基于BIM技术的地铁机电施工中云平台应用

马勇军, 尹紫红， 单 雨， 赵丰年

(1.中铁十二局集团电气化工程有限公司成都地铁5号线一、二期机电安装及装饰工程2标段, 天津 300308; 2. 西南交通大学土木工程学院， 四川成都 610031)

基于BIM技术的地铁机电施工中云平台应用

马勇军1, 尹紫红2， 单 雨2， 赵丰年2

(1.中铁十二局集团电气化工程有限公司成都地铁5号线一、二期机电安装及装饰工程2标段, 天津 300308; 2. 西南交通大学土木工程学院， 四川成都 610031)

针对传统地铁建设工程中存在设计与施工线性工作流程以及信息交流匮乏等问题，文章基于BIM技术提出了地铁建设工程中机电安装的协同设计平台基本框架，研究了4D进度管控和新的二维码技术。成都地铁5号线机电安装工程通过建立EBIM云平台实现数据无缝对接，并应用在地铁机电安装全生命周期中。通过EBIM云平台技术应用减小了施工难度，缩短了工期，有效将设计与施工结合，实现数据相互链接，形成了机电数据网。文章将EBIM云平台运用在地铁5号线实际建设与运营中，得出了一套完整的地铁机电安装工程管理系统。

地铁机电； EBIM云平台； 4D进度管控； 二维码技术

随着铁路工程建设和信息数据网的结合发展，铁路工程建设由信息化分散管理模式转变为数据统一的信息管理模式。传统的分散管理模式导致了信息资源缺乏整合，呈碎片状，系统内部耦合不协调，铁路工程建设信息交流难度大。为此，2005年[1]铁道部发布了《铁路信息化总体规划》，在颁布的规划中明确指出铁路信息共享平台作为铁路行业信息共享交换的枢纽，加强铁路建设数据的集中规范管理，一体化，提高建设效益。2012年[2]某调查组对广州铁路集团公司进行铁路信息系统相关的调查，调查结果反映出铁路传统建设信息系统面临不安全、数据管理困难等问题。

铁路信息化建设带来了新的机遇与挑战，在云计算环境下，基于BIM云端综合管理平台，以数据共享服务为核心，BIM云平台作为数据存储和共享的载体，将铁路建设工程的各类数据进行规范化处理。互联网+BIM结合而成的BIM云协同平台，打破了设计、信息、施工等之间的各种壁垒和边界，实现了数据的统一管理、维护与更新、和项目管理的高效协作。

1998[3]年美国建筑业研究提出FIAPP(Fully Integrated and Automated Project Processes)，以建设工程全生命周期数据管理和建设应用为目的，信息技术的应用和实现从项目的设计规划到运营生命周期的信息集成和整个周期的运转，从而满足业主、设计单位和消费者的各种需求。2012[4]年，在《北京市十二五时期勘察设计行业发展规划》中提到：加快推进建设工程项目的信息化建设，推进以三维、协同设计为代表的先进技术的研发与应用，提高项目建设管理和运营效率，提高项目运营能力。2012年6月[5]，福建省住建厅发布的《加快工程勘察设计行业发展的意见》要求：加快信息化平台建设，推动网络集成，实现资源共享。大力推广计算机三维设计BIM协同设计技术，不断提高计算机辅助设计CAD计算机辅助模拟CAE使用水平。云平台的提出解决了铁路机电安装项目难题，EBIM是基于BIM技术进行二次开发的云平台，对建设项目的设计、施工、信息等全生命周期进行协同管理[6]，在完成BIM模型的基础上，EBIM首先对BIM模型数据集成，对施工现场的数据记录，收集反馈信息，采用二维码技术进行轻量化和移动应用，对施工进度进行跟踪管理。EBIM对建设项目全生命周期数据集成，信息分类管理，最后实现建设项目信息共享，为后续建设项目提供了数据信息参考。

1 机电安装BIM云平台系统介绍

机电安装工程项目全生命周期包括设计、建设和运维三个阶段，目前各阶段存在衔接不协调、信息独立化等问题。机电安装BIM云平台系统将全生命周期各阶段组织结合，形成数据信息网。有效的管理和运用，确保了机电安装各阶段数据共享以及整个过程中数据信息随时保持同步更新状态，完整无损的数据信息通过转化和传递，使得项目全生命周期各阶段更有效的串联起来，打破了以往项目存在的信息共享弊端。

该系统综合应用了4D进度管理，BIM、二维码数据更新、人工智能、可视化模拟、互联网计算机等技术。数据协同是BIM落地应用的第一步，项目全员可低成本、低门槛应用BIM工具辅助现场管理，实现数据协同。二维码技术辅助信息跟踪与管理，如进度、质量等。与之配套的是BIM轻量化与BIM移动应用。BIM+二维码解决了虚实转换，打通了线上与现场的信息交互。互联网对于建造阶段采集的信息，最大的价值是在运营阶段[7]。基于BIM的云平台，将建造阶段的数据无缝集成到运营阶段，并实施传感器数据的采集分析。

机电安装工程云平台管理系统增强了业主、设计、施工各参与方之间的交流和沟通，能直观、准确、动态地模拟现场实际情况。EBIM作为一种新开发的BIM云平台系统，针对机电安装工程的系统管理优势，其中资料管理支持对dwg图纸、pdf、word、excel等资料进行管理应用，和模型进行关联。实时查看预览，通过模糊、精确两种不同搜索方式快速找到资料；BIM轻量化具有特有的DB文件格式，支持Revit/IFC文件格式导入，轻量化处理BIM模型。EBIM云平台BIM轻量化，数据格式优化后不会出现丢失情况。对大体量BIM模型进行轻量化文件处理，保证BIM模型可以应用在现场移动设备中；集成传感器，收集现场设备的反馈信号并结合EBIM云平台各个端口完成展示和通知，方便调试和运维人员在工作期间及时发现现场设备调试和运行问题；不同方向进行剖切形成剖切面，展示建筑被剖切位置的内部结构，帮助施工人员理解设计意图、指导施工。协助现场管理人员开展验收工作，协助预结算人员准确统计某构件的工程量。

2 基于EBIM铁路工程建设信息化云平台构架模型

2.1 EBIM云平台构建模式

EBIM云平台将管理服务和储存服务充分利用，利用BIM信息模型提取模型数据组合形成云平台系统。采用统一的信息源和标准的规范，进行项目分部分项的信息运输、交换与更新反馈。云平台作为一个项目分部分项沟通的枢纽，掌握着整个项目的运维体系，以分布资源整合整体管理，然后分支布局监控式跟踪管理的一体化构建模式。

EBIM云平台分为云服务端和客户端[8]，并且支持PC端、Web端、手机端、iPad端协同管理操作，通过云端接口设置插件对接。EBIM云平台基于关联BIM模型作为服务管理的主数据来源，PC各端可往BIM模型中添加施工过程信息、图片、资料等，在移动端各端口可查看到最新构件信息。现场工程数据为辅，各参与方按要求扩充BIM施工信息。通过EBIM云平台数据运输和反馈，提供或访问共享数据，使云平台数据库同步和更新。EBIM云平台实现各项工作资料数据方案详细量化，对整个项目进程进行管控。云平台服务模式如图1所示。

图1 云平台服务模式

2.2 EBIM云平台构建模型

EBIM云平台基于BIM模型的信息数据形成一个数据中心，然后利用信息共享实现项目经理、工程部、技术部等部门对接。EBIM云平台构架如图2所示。

图2 EBIM云平台构架

项目部经理是整个项目的领导者，根据云平台信息管理需要掌控整个项目的进程、发布任务、对材料的跟踪等；工程部对施工工程数据汇总和进度控制、发布指令等；技术部需要对资料进行整理、设计变更、计划任务等。在施工管理过程中，EBIM云平台提供现场信息交流、沟通、协同工作平台。业主、设计方等均能在平台中信息协同与共享，实现BIM模型价值最大化[9]。

2.3 EBIM云平台功能设计

2.3.1 EBIM协同管理

模型上传后，第一步对模型浏览和检查过程中发现的问题，分析和标注整理问题；第二步信息反馈，设定新的方案和讨论，对设计进行二次修改，提交变更[10]；第三步修改BIM模型，再次将模型导入EBIM，更新模型数据，分类整理数据；第四步应用最新的模型，云平台启动管理，对变更指导施工，施工协同。协同管理步骤如图3所示。

图3 协同管理步骤

2.3.2 EBIM4D进度管控

4D进度的管控更全面有效的控制项目的进度，EBIM云平台提供4D进度管控，分为五个阶段，阶段之间分工明确(图4)。

图4 阶段分工

EBIM云平台将三维立体模型与施工进度融合关联，实际进度和与计划进度可视化调整，进度计划和实际施工保持时间一致性，形成4D进度管控。通常进度计划管理以工作安排和时间为主，没有与三维模型的数据信息关联[11]。在施工过程中，如果进度计划或者BIM模型需要修改和调整，可以直接在EBIM云平台上完成，相关的数据也会同步更新，进度计划能得到更有效的反馈和控制。

2.3.3 EBIM二维码技术管理

目前二维码技术不是一个新的概念，但是传统的二维码与BIM模型构件无关，无法自动获取模型信息，二维码信息固定，不支持信息的自定义扩展，不具有唯一性。而EBIM二维码是基于模型构件ID号生成的，自动获取模型信息，具有唯一性，并支持信息的自定义扩展，二维码应用性强，支持多种其它信息的关联，信息动态性。

如图5所示，模型上传EBIM云平台后，平台提供二维码服务。

(1)针对复杂构件和重要结构进行输入二维码信息，然后进行二维码生成和打印并贴于现场相应位置，便于现场管理及其他人员查看复杂繁多的工程资料以及相关施工工艺工法、规范规程，做到线上和线下信息同步更新。

(2)扫描二维码查看现场的施工图片、管理现场质量和安全情况。

(3)扫描二维码查看关联的施工图纸，照图施工更加的信息化、简洁化和精确化。

(4)扫描二维码可以查看相关联工程数据表单，获取模板直接在移动端填写并提交审批。

图5 二维码使用流程

3 基于EBIM的成都地铁5号线云平台应用案例

3.1 工程概况

成都地铁5号线起于商贸城北站，止于回龙站，线路全长49.018 km。机电安装及装饰工程2标段负责施工范围包括九道堰站、大丰站、杜家碾站、石犀公园站、皇花园站、古柏树站、泉水路站、洞子口站、福宁路站、五块石站等10个站的机电及装饰装修等工程。本文选取杜家碾站作为案例分析(图6)。杜家碾站为5号线与1号线的换乘站，换乘形式为通道换乘，车站为地下二层11.5 m岛式站台明挖车站。根据成都地铁5号线工程总体筹划，车站为盾构过站。车站主体长度250 m，标准段宽20.6 m，主体建筑面积10 516.08 m2，风井风道建筑面积1 276.60 m2，出入口人行通道建筑面积4 193.72 m2，总建筑面积15 986.40 m2。

图6 杜家碾机电

成都地铁5号线杜家碾站由于管道线路结构复杂、建设规模较大、施工困难，采用BIM技术建立模型，进行管道的施工前模拟，在BIM云端建立数据信息共享云平台EBIM[12]。

3.2 EBIM云平台地铁机电安装应用

在本项目中，地铁5号线杜家碾站实施EBIM云平台管理，并在机电安装预制件加工、运输、进场、堆场、吊装、验收全程使用二维码进行数据采集。加工厂二维码的粘贴和信息录入如图7所示。

在已优化完成的BIM三维模型基础上导入EBIM插件中，云平台对模型数据信息进行读取和分类整理。平台的运行和管理设置权限和管理员，由专设的管理人员登录[13]。对上传模型设置二维码，通过图片等形式传输到云平台中心，记录进度，业主方和设计方可查看全工程建设的现场情况，浏览进度计划和现场情况进行对比(图8)。

杜家碾车站通过EBIM云平台的管理，减小了机电安装的难度，增强了机电安装分部分项之间的协调性，打破了各阶段信息交流的局限性[14]。进度的控制、材料的跟踪使用、施工的指导、数据的保存使得EBIM云平台管理杜家碾站项目有效的运用和反馈。

4 结论

本文通过BIM技术构建了工程建设信息化云平台，提出了新的管理模式和新的管理技术，并且通过实际的案例应用和研究得到验证和反馈，为地铁机电安装工程建设提供了理论依据。

主要结论如下：

(1)通过对BIM技术的研究，BIM的二次开发建立了全新的信息数据化管理构架，打破了工程建设各阶段之间的对接障碍，实现了信息的共享，确保了数据的完整性。

(2)EBIM云平台提供了协同管理，4D进度管控和新的二维码技术，建立了完整的项目管理系统，项目建设各阶段同步管理，进度计划得到有效控制，材料和构件准确跟踪，数据同步更新，得出有效的施工指导方式。

(3)结合案例成都地铁5号线杜家碾站机电安装，对地铁机电安装信息云平台的应用进行了研究，项目建立了EBIM云平台，实现了地铁车站的有效管理，取得了良好的反馈，达到企业效益最大化。

[1] 张志伟, 文桥, 张云翼, 等. 基于BIM的水电工程全生命期管理平台架构研究[C]// 中国图学学会BIM专业委员会.第二届全国BIM学术会议论文集. 2016.

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[11] 陈杰. 基于云BIM的建设工程协同设计与施工协同机制[D].清华大学,2014.

[12] 张莉艳,史天运,刘春煌,等. 基于云计算的铁路信息共享平台总体框架及关键技术研究[C]//中国智能交通协会.第八届中国智能交通年会优秀论文集——轨道交通. 2013.

[13] 张莉艳. 基于云计算的铁路信息共享平台及关键技术研究[D].中国铁道科学研究院,2013.

[14] 王洋. 业务流程管理在铁路信息共享中的应用研究[D].北京交通大学,2009.

[定稿日期]2017-10-30

教育部春晖计划(编号:Z2012044)

马勇军(1974～), 男，本科,高级工程师，从事地铁机电安装工程工作。

U231

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