基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件管控探索

呂慶吉,劉 艷,張亞運(yùn),梅權(quán)斌,王軼多

(浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司,浙江 杭州 310012)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,建筑行業(yè)已不再是過去傳統(tǒng)的建筑形式和管理思維,它在先進(jìn)的管理理念的融合下逐漸變得越來越集中化和智能化。裝配式建筑就是一種進(jìn)行建筑物生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的新型建造方式和組織形式,具有里程碑的改革意義?？茖W(xué)技術(shù)的普及,尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為裝配式建筑部件的信息采集、信息共享以及信息分析等提供了強(qiáng)有力的支持,從裝配式建筑整體運(yùn)作來講,在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用下,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)部件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、安裝以及拆除等全生命周期管理,可以有效確保建設(shè)過程中的質(zhì)量監(jiān)督和控制措施的實(shí)現(xiàn)。

1 工程概況

麗水市城西公租房及安置房項(xiàng)目(安置房)工程位于麗水市蓮都區(qū)中山街與欣苑街交叉口(圖1)。本工程總建筑面積203 385.16 m2,地上建筑面積(計(jì)容)136 734.9 m2,地下室建筑56 669.71 m2。由23幢分別為9F、10F、14F、17F的單體組成,結(jié)構(gòu)類型為預(yù)制裝配式整體框架剪力墻結(jié)構(gòu),±0.00 m以上廚房、衛(wèi)生間以外樓板為預(yù)制疊合板,樓梯為預(yù)制樓梯,豎向構(gòu)件及梁為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),裝配率為22%。

圖1 工程三維效果圖

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

所謂的物聯(lián)網(wǎng)就是具備有自我標(biāo)識(shí)、感知以及智能的物理化實(shí)體,是在技術(shù)相互連接的基礎(chǔ)上形成的一種網(wǎng)絡(luò),這些物理設(shè)備可以在自動(dòng)化的條件下實(shí)現(xiàn)相互間的協(xié)同和互動(dòng),進(jìn)而提高自身服務(wù)的智能化和集約化。

3 工業(yè)化建筑項(xiàng)目管理平臺(tái)

3.1 項(xiàng)目管理平臺(tái)的組成

項(xiàng)目管理平臺(tái)由項(xiàng)目管理、運(yùn)營(yíng)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控、后臺(tái)設(shè)置、模塊管理等5大模塊構(gòu)成。其中平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)匯聚層、數(shù)據(jù)管理層及應(yīng)用層組成[1]。

3.1.1 數(shù)據(jù)源

顧名思義數(shù)據(jù)的來源,是提供某種所需要數(shù)據(jù)的器件或原始媒體,在數(shù)據(jù)源中存儲(chǔ)了所有建立數(shù)據(jù)庫連接的信息,就像通過指定文件名稱可以在文件系統(tǒng)中找到文件一樣,通過提供正確的數(shù)據(jù)源名稱,可以找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫連接。平臺(tái)中數(shù)據(jù)源是通過Excle導(dǎo)入、BIM 對(duì)接、手持機(jī)App及北斗定位系統(tǒng)、RFID芯片等等提供。

3.1.2 數(shù)據(jù)接入層

接入層利用光纖、RFID芯片信號(hào)源、無線接入技術(shù)等傳輸介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了與用戶連接,并對(duì)信息進(jìn)行高效接入整合。

3.1.3 數(shù)據(jù)匯聚層

數(shù)據(jù)匯聚層是為接入層提供數(shù)據(jù)的匯聚、傳輸、管理、分發(fā)處理,為接入層提供基于策略的鏈接。數(shù)據(jù)匯聚層將本工程的項(xiàng)目基本信息、構(gòu)件信息、車輛信息(車輛運(yùn)行軌跡信息)、RFID芯片信號(hào)感應(yīng)信息均提供給數(shù)據(jù)管理層。這樣便可以有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的信息化。

3.1.4 數(shù)據(jù)管理層

數(shù)據(jù)管理層將工程項(xiàng)目信息、統(tǒng)計(jì)信息、狀態(tài)信息、質(zhì)量監(jiān)控信息、報(bào)告管理信息、權(quán)限管理、質(zhì)量管控等信息進(jìn)行綜合管理,使項(xiàng)目信息更集中化。為了更好地管理平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理,項(xiàng)目配備專職技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤管控。

3.1.5 應(yīng)用層

通過數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、接入層利用無線接入技術(shù)等傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)與用戶連接、匯聚層數(shù)據(jù)信息化、管理層的信息綜合管理，實(shí)現(xiàn)了裝配式項(xiàng)目信息化的全程應(yīng)用。

3.2 項(xiàng)目管理平臺(tái)的設(shè)備運(yùn)用

本工程由23幢分別為9F、10F、14F、17F的單體組成,±0.00 m以上廚房、衛(wèi)生間以外樓板為預(yù)制疊合板,樓梯為預(yù)制樓梯,本工程采用手持機(jī)App軟件進(jìn)行信息錄入,通過有源RFID芯片卡與構(gòu)件進(jìn)行信息綁定,通過北斗定位終端對(duì)運(yùn)行車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤定位確保運(yùn)輸車輛安全抵達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.2.1 手持機(jī)App軟件

構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的每一塊預(yù)制構(gòu)件均需單獨(dú)驗(yàn)收,并通過手持機(jī)App軟件進(jìn)行信息錄入,手持機(jī)信息錄入流程:登錄手持機(jī)平臺(tái)端→顯示導(dǎo)航欄、構(gòu)件列表→點(diǎn)擊【我的構(gòu)件】選項(xiàng)→進(jìn)入構(gòu)件列表頁面,按構(gòu)件編號(hào)進(jìn)行篩選→輸入構(gòu)件編號(hào)進(jìn)行構(gòu)件查找并依次進(jìn)行信息錄入。

3.2.2 有源FRID芯片綁定及北斗定位終端

構(gòu)件加工廠將有源FRID芯片與構(gòu)件進(jìn)行一一綁定,手持機(jī)App軟件通過藍(lán)牙與可調(diào)式手持讀寫器進(jìn)行通信連接,并獲取讀寫器識(shí)別的RFID標(biāo)簽。

通過對(duì)有源FRID芯片的識(shí)別,詳細(xì)地查看每一個(gè)構(gòu)件的相關(guān)信息,為了提高芯片利用率,項(xiàng)目部利用安裝八角燈頭線盒將有源FRID芯片預(yù)埋在其中,這樣既經(jīng)濟(jì)又提高了芯片的回收率且又保護(hù)了FRID芯片,北斗定位終端(圖2)將地理位置信息傳至服務(wù)器,在PC端可調(diào)取運(yùn)輸車輛的運(yùn)輸軌跡,以及運(yùn)輸構(gòu)件的信息,使得項(xiàng)目管理人員更直觀地查閱車輛位置,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件的自動(dòng)化跟蹤定位。

圖2 北斗定位終端

4 BIM平臺(tái)建設(shè)和準(zhǔn)備

為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)+BIM的應(yīng)用,項(xiàng)目部結(jié)合實(shí)際,搭建BIM協(xié)同工作平臺(tái),再配以物聯(lián)網(wǎng)對(duì)裝配式構(gòu)件的加工、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)及施工全過程進(jìn)行信息化管理。

4.1 BIM平臺(tái)建設(shè)

項(xiàng)目部技術(shù)團(tuán)隊(duì)將BIM模型壓縮上傳至平臺(tái)中,導(dǎo)入平臺(tái)中的模型容量小、信息完整,使得每個(gè)構(gòu)件都具有信息化,這樣可在PC客戶端及移動(dòng)設(shè)備端隨時(shí)隨地的查看。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)+BIM的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

BIM是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型,是物聯(lián)網(wǎng)的核心與靈魂,通過BIM模型能夠展示出構(gòu)件的每一個(gè)細(xì)節(jié)部位,模型是三維可視和動(dòng)態(tài)的,涵蓋了整個(gè)建筑物所有構(gòu)件信息。物聯(lián)網(wǎng)+BIM技術(shù)的應(yīng)用大大提高了工程的施工效率,結(jié)合本工程實(shí)際情況,BIM的應(yīng)用將施工工藝進(jìn)行了更好的優(yōu)化,使得施工質(zhì)量得到了保證。

5 BIM與物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)件信息化管理

5.1 設(shè)計(jì)階段構(gòu)件的深化管理

構(gòu)件加工前對(duì)預(yù)制構(gòu)件的預(yù)留、預(yù)埋進(jìn)行深化設(shè)計(jì),核對(duì)深化設(shè)計(jì)后的點(diǎn)位,消除構(gòu)件圖紙水電管線點(diǎn)位與后期裝飾裝修時(shí)的偏差,確保構(gòu)件加工生產(chǎn)的準(zhǔn)確性。

5.2 構(gòu)件質(zhì)量管控的信息化管理

預(yù)制構(gòu)件整個(gè)質(zhì)量管控工程共分為4個(gè)階段：構(gòu)件加工階段，構(gòu)件進(jìn)入堆場(chǎng)階段，構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)階段和構(gòu)件實(shí)體質(zhì)量上傳及數(shù)據(jù)管控階段。

5.2.1 構(gòu)件加工階段質(zhì)量管控

構(gòu)件加工廠在生產(chǎn)構(gòu)件時(shí)除嚴(yán)格按照深化設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工外,需對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行信息化管理,即將質(zhì)量管控轉(zhuǎn)變成信息化管控,建立基于BIM設(shè)計(jì)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的協(xié)同工作機(jī)制,并通過手持機(jī)App軟件對(duì)模具尺寸復(fù)核、鋼筋隱蔽驗(yàn)收、混凝土澆搗檢查等信息的錄入來管控其施工質(zhì)量,繼而確保預(yù)制構(gòu)件在加工生產(chǎn)階段的質(zhì)量保證。

5.2.2 構(gòu)件進(jìn)入堆場(chǎng)階段質(zhì)量管控

構(gòu)件加工完成后,經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值后進(jìn)行脫模處理,成品構(gòu)件放置在堆場(chǎng)前需對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行RFID芯片預(yù)埋,經(jīng)試驗(yàn)將RFID芯片放置在水電安裝的八角燈頭線盒中,大大降低了芯片的損壞率,為了更好地管控預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量,構(gòu)件廠在出板及堆放堆場(chǎng)時(shí)要指派質(zhì)量檢驗(yàn)員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤[2]。

5.2.3 構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)階段質(zhì)量管控

構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)時(shí)須附隱蔽驗(yàn)收單及產(chǎn)品合格證,構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)首先觀察其外觀是否有質(zhì)量缺陷如裂縫、翹曲、缺棱掉角、連接部位缺陷(混凝土與外伸鋼筋)等,對(duì)疊合板長(zhǎng)、寬、厚等,進(jìn)行逐一檢查(圖3)。對(duì)影響結(jié)構(gòu)安全的疊合板如斷裂,則予以退場(chǎng)處理,并在裝配式項(xiàng)目管理平臺(tái)終端及手持機(jī)App移動(dòng)端標(biāo)記出該疊合板的信息,避免再次運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目,影響施工進(jìn)度。

圖3 預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量復(fù)核

5.2.4 構(gòu)件實(shí)體質(zhì)量上傳及數(shù)據(jù)管控

構(gòu)件經(jīng)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收后需通過手持機(jī)App移動(dòng)端對(duì)構(gòu)件的信息進(jìn)行處理,將合格、有效的構(gòu)件質(zhì)量信息通過文字及圖片的形式上傳至手持機(jī)App移動(dòng)端,大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、構(gòu)件的復(fù)核,確保了信息錄入的針對(duì)性、準(zhǔn)確性和高效性。

構(gòu)件信息的管控關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目管理平臺(tái)的運(yùn)行和建設(shè),也是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的重要組成部分,通過手持機(jī)App移動(dòng)端+建筑項(xiàng)目管理平臺(tái)系統(tǒng)的協(xié)同合作,使得構(gòu)件的信息化管控得以保證。

6 結(jié) 語

本工程在傳統(tǒng)施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,積極響應(yīng)國(guó)家和政府發(fā)展建筑產(chǎn)業(yè)信息化的號(hào)召,通過BIM平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了工程在深化設(shè)計(jì)、構(gòu)架管理、質(zhì)量驗(yàn)收等方面的信息化綜合管理,有效地解決了深化設(shè)計(jì)要求的精確、預(yù)制構(gòu)件管理困難、質(zhì)量驗(yàn)收數(shù)據(jù)匯總、分析工作量大,構(gòu)件信息錄入工作量大等,從而實(shí)現(xiàn)了施工全過程的信息化管理,使項(xiàng)目管理高效、可控、可追溯,保證了項(xiàng)目有序的進(jìn)行,達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)[3]。通過該平臺(tái)的運(yùn)用大大提高了企業(yè)對(duì)建筑工業(yè)化的認(rèn)識(shí),加快了項(xiàng)目信息化管控進(jìn)程,使得繁瑣的施工工序得以優(yōu)化,滿足企業(yè)對(duì)建筑工業(yè)化的要求。建筑工業(yè)化項(xiàng)目管理平臺(tái)的運(yùn)用加深了對(duì)建筑工業(yè)化的理解,通過管理平臺(tái)終端的使用更好地實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件在加工、構(gòu)件運(yùn)輸、構(gòu)件吊裝施工等全過程的應(yīng)用,為以后裝配式建筑項(xiàng)目提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。