建筑施工現場可視化管理與研究

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1可視化管理概述

可視化管理是一項現代化管理技術，是借助于計算機、網絡、信息、視頻、管理軟件等先進技術，實現施工現場的可視化監控，通過安裝于施工現場的攝像頭，對施工現場作業及各項施工活動進行視頻采集，借助于無線視頻，傳送至辦公室，通過視頻編碼器轉換為數字化信號，利用網絡傳送至監控中心，通過視頻管理系統實現統一管理。1996年，美國斯坦福大學首次提出了4D理論，并提出將其應用于建筑施工等行業領域。2000年，清華大學成功構建了4D施工管理模型。2002年，進一步構建了擴展模型，采用WBS結構對施工現場材料、進度、機具設備、人力、成本、施工現場布置進行4D動態化監控與管理，實現了施工過程的可視化。通過對施工項目進程進行跟蹤與監控，將項目過程分別存儲為多媒體文件，并為日后其他項目建設提供參考和依據。近些年來，面向對象技術發展速度日趨加快，可視化技術也越來越受開發設計人員的青睞，也逐步發展成為一種成熟的標準。

2構建4D可視化管理系統，實現建筑施工現場的可視化管理

本文以4DSMM++為技術依托，結合面向對象技術，構建了4D可視化管理系統，實現了建筑施工現場的可視化管理。該系統以施工現場實體3D模型庫、施工現場管理數據庫作為基礎。其中，施工現場實體3D模型庫負責提供該系統所需的所有機具、設備、設施等三維立體信息。在構建施工現場實體3D模型庫時，先在AutoCAD中，對施工現場3D實體場地模型進行構建，利用轉換接口，將該模型轉換成相應的三角形，并將其頂點坐標存儲于數據庫內。將此類頂點坐標提取出來，借助于OpenGL圖形系統，可以構建出施工現場3D實體。而施工現場管理數據庫，可以對施工現場所有信息進行保存，如施工設備、設施位置坐標、存在的時間，施工材料需求量、施工設備的型號及位置等，是對施工現場全局的綜合反映。系統管理員及用戶可通過增刪、修改數據庫中的記錄，對施工現場管理數據庫進行構建，實現建筑施工現場實時規劃與布局。建筑施工現場可視化管理系統實現了施工現場的3D布置、4D模擬、施工機具設施的動態化管理等功能。

2．1施工場地3D布置

施工場地3D布置，是以建筑施工方案與進度為依據，對建筑及其施工所需設施、機具、設備的現場平面與空間進行綜合規劃與科學布局，也是施工準備等工作的重要內容之一，也保證施工現場安全、文明作業的基礎。施工場地3D布置是將施工現場所有地上、地下已有建筑、擬建建筑、管線、構筑物位置及尺寸、運輸道路、機械設備、加工廠、庫房、臨時建筑、水電線路、安全防火設施等進行全面布置。系統所提供的現場實體3D模型庫及多種輔助性設計工具，可以對建筑施工不同階段現場的布置，如紅線、圍墻、運輸道路、建構筑物、堆放地、攪拌站、加工場地等所有設備、設施進行規劃，實現了施工現場布置的可視化。

2．2施工場地4D模擬

傳統的施工平面布置圖，很難全面反映施工場地布局的動態化變化，也難以表達不同施工層場地的利用情況。在施工現場布置過程中，工程師只能通過經驗進行調配，加之情況復雜、考慮不周，極易引發施工現場運行的各種沖突、矛盾，甚至導致設備、設施等出現不良事故。可視化管理系統為解決該問題提供了可行的途徑。系統以4D施工模型為基礎，可對施工進度計劃及實際進度進行動態化模擬，并能夠顯示任意時間場地的布局情況，并結合施工進度，對現場設施、設備變化進行動態模擬。在系統中，用戶可指定某一施工時間，并顯示出該時間下的施工狀態，便于用戶及時修改場地布置，加強施工現場的優化控制。

2．3施工機具設施的動態化管理

系統提供了施工機具設施綜合管理功能，通過系統所構建的4D化場地模型及3D化設施、設備實體，可以鏈接至施工進度計劃。用戶僅需在屏幕點擊場地，就可以顯示該實體的名稱、型號、標高等信息，也可對其進行實時修改。用戶還可結合場地類別及任意時間段，對設施、設備信息進行查詢，借助于圖表對不同階段設施、設備及場地分布、使用等情況進行統計、分析、輸出，實現了施工機具設施的動態化管理。

3結語

本文所構建的建筑施工現場可視化管理系統，綜合采用了4D－CAD、智能技術、數據庫技術、虛擬技術、軟件集成技術、網絡技術等，不僅具有傳統數字化仿真功能，還擁有可視化交互、動畫展示等功能，集交互性、多維性、可視性于一體，實現了施工現場各項目內容的優化協調與綜合管理。

作者：李浩 單位：重慶邁瑞城市建設投資有限責任公司