1概述
隨著科技的發(fā)展,在各種工程建設過程中,工程機械的使用起到了重要作用。隨著建設項目的增加,工程機械的使用量也越來越大,設備類型也越來越多,傳統(tǒng)的機械管理方式已經(jīng)不能滿足施工項目現(xiàn)代化信息管理及服務的需求。采用現(xiàn)代化的BIM+GIS技術對工程機械進行有效管理,是人們重點研究和逐步采用的新方式。
BIM(BuildingInformationModeling）技術于2002年最早提出,是由傳統(tǒng)的2D設計向三維數(shù)字化設計轉變的重要技術。美國NBIMS(NationalBuildingInformationModelingstandard）對其定義為:BIM是物體特性的數(shù)字表達,作為全生命周期的完整表達,在項目設施的不同階段中,不同相關方在其中讀取、更新及修改相關的信息,以支持和反映各方的協(xié)同工作。在項目的設計、施工、運行直至全生命周期的終結,將所有的全部信息整合于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中,為項目的實施提供整體性的參考及指導。
GIS(GeographicInformationsystem）是一種特定的空間信息系統(tǒng),通過計算機的操作,對物體在空間的定位分布及相關的屬性進行分類,是迅速發(fā)展起來的綜合性學科。采用GIS能夠快速地將多層地理數(shù)字信息轉化為數(shù)字信息產(chǎn)品,實現(xiàn)大范圍的空間解析,可以持續(xù)不斷地將需要的空間地理信息進行附加。
采用BIM+GIS集成的方式對工程機械進行管控,是利用兩種技術所生成大量高精度的數(shù)據(jù)實景模型,從而實現(xiàn)工程機械工作位置的三維信息化顯示,并借助一系列的數(shù)據(jù)傳輸裝置對設備工作狀態(tài)進行監(jiān)控。兩者之間的集成,使得信息的表達更加準確直觀,具有重要的應用價值。
2工程機械管控平臺功能
2.1工程機械管控存在的問題
在大中型項目施工中,所使用的工程機械采用傳統(tǒng)管理模式存在著較多問題,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1）機群管理難。設備種類繁多且數(shù)量可觀,且來源及生產(chǎn)廠家不一致,每臺設備進行工作的時間及工作范圍各不相同,較難實現(xiàn)對全部的工程機械統(tǒng)一化管理。
(2）數(shù)據(jù)記錄不準確。在工程項目實施現(xiàn)場,傳統(tǒng)的做法是人為記錄設備的作業(yè)時間及內容,現(xiàn)場管理人員不可能時刻緊盯設備,只能對設備運行時間進行估算,造成數(shù)據(jù)記錄不準確。
(3）信息較難進行核對。對于記錄的數(shù)據(jù),由于工程現(xiàn)場的復雜性,不能對工作現(xiàn)場進行有效追溯,對于所填報的信息無法進行有效復核。
(4）現(xiàn)場積壓數(shù)據(jù)多。由于設備數(shù)據(jù)大多采用按月的形式進行提報,數(shù)據(jù)積壓較多,容易導致不能及時掌握工程現(xiàn)場的實時動態(tài),不能采取有效的措施,使得管理效率降低。
2.2工程機械管控平臺的功能
采用BIM+GIS技術的工程機械管控平臺,如圖l所示,通過智能化的終端設備,將工程現(xiàn)場所有的工程機械及工程車輛全部聯(lián)網(wǎng),采集相應的數(shù)據(jù)并及時上傳,通過軟件系統(tǒng)的設計實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化管理,從而對工程現(xiàn)場進行全面管控,并進行及時有效的遠程指導作業(yè)。基于BIM與GIS技術的工程機械管理平臺,可以實現(xiàn)對設備的三維位置管理、安全管控、設備狀態(tài)管理、工時管理、油耗管理及機群的調度等功能。
圖1工程機械管控平臺示意圖
在管理上,采用BIM+GIS技術的工程機械管理平臺可以提高管理工作的效率,主要表現(xiàn)在:(1）提高管理效率。通過系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的精確采集、實時上傳,可以有效地掌握工程項目的進展情況,提供及時有效的指導。(2）降低施工成本。采用數(shù)字化的信息采集,可以有效杜絕偷懶怠工、偷油漏油現(xiàn)象,減少人員投入,提高管理與施工的效率,多維度地降低施工成本。(3）提高安全性管理水平。采用信息化平臺,可以加強設備形位管控及設備信息的認證,確保處于安全的施工環(huán)境中,有效提升操作人員的安全意識與規(guī)范操作意識。(4）實現(xiàn)扁平化信息管理。通過數(shù)字信息的及時上傳,可以減少中間人員的參與及各層級之間的溝通次數(shù),用直觀化的數(shù)據(jù)直接連接各部門,提升企業(yè)的信息化水平,實現(xiàn)扁平化管理。
3工程機械管理平臺的設計使用
3.1平臺架構設計
工程機械管控平臺可借助BIM技術、GIS技術、智能傳感器技術、車載診斷技術等共同搭建可計算處理的系統(tǒng)平臺,最終實現(xiàn)對工程機械的遠程管理等相應服務。系統(tǒng)的主要邏輯架構如圖2所示,主要可以分為表現(xiàn)層、邏輯應用層、數(shù)據(jù)服務層及通信層,各層之間各自發(fā)揮不同的作用,相互協(xié)作完成平臺系統(tǒng)的功能。
對于通信層,主要是通過通信系統(tǒng),將不同的信息進行各個層次的傳遞,共享系統(tǒng)數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)服務層,即系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫部分,將系統(tǒng)內部的信息進行存儲,并對系統(tǒng)的操作及運行信息進行整理分類:邏輯應用層,是對于系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能進行內部的邏輯信息管理,保證系統(tǒng)正常運行:表現(xiàn)層,是系統(tǒng)與用戶之間進行交流的一層,將系統(tǒng)運行的結果展示給用戶,實現(xiàn)對工程機械的有效管理,是系統(tǒng)中的重要一層。
3.2工程機械管控平臺的使用
對于加入平臺管控的所有工程機械,可以通過車載終端實現(xiàn)對機械設備的實時定位跟蹤,在系統(tǒng)中設定每臺設備的可運行范圍,一旦有機械設備超出其被設定的運行范圍或狀態(tài)異常時將實時報警,提醒操作人員和管理人員,并將異常信息傳輸至平臺管理中心。這樣可以保證控制機械設備只能在指定的工作區(qū)域內進行相應的作業(yè)操作。
此外,管控平臺數(shù)據(jù)中心還可實時采集工程機械的位置、狀態(tài)、運行時間、油耗等相關信息,依據(jù)采集的數(shù)據(jù),對設備的運行狀態(tài)、油耗、作業(yè)指標及路徑規(guī)劃等進行分析,為科學合理地利用工程機械提供依據(jù)。圖3為平臺中設備位置的管理界面。
對于機械設備的安全管理,平臺可對設備的運行速度、作業(yè)時間、作業(yè)載重等數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控,一旦在運行過程中出現(xiàn)異常情況,就會報警提示現(xiàn)場操作人員和管理人員。當設備異常持續(xù)出現(xiàn)且一直未做出相應調整時,系統(tǒng)可對設備進行遠程控制,保證設備的運行安全。比如,當運行中的設備遇到緊急情況時,系統(tǒng)可對設備進行斷油等操作,運行設備接收到此指令后,若仍不能及時采取相應措施,則系統(tǒng)可繼續(xù)強制切斷繼電器,使設備徹底停止運行。
系統(tǒng)還能對設備運行中可能會出現(xiàn)的故障信息進行實時監(jiān)控,包括對設備運行時的油溫、水溫、氣壓、發(fā)動機轉速等運行參數(shù)進行讀取,如果此類參數(shù)出現(xiàn)異常,則系統(tǒng)后臺將對此類信息數(shù)據(jù)進行分析診斷,顯示系統(tǒng)的故障內容及解決方案。監(jiān)控系統(tǒng)通過所接收到的信息,首先對數(shù)據(jù)庫中相似的內容進行搜索,為故障的排除提供參考,同時系統(tǒng)通過服務中心將故障信息傳輸給操作人員進行處理,遠程提供故障內容診斷。平臺服務中心可將相關的解決方案快速提供給相應的操作人員,以便及時排除故障。當設備發(fā)生危險狀況時,操作人員可及時呼叫服務中心,服務中心會在第一時間內進行相應操作,及時通知救援人員。
4結語
采用BIM＋GIS技術的工程機械管控平臺對工程機械設備進行管理,不但可以避免傳統(tǒng)管理方式所存在的弊端,并且可以依據(jù)管理方的需求,對工程機械設備實現(xiàn)全面的可視化管理,對設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控,及時有效地對現(xiàn)場機械進行指導。采用數(shù)字化管理平臺,有助于提高工程項目的整體管理水平,更好地為工程建設提供有效服務。
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