平武高速基于BIM+GIS的智管平台建设与应用

梧州-那坡公路平南至武宣段是《广西高速公路网规划 (2018-2030)》规划的“横6”梧州(粤控界)至那坡的重要组成部分。本项目主线全长62.8公里，连接线路10.38km。主线桥隧比47.46%，全线共设有7处互通式立交，服务区1处，项目设计批复概预算99.4亿元，项目建设工期2年。

平南至武宣项目路线平面图

BIM平台组织架构

项目由广西平宣高速有限公司牵头，鲁班软件股份有限公司和广西计算中心有限责任公司为该项目的技术支持单位

2019年9月，中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》，指出要要大力发展智慧交通，推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。

2019年10月，交通运输部同意广西等13个省份开展第一批交通强国建设试点工作，力争用1—2年时间取得试点任务的阶段性成果，用3—5年时间取得相对完善的系统性成果，打造一批先行先试典型样板，并在全国范围内有序推广。

2020年3月，自治区人民政府印发《广西基础设施补短板“五网”建设三年大会战总体方案（2020—2022年）》。在方案中排首位的就是“构建通达通畅的交通网”。

✔ 行业管理系统现状

标准化工具类产品：服务单一业务部门，解决单一专业领域，未盖建设管理全业务

综合建设管理系统：功能模块齐全，但功能深度不够，与实际业务贴合度差，服务生产效率低

系统应用模式：无纸化程度低，线上数据流转及业务处理，线下同步打印签字与扫描归档，工作量倍增，效能低下

系统采购模式：以项目为单位采购，一次性应用，重复性采购，缺乏信息化远景规划与持续升级计划

✔ 项目管理存在的问题

业务系统众多；网络化水平欠缺不相互链接，各业务板块信息化呈孤岛形式，基层录入工作量大

工程资料繁多、签字耗时、存档难，量大，容易丢失，重复次数多

缺少一体化综合监管平台，能采集施工现场数据，并实时上传到总控平台，提高参建单位对质量、安全、进度、投资等管理要素动态监测、指挥协调、异常预警和辅助决策。

缺少业务的规范标准，例如质检资料、实验检测资料管理等；数据利用时效低，规划建设阶段数据无法为运营服务。

依托平南至武宣段高速公路，综合运用BIM、GIS、大数据、人工智能、物联网等信息技术，研究构建一套涵盖公路建设项目进度、成本、质量、安全的高速公路项目建设智管系统，具体实现“三个一”：

建立全线BIM模型，通过BIM模型的深度应用实现碰撞检查、工程量计算等方面需求；其次将BIM模型上传项目管理平台实现质量、安全、进度、投资等数据的高度集成；最后结合GIS实现IoT数据与BIM的关联。

在建设过程中，形成以BIM模型和工程项目管理为主的结构化和非结构化数据进行积累、集成和管理，打造一体化的智慧化建设大数据库。

建设一体化智管平台、调度指挥中心。

项目应用层级主要分为两层：业务系统应用层和监管展示层。

业务系统应用层实现项目过程管理，比如质量、安全、质检、计量、投资、甲供材料等，并结合现场硬件实现部分数据采集，比如试验室联网数据进入质检资料。

监管展示层主要实现数据的抽取，结合BIM模型实现项目管理数据的结构化存储，点击BIM模型可以查看基于模型的质量、安全、进度等项目管理数据和物联网数据。

2.2.1 业财档一体化应用流程

2.2.2 工序报验

工序报验建立了关健工序影像资料上传审核机制，影像资料必须反应时间，地点，责任人等关键信息，将施工现场的工序报检、原始地貌等隐蔽工程影像资料收集整理进行电子化存档，并和BIM模型关联，通过BIM模型可以快速可以快速查看到构件相关的影像资料，对运维产生巨大价值。

1、通过WBS构件结构树选择构件，进行对应构件的工序报检工作。

2、工序报检时，填写对应的工序记录表，形成质检资料的源数据。

3、工序报检完成后，报检信息自动存档，形成过程管理资料。

4、工序报检支持离线操作。

2.2.3 质检评定

内置质检资料所有表单，根据不同分部分项设置应用模板，现场资料人员只需要点应用模板即可实现不同分项表单的快速套用，资料表单内置大量数据关系，有效避免了重复填写、数据填写不对称的问题，节省了大量时间，降低一线人员工作量。

• 解决用表不一致，表单不统一

• 解决资料数据重复填写、计算错误

• 同步归档进入电子档案系统组卷

• 与BIM关联和统计查询

电脑端&手机端“质检评定”界面

2.2.4 三级清单管理

本项目引进广东省三级计量清单，建立公路工程概、预算与工程量清单造价的对应关系，规范工程计量与支付、设计变更和工程结算等造价管理工作，提升公路工程全过程造价管理，软件根据三级清单设置了2级卡量，有效避免计量工程中超计、漏计、错计等问题。工程计量从中间计量表到计量大表数据，通过数据设置索引关系，实现计量数据自动汇总到计量大表，计量大表间数据也实现相互调用，并且在审批计量报表的时候能够查看本期质检、计量相关的原始资料，方便管理者查看相关原始数据，降低计量工作难度。

计量支付“中间计量”

2.2.5 计量支付

统一WBS结构树：质检、变更、计量采用同一棵WBS划分，质检资料线上填写完成之后同步推送到计量支付模块，方便管理者审查分项节点质检资料完成情况，提高了计量审查管理工作效率。

解决超计量：软件根据三级清单设置了2级卡量，有效避免计量工程中超计、漏计、错计等问题。工程计量从中间计量表到计量大表数据数据自动汇总，

解决资料审查：在审批计量报表的时候能够查看本期质检、计量相关的原始资料，方便管理者查看相关原始数据，降低计量工作难度。

查看本期计量相关质检、抽检资料

计量支付“预汇总”

2.2.6 电子档案系统

线上资料审批完成之后系统自动接收建设智管系统文件进行组卷归档，分为预组卷和正式档案管理，降低现场归档人员的工作量，实现工程竣工档案智能归档，，时工程文件可以和BIM模型进行关联，实现工程文件归档的可视化管理，满足交通部提出的“三同步”要求。

• 纸质文件、电子文件收集

• 对接业务系统、预立卷快速搜索

• 案卷信息自动生成

• BIM关联和统计查询

2.2.7 电子签名/签章

通过引入CFCA认证的电子签名/签章和自定义设置审批流程进行线上签名签章，保证审批流程的合理性和线上协同办公的合法性，避免了线上一道线下一道双重流程，实现工程资料的无纸化办公。

可视化的“审批”流程

表单“电子签名/签章”

2.2.8 安全管理

根据现场的问题安全检查创建方便，快捷，整改过程、验收行为责任可追溯，并和BIM模型关联，实现整个整改过程的基于BIM的安全管理可追溯。

创建“安全检查”界面

2.2.9 远程视频监控

通过在全线重点的施工现场安装远程视频监控系统。可以实时地查看现场施工作业情况，提高监控效力，有效规范了施工作业行为。

现场“视频监控”界面

2.2.10 质量管理

根据现场的问题质量检查创建方便，快捷，整改过程、验收行为责任可追溯，并和BIM模型关联，实现整个整改过程的基于BIM的质量管理可追溯。

“质量检查”界面                     质量管理统计

2.2.11  拌合站、实验室系统

通过在拌合机上安装智能化的模块，实时机读取数据和施工设计的配合进行对比，保证混泥土配合比的准确度，避免了不合格混泥土被应用在施工建设中。

水泥“拌合站” 系统

在压力机相关的实验实现了数据的自动采集和上传，避免了人为操作产生的实验的误差，保证了我们实验数据的真实性。

“实验室检测”系统

2.2.12 进度管理

通过BIM模型将工程施工过程中的台账跟BIM模型构件关联，形成基于BIM技术的4D工程管理，实现工程进度的三维形象展示。

电脑端“进度管理”界面              手机端“进度管理”界面

2.2.13  无人机航拍视频

通过“每周”定期上传现场“无人机航拍”视频，方便领导直观了解项目现场施工进度，提高领导决策能力。

无人机“航拍视频”界面

2.2.14 巡检管理

将工程施工过程中对于现场安全、质量、进度等工作，通过BIM模型创建巡检点和巡检任务，以手机“打卡”形式进行巡检，对于巡检异常的可以直接发起质量、安全检查，从而保证现场工程质量安全。

“巡检日志”界面

2.3.1 BIM参数化建模

通过Revit建立了一套路桥隧模型库，利用Revit+Dynamo参数化建模，提升BIM模型的建模效率，为集团相似工程积累BIM建模经验。通过BIM技术阶段的应用，实现了大量图纸问题的提前发现；对工程施工过程中的错漏碰缺在一定程度上进行了规避。

建模技术流程

整标段BIM模型

2.3.2 基础数据二维码管理

将现场的施工数据，责任追溯信息、设计信息、试验检测信息等实时录入到BIM构件属性信息中，实现基于工程构件的数据共享，项目管理人员可便捷有效的获取工程数据资料，通过BIM数据信息实现构件生命周期信息可追溯管理。对工程施工、运维阶段都有巨大价值。

2.3.3 物资材料管理

工程材料质量是判断施工质量的关键要素之一，系统针对物资进场、出入库进行管理并和BIM模型关联，当某一批次材料出现问题，可快速定位到这批材料用到现场的施工部位，实现材料的全生命周期可追溯。

2.3.4 “甲供材料管理”系统

通过导入甲供材料清单，施工单位每月报送月度需求计划，材料供应商分批次进行材料供货，整改供货验收过程线上可追溯，避免了材料倒卖等现象，方便了解项目甲供材料的供应情况。

“甲供材料管理”系统

2.3.5 图纸、方案管理

针对项目线下纸质资料收集和整理，上传到平台进行分类存档，并关联到具体的模型构件上，项目管理人员可便捷有效地获取工程数据资料，基于BIM平台的资料管理使项目资料储存、流通协同更为方便。

2.3.6 基于BIM的清单数据查看

通过打通BIM平台与质检计量平台的数据关系，将质检资料关联到模型构件上，只要选择查看组查看构件信息，就能够查看到该构件组的工程量、清单金额、质检资料已经计量情况。

2.3.7 移动端管理应用

打开软件就能看到首页统计分析从首页就能看到全线的情况，包括质检评定、变更统计、计量统计、进度统计、质量统计、安全统计、梁场统计（含架梁统计）、监控等，从三个层级进行统计：第1级：全线状况或者管辖范围内的几个标段状况；第2级：各标段状况；第3级：各标段部位、分部分项状况。

PC端的业务模块数据同步推送到手机移动端，通过手机端即可实时查看项目质量、安全、进度、投资等相关数据，并支持手机端进行资料表单的审批签字，使项目管理更加方便、高效、快捷。

2.4.1 基于BIM+GIS的业务数据集成

基于EBS、WBS、工序和清单等基础数据映射，打通BIM项目管理系统安全、质量、投资、进度、质检、计量、档案等数据关系可以自动调取至指挥中心平台，消除数据孤岛，达到信息共享效果，提高公路工程管理各模块间数据互用、融合的效率。

调取BIM项目管理系统数据

2.4.2 BIM+GIS 指挥中心驾车漫游模式

通过驾驶模拟功能，对交安工程的标线、标致、标牌的设置是否醒目、合理进行一个直观的感受。带上VR眼镜儿可以更真实，更身临其境地感受到这些标致，标牌的设置效果，辅助交安工程设计。

2.4.3 基于BIM+GIS 临建工程选址

2.4.4 基于BIM+GIS的征地拆迁管理

平台导入现场红线用地征拆数据，能够直观了解项目土地、房屋、坟墓等征拆进度，对于有重难点拆迁问题在地图上进行标记，点击气泡可以查看详细征拆信息，通过建设智管系统可以快速开展征拆问题研讨工作。

• 业务线上协同
  

基于工程建设管理需求，为项目各参建单位统一提供网络化、数字化、智能化的工作协同平台

• 数据互联可视

构建基于BIM的统一集成平台，整合投资、进度、质量、安全、试验、档案等业务系统，打通关联数据接口，实现“数据可视化”，切实提升项目管理效能。

• 业务规范统一

实现项目建设业管理流程、数据统计口径、竣工资料表格的规范统一，实现项目建设管理系统化、规范化、标准化

• 无纸化办公

无纸化办公，建立符合国家电子签名法的电子签名系统，实现各业务的全程线上无纸化办公，减少纸张浪费、减少签章工作量、提升工作效率。

• 同步档案管理

电子文件在各业务系统中形成、申批、电子签章后，推送至档案中心归档，实现竣工文件的形成、收集、归档三同步的管理目标，实现档案单轨制的管理模式

平台总体架构主要包括基础组件、中台组件、业务应用、数据中心及应用终端，共五大部分。

平台核心能力

• 具备强大的应用开发及扩展能力，多模块插拔式集成

• 提供丰富的中台开发基础组件（SDK），可快捷进行功能开发与应用

• 支持众多设计软件数据，可无损加载主流软件数据信息

• 支持集成第三方应用，提供标准数据接口（ API），可集成其他系统及数据，可模块多个供应商单独开发再系统集成

• 数据存储层

主要作用为数据的分布、复制、同步。包含逻辑性数据库、关系型数据库及主流的NOSQL，对结构化数据、非结构化数据、信息资源数据进行调度和存储。

• 数据处理层

数据处理层通过应用服务器，对系统应用层、基础服务层甚至数据存储层提供强大的支持，包括数据处理、文件处理、数据同步、任务调度、ETL聚合等功能。

• 基础服务层

基于面向服务体系架构的分布式设计，通过统一的服务注册中心实现相关引用组件整合和管理，各个应用系统基于基础服务层各个组件的应用，快速搭建相关功能模块。

• 应用服务层

应用服务层按照业务进行平行、垂直拆分，各服务层平行共用公共平台服务，其余服务分为政府监管平台、投资集团平台、项目建设平台、BIM平台及智慧工地。

• 子系统对接

平台可通过服务器端直接对接其他第三方业务子系统数据及BIM模型，对各系统数据实现集成处理与分析。

以工程分部分项划分WBS与工程BIM的实体结构分解EBS相互关联映射为基础，结合智慧物联的IoT，形成工程全生命周期管理的BIM+GIS+IoT数字底板。

4.1.1 模型轻量化，超大工程BIM+GIS场景工程展示

传统建模一公里桥梁或者隧道模型在未轻量化前大约为150M-200M，本项目主线62.8公里，加上连接线、互通、梁场等模型大小大概在40G，加上倾斜地形数据100G，整个项目原始数据在140G以上。所以对平台的轻量化提出了很大的挑战。

通过两次模型简化，一公里碎片数由62万片简化至5千片，将模型大小缩小百倍，实现了超大型工程的数据承载。

4.1.2 广西平武高速建设智管系统

通过BIM+GIS物联网云计算等技术及业务流程一体化管理构建信息化大平台，将质量、安全、征地拆迁、智慧工地、数字化施工等信息化系统数据进行集成，建立一套基于BIM高速公路项目建设质量、安全、进度、投资等核心业务的统一数字化和智能化管控系统，形成工程模型大数据

广西平武高速“建设智管系统”

“BIM+GIS调度指挥中心”数据看板

4.1.3 智慧梁场BIM协同平台

基于高速公路梁场台座智能排产，结合梁场BIM模型和物联网设备自动采集的梁片张拉压浆数据，实现梁场生产质量指标智能监测，提高梁场制梁工序流转效率和台座利用率。

工程引入智能化摊铺、压实设备，对路面施工各个环节进行联网监控，采集试验、生产和施工数据进行自动化分析处理，实时监测施工质量，并通过短信方式向相关管理人员进行预警，实现数字化施工的动态监测。

BIM平台应用情况：

计量支付

全线计量款线上填报和审批超16亿。

资料电子化

质检、计量资料表单线上填报、审批、签字超过34万张。

质量、安全管理

全线质量、安全检查线上发起检查，整改闭环超5200条

材料管理

原材料进场台账电子化超2000条，初步实现了进场资料、原材料台账和BIM模型的多向可追溯。

巡检管理

全线基于BIM质量、安全、进度巡检，生成巡检日志超过13000条。

工序检查、进度上报

全线关键工序检查和BIM模型关联，进度上报日志影像资料收集超2500份。

资料管理

全线图纸方案、技术交底等资料上传和BIM模型关联近900份。

1）系统统一集成标准，汇集数据资源，集中管控，消除信息孤岛，基于BIM+GIS实现项目目管理数据通过一个界面、一个数据入口的数据监管。

2）整合投资、进度、质量、安全、进度、档案等业务系统数据，实现项目数据互联互通，打通业务数据接口，让“数据多跑路，人员少跑腿”，提升项目管理效能。解决传统软件应用分散、集成度低的问题。

3）在施工监管智能化方面，结合自主研发的视频云网关、视频图像识别技术等智能化设备和技术，实现对施工现场的安全生产、施工质量等情况进行有效监控

4）通过Revit建立了一套路桥隧模型库，利用Revit+Dynamo参数化建模，提升BIM模型的建模效率，为集团相似工程积累BIM建模经验。通过BIM技术阶段的应用，实现了大量图纸问题的提前发现；对工程施工过程中的错漏碰缺在一定程度上进行了规避。

1）通过BIM管理平台实现了工程资料、隐蔽工程照片存档、问题整改、工程基础数据、原材料、现场问题整改等的电子化存档和验收行为可追溯，责任信息可追溯，将可能发生的进度、质量、安全问题扼杀在摇篮里，为工程建设提供数据支撑。

2）质检资料和计量资料线上填报流转和审批，降低了沟通协调成本，通过对接具有法律效力的电子签，保证了我们电子资料的合法性。实现了线上审批完成后即可打印存档，避免了线上一道线下一道双重流程。

3）在审批计量支付表单的时候，可以快速的查看本期计量的相关质检资料、中间计量表的审批签字、资料附件上传完整性情况，方便管理人员审核，查找相关的原始数据，提高了计量审查管理工作效率

4）通过BIM管理平台，提高了项目管理水平，降低了项目管理难度，为工程管理决策提供依据。

目前，本项目已被区交通运输厅列为2021年广西交通运输科技示范工程项目、拥有广西人工智能学会科学技术成果评价证书。

小结：

本项目围绕高速公路数据采集融合共享难、数据挖掘应用少、协同管理效率低、对质量、安全、进度等核心业务的智能管控手段缺乏等特点，通过BIM+GIS物联网云计算等技术及业务流程一体化管理构建信息化大平台，将梁场、征地拆迁、智慧工地、数字化施工等信息化系统数据进行集成，以EBS和WBS、清单等基础数据映射为基础，建立一套基于BIM高速公路项目建设质量、安全、进度、投资等核心业务的统一数字化和智能化管控系统，形成工程模型大数据，实现项目管理数据通过一个界面、一个数据入口的数据监管。提高了项目管理水平，降低了项目管理难度，为工程管理决策提供了有力依据。

*以上内容整理自鲁班软件西南区总监、平武高速BIM数字化平台项目负责人孙显状在2021中国公路学会智慧交通年会上的主题分享整理而成。转载请注明来源！