基于BIM技术的危大工程项目监测管理方法与流程

本发明属于施工活动中危大工程管理技术领域，具体涉及一种基于bim技术的危大工程项目监测管理方法。

背景技术：

施工活动中，危大工程具有数量多、分布广、管控难、危害大等特征，一旦发生事故，会造成严重后果和不良社会影响。目前现有的危大工程管理中主要运用两种方式：

1、施工、监理单位履职监测管理。传统建筑施工危大工程的管理主要按照《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》编制相应的专项安全方案，由专家论证后，施工、监理单位履职监测管理。此管理受人主观因素影响较大，存在人员安排不到位、监测不及时、数据处理有误、责任意识及专业知识不强、工作疏漏等问题，给工程安全埋下了隐患。

2、采用常规自动监测技术管理。此技术虽然可以实现自动监测仪器数据的采集、数据传输汇总以及数据的远程查询。但面临着庞大数据的处理、传感器硬件厂家及类型众多(如：位移计、水压计、形应变计等)、平台软件供应商(如：知物云、飞尚科技等)对选定硬件厂家设备的兼容、信息提醒不及时的问题，以及无法做到监测的精准定位、模拟分析数据和动态可视化的管理。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实现bim+gis+iot+自动化监测的综合安全监测管理手段，可以将bim(buildinginformationmodeling-建筑信息模型)技术的三维可视化、模拟性、信息整合传递性与gis(geographicinformationsystem-地理信息系统)的空间定位、大数据处理能力和iot(internetofthings-物联网)的实时传输功能结合，研发bim云平台，可以接入自动化监测数据，实现危大工程的安全信息化管理手段。通过建立参数化的危大工程、设备、传感器bim模型，可实现将bim模型和构建的危大工程危险源数据库进行关联，在施工阶段通过物联网技术可以将实时采集到的传感器数据传输至危大工程管理子系统进行安全计算分析。随着工程进展，系统可以自动识别危险性较大的分部分项工程施工过程中存在的安全隐患并实现实时预警功能。本发明所采用的技术方案如下：

基于bim技术的危大工程项目监测管理方法，包括以下步骤：

步骤1、事先对危大工程项目管理系统进行配置，形成监测方案，在施工现场布设监测设备，监测设备与bim模型挂接；

步骤2、危大工程项目管理系统开始监测预警，系统内监测数据达到预警值后，采取安全应急处理；

步骤3、危大工程项目管理系统输出报表和解决方案。

优选地，步骤1所述的事先对危大工程项目管理系统进行配置的具体步骤如下：

s1.1、公司系统管理员具有最高权限，由其建立危大工程监测项目，分配项目系统管理员账号，同时可录入公司信息，针对公司的危险源数据库有更新、修改、增删的统一管理权限，对上传至公司的危险源数据库有权限进行筛选决定是否可入库；

s1.2、项目系统管理员由公司系统管理员赋予项目管理的最高权限，负责录入项目信息、危大工程监测类型；分配项目参与人员角色信息及权限等基本信息；通过bim及gis建模软件建立三维信息模型，将已完成的bim+gis模型导入系统内；

s1.3、项目安全人员在分配相应权限后，负责手工录入或自动识别生成项目危险源清单，并提交至公司危险源数据库；根据监测方案，在施工现场布设用于采集测量信息的传感器及用于传输信息的dtu模组；对传感器、dtu模组、电脑、网络、显示屏及电源、信号传输进行现场调试；

s1.4、上述工作完成后，需项目系统管理人员在系统内录入在现场安装的dtu模组、传感器设备配置；监测设备与bim模型挂接，设备在模型中的位置与现场位置匹配。

优选地，步骤2所述的危大工程项目管理系统开始监测预警的具体步骤如下：

s2.1、由项目系统管理人员和项目安全人员共同验证传感器数据与系统内配置是否联动，如果是、转下一步，如果否、转步骤s1.3对传感器、dtu模组、电脑、网络、显示屏及电源、信号传输进行现场调试；

s2.2、将传感器自动采集的数据通过dtu模组实时传入系统，同时安排人工监测，复核得出监测数据；

s2.3、系统判断数据为有效数据后，判断系统内监测数据是否达到预警值，如果是、转下一步，如果否、转步骤s2.6；

s2.4、达到不同预警值后，即可通过web网页端、手机端对项目参与人员进行预警，采取安全应急处理、形成不同等级预警下的解决方案，待危险处理好后取消报警、转步骤s2.6；

s2.5、项目系统管理员需分配展示层级展示内容，用于展示级平台的内容展示；

s2.6、人工监测需按照方案进行常规监测，时刻注意危险预警。

优选地，步骤3所述的危大工程项目管理系统输出报表和解决方案的具体步骤如下：

s3.1、对监测数据以报表的形式进行导出，报表应以监测类型、监测时间分批次导出；

s3.2、对于预警下采取的安全措施，最终形成不同等级预警下的安全防范解决方案，为后续施工或相关工程提供参考依据与解决手段。

本发明的有益效果：

1、基于bim技术可以实现数据的自由输入、提取和查看，具体到危大工程管理上，管理人员可以将上一步安全风险辨识的全部信息，建立危大工程安全风险数据库，并实现数据库与模型的关联对接，方便项目人员在模型中查看，实现数据集中而又高效的管理。

2、通过运用bim的信息化、gis的空间化、数据的集成化、物联网的可追溯性，研发基于“bim+gis+大数据+iot”技术的危大工程管理模块，并逐步建立、完善危大工程数据库，从源头上减少工程安全隐患发生的概率。

附图说明

图1是本发明的危大工程管理系统的流程示意图；

图2是本发明的危大工程管理预警响应流程示意图；

图3是本发明的基于bim技术的危大工程管理系统的物理架构示意图；

图4是本发明实施例的系统数据架构示意图；

图5是本发明实施例的系统运行架构示意图；

图6是本发明实施例的系统开发架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。

如图1所示，是本发明的危大工程管理系统的流程示意图。基于bim技术的危大工程项目监测管理方法及管理系统，包括以下步骤：

步骤1、事先对危大工程项目管理系统进行配置，具体步骤如下：

s1.1、公司系统管理员具有最高权限，由其建立危大工程监测项目，分配项目系统管理员账号，同时可录入公司信息，针对公司的危险源数据库有更新、修改、增删的统一管理权限，对上传至公司的危险源数据库有权限进行筛选决定是否可入库。

s1.2、项目系统管理员由公司系统管理员赋予项目管理的最高权限，负责录入项目信息(如：项目名称、项目概况、效果图、合同额、主要工程数量等)、危大工程监测类型(如：深基坑、模板、支架、吊篮、高空作业等)；分配项目参与人员角色信息及权限等基本信息；通过bim及gis建模软件建立三维信息模型，并将已完成的bim+gis模型导入系统内；

s1.3、项目安全人员在分配相应权限后，负责手工录入或自动识别生成项目危险源清单，并提交至公司危险源数据库；根据监测方案，在施工现场布设用于采集测量信息的传感器及用于传输信息的dtu模组；

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。如：温度传感器、位移传感器、压力传感器、形变传感器、水位传感器等。

dtu模组是专门用于将串口数据转换为ip数据或将ip数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。它可以将自动化监测传感器采集数据通过sim卡信号传输至系统内接收并对数据进行处理。

对传感器、dtu模组、电脑、网络、显示屏等设备及电源、信号传输进行现场调试等；

s1.4、上述工作完成后，需项目系统管理人员在系统内录入设备配置(在现场安装的dtu模组、传感器)；监测设备与bim模型挂接，设备在模型中的位置与现场位置匹配。

步骤2、危大工程项目管理系统开始监测预警，具体步骤如下：

s2.1、由项目系统管理人员和项目安全人员共同验证传感器数据与系统内配置是否联动，如果是、转下一步，如果否、转步骤s1.3对传感器、dtu模组、电脑、网络、显示屏及电源、信号传输进行现场调试；

s2.2、将传感器自动采集的数据通过dtu模组实时传入系统，同时安排人工监测，复核得出监测数据；

数据主要包括：危大工程自动化监测的数据，如位移变化值、水位值、形变值、内力值、温度变化值等。

s2.3、系统判断数据为有效数据后，判断系统内监测数据是否达到预警值，如果是、转下一步，如果否、转步骤s2.6；

具体地，系统判断数据是否为有效数据的方法是：如果传感器返回的是诊断错误码、dac(数字模拟转换器，一种将数字信号转换为模拟信号，以电流、电压或电荷的形式的设备)下发采集指令后20s未接收到返回码；网关程序无响应；采集数据变化速率超过设置的告警阈值等，则判断为异常无效数据过滤掉。

s2.4、达到不同预警值后，即可通过web网页端、手机端对项目参与人员进行预警，采取安全应急处理、形成不同等级预警下的解决方案，待危险处理好后取消报警、转步骤s2.6；

s2.5、项目系统管理员需分配展示层级展示内容，用于展示级平台的内容展示；

s2.6、人工监测需按照方案进行常规监测，时刻注意危险预警，确保万无一失。

步骤3、危大工程项目管理系统输出报表和解决方案，具体步骤如下：

s3.1、对监测数据以报表的形式进行导出，报表应以监测类型、监测时间分批次导出；

s3.2、对于预警下采取的安全措施，最终形成不同等级预警下的安全防范解决方案，为后续施工或相关工程提供参考依据与解决手段。

本发明中，判断系统内监测数据是否达到预警值的方法如下：

通过设定各类监测设备传输来的数据类型，提前做好换算后，设定危险阈值范围，分为三等级报警范围。(监测类型不同数据换算单位不同，设定的阈值范围也不同)。

黄色预警：表示某项监测指标已达到方案确定的预警值或监测数据变化速率达到预警变形速率，基坑某一部位已处于临界危险状态，需各方引起重视，监测工作将增加监测频次。

黄色预警预警解除：监测数据变化速率减小趋于收敛稳定状态。

橙色预警：表示某项监测指标已大于方案确定的报警值或监测数据变化速率达到报警变化速率，基坑某一部位已接近局部危险状态，各方要足够重视，采取必要措施，监测工作将增加监测频次直至监测数据变化速率小于预警变化速率。

橙色预警预警解除：施工处理措施实施完成，监测数据变化速率减小趋于收敛稳定状态。

红色预警：表示某项监测累计值已达到方案确定的报警值且监测数据变化速率大于报警变化速率，基坑某一部位已处于危险状态，应采取应急措施，监测工作将增加监测频次直至监测数据变化速率小于预警变化速率。

红色预警预警解除：施工应急措施实施完成，监测数据变化速率减小趋于收敛。

三等级报警的具体内容如下表1所示，基坑及支护结构监测警戒值如下表2所示。

表1.报警等级

表2基坑及支护结构监测警戒值

如图2所示，是本发明的危大工程管理预警响应流程示意图。通过系统平台弹跳、短信、微信方式等，对危大工程危险状态进行预警，接到预警后的响应流程具体包括以下步骤：

a、危大工程管理系统发出预警后，首先判断系统是否异常，如果是、通知系统管理员调试系统，如果否、转下一步；

b、通知安全总监，根据预警等级的不同，到达现场下达临时停工或者停工指令；

c、测量复核预警点；

d、分析原因制定应对措施；

e、按照应对措施处理预警，整理上报处理结果；

f、由安全总监现场确认是否安全，如果是、转下一步，如果否、转步骤d；

g、危险解除，通知复工，总结形成预警解决方案。

如图3所示，是本发明的基于bim技术的危大工程管理系统的物理架构示意图。通过集团、子公司层级和项目部层级通过互联网构成一个统一的云平台，可根据不同层级需求，部署不同的数据存储节点和数据服务节点，并可根据网络特点将服务节点部署在不同的物理位置。

本发明在具体实施开发的过程中，可主要采用html及javaee相关技术实现，数据库根据数据类型不同而采用mysql与mongodb。如图4所示，是本发明实施例的系统数据架构示意图。

运行架构主要关注系统的并发和同步，以及交互、通信等。系统采用微服务架构，微服务模块内部采用zuul集群调用服务，服务器之间采用nginx作为系统出入口，保证了运行期的可伸缩性、安全性和持续可用性。如图5所示，是本发明实施例的系统运行架构示意图。

系统开发架构整合了企业服务总线(esb)的基本功能，并内嵌行业特色服务的总线，既能延续架构的积累、也能对行业服务产生积累并共享。如图6所示，是本发明实施例的系统开发架构示意图。