析工程可能存在的安全隐患；中观层面表现为某一标段，以局部视角进行风险动态监测；微观层面展现出工程模型内各部分构件详细的质量安全红线及有关安全问题部位的处理进程。[3-5]
2.3 BIM+SCL技术
危险源的辨识方法分为直观经验分析法和系统安全分析法两大类。其中系统安全分析法又可分为安全检查表法、事故树分析法、预先危险性分析法和因果分析法。SCL（Safety Check List）即安全检查表法，是系统安全分析法中的一种，决策者依照安全检查表，对工程中的各项构建进行评分，危险源的辨识则位于减分的构建项。
BIM+SCL的结合应用由两个小组来完成。“数据库管理小组”将各部分构建的危险源辨识信息等传输到BIM构建的工程模型中，“数据库应用小组”则基于模型内的数据使用如Navisworks等的软件制作出发生危害安全情况的紧急预案动画，帮助施工方进行相关人员的施工安全培训教育等。
[6]
2.4 BIM+AR技术
AR（Augmented Reality）即增强现实技术，是基于虚拟现实（VR）发展出的一种新型实时交互技术，并由真实世界和虚拟世界的信息集合而成。
BIM+AR的应用分为三个阶段。在设计阶段中，BIM构建出目标工程模型，并基于不确定的风险因素不断优化设计模型，在关键节点处则利用AR技术直观的进行更加精确的分析；在施工阶段中利用BIM模型结合具体施工方案实时优化管理方案，在复杂情况出现时利用AR技术指导决策，基于相关数据制作的虚拟动画也可基于AR技术展现到真实环境中，加强对相关人员的施工安全教育，减少安全事故的发生；在运行阶段中利用BIM+AR技术将所制定的运行方案展示出来，分析其中的安全隐患因素，优化改进方案，利用AR技术定期进行突发事故预演，增强相关人员的安全保障。[7]
2.5 BIM+CSKB技术
CSKB（Construction Safety Knowledge Base）即施工安全知识库系统，其核心组成是知识库和推理机。用户通过用户接口接入系统，知识源通过知识获取接口接入系统。CSKB系统的建立可以有效提高施工人员对安全信息的汲取，提高施工安全保障。
BIM+CKSB的安全核查流程分为三部分。首先是施工安全知识库的构建。通过直观因素及模糊因素对施工安全风险因素进行分类，利用Access设计施工安全知识库，内容包括括施工阶段、施工安全风险、施工安全预控措施和施工危害四个部分；其次是基于BIM-CSKB的施工安全核查插件功能分析。信息为静态时，利用Revit API接口将信息传输至于BIM模型中，读取分析信息是否符合相关安全要求。信息为动态时，使用Navisworks模拟出施工过程中的安全状况，对存在安全隐患的部分进行优化，直到满足相关安全要求。最后是Revit二次开发式及流程设计，利用Mictosoft Visual Studio下的C#语言通过外部命令或外部应用的拓展方式对Revit进行二次开发。[8]
2.6 BIM+3D激光扫描技术
3D激光扫描技术又称为实景复制技术，在测绘领域中是继GPS技术后一种新型的技术，它突破了传统的单点测量方法，采用了“面“的测量方法，可以大面积、高分辨率地快速获取目标物体的三维点云数据信息，相较于传统方法有很大的提升。
BIM+3D激光扫描技术的综合应用中，利用3D激光扫描技术的高效大规模采集目标数据，导入BIM构建的工程模型中进行关联，实现激光扫描点云模型与BIM模型的组合空间展示，使工程模型更加直观的反馈出来，便于管理者实时监管工程安全情况。[9]
3 结语
本文介绍了BIM+各种新兴技术的组合在工程安全管理层面的应用，通过在施工过程安全的预警、建设工程从宏观到微观的分析排查、危险源的辨识、施工作业人员的安全培训、建设工程的安全核查和建设工程的直观监管这六个方面发挥作用以保障施工过程的安全性。这些技术与BIM的结合应用将有效促进建设行业安全管理水平的提高，对于新技术与BIM的结合也具有重要的参考意义。
参考文献：
[1]仲青,苏振民,王先华.基于RFID与BIM的集成施工现场安全监控关键技术研究[J].建筑科学,2015,31(04):123-128+147.
[2]闫文杰,刘永强,肖俊龙.BIM与RFID集成技术在水利工程施工作业安全管理中的应用[J].水电能源科学,2018,36(05):117-121.
[3]李谧,贺晓钢,李博涵,敖翔.基于BIM+GIS的市政工程规建管一体化应用研究[J].地下空间与工程学报,2020,16(S2):527-539.
[4]鲍榴,杨斌,杨威,王万齐,陈雪娇.基于BIM+GIS的铁路工程建设管理一张图关键技术研究及应用[J].铁道标准设计,2021,65(05):55-60.
[5]田琼,周基,芮勇勤,陈明芳.基于BIM+GIS的槐树坪隧道信息化施工研究[J].中外公路,2019,39(06):158-161.
[6]侯宇,周建亮.基于BIM与SCL技术的建设工程危险源管理研究[J].施工技术,2015,44(12):84-89.
[7]秦松华,刘强.BIM和AR在境外炼化工程HSE风险管理中的应用[J].现代化工,2016,36(10):11-15.
[8]曹璐琳,李希胜,吴佳蔚,章帅.基于BIM-CSKB的建筑施工安全风险核查[J].四川建筑科学研究,2017,43(04):146-151.
[9]李芒原,张传浩,杨二东,曹明明.基于BIM+3D激光扫描技术的复杂深基坑监测技术研究及应用[J].建筑结构,2019,49(S1):751-755.
项目基金：湖北文理学院创新创业教育教学研究专项（CX2021009）