基于BIM的城市地下管网管理研究

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　　摘 要：通过分析传统二维地下管网管理存在的问题，提出利用BIM技术解决地下管线问题的方案，讲述了用BIM技术建立城市地下管网管理系统的具体流程，最后对该系统在地下管线管理各个阶段的应用进行了探究分析，为地下管网管理提供了新思路。
　　关键词：地下管网;BIM;管理;系统
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.094
　　1 引言
　　 地下管线是指埋设在城市规划道路下的给水、排水、燃气、热力、工业等各种管道、电力、电信电缆以及地下管线综合管廊等。地下管线作为城市基础设施的重要组成部分，是城市的生命线[1]。因此建立安全、准确、科学、全面、智能、可视、有效的地下管线系统，是城市规划、发展和管理的基本需要，是保障当前社会发展和人民安居乐业的重要一步，也是人类对自然环境和人文环境必须承担的一种责任。目前，地下管线数量和种类增多，地下空间开发力度变大，地下管线空间更为狭窄，城市地下管线问题已成为社会各界关注的热点和焦点。
　　 BIM技术作为建筑业信息化的产物，其在对庞大、复杂信息的管理及分析方面具有得天独厚的优势，在地下管线的日常运维管理中引入BIM，可以实现对地下管线的信息化管理，不但能够提升生产效率，还能降低建造维护成本。
　　2 传统城市地下管网存在的问题
　　 传统地下管线主要通过二维平面图纸资料进行设计管理，其管理方式存在很多缺陷，主要存在于以下几个方面：
　　2.1 直观性差
　　 传统的管线设计是各专业将其设计的平面图叠加以后，在按照一定的原则确定各种系统管线的相对位置，进而确定管线所在位置，然后再画出剖面图，这种设计方法繁杂、不够直观、精确度低。
　　2.2 整体性缺乏
　　 在地下城市管线中，尤其在交叉的地方只靠肉眼去看，很难看清管线是怎么相互交叉摆放的，特别是对于大型的市政道路，管线种类众多，在道路标高变化较大或周边地形复杂的地方，管线避让、满足敷设要求以及控制埋深等各问题之间常常顾此失彼，维修施工时解决了一处碰撞，又带来别处的碰撞[2]。
　　2.3 信息准确率低
　　 地下管线长期埋设在地下，部分专业管线一旦发生安全事故，通过传统的压力检测法，总是不能及时有效的解决问题以及确定事故所影响范围，会对地下管线造成更大的破坏。
　　 因为传统的地下管线管理模式存在上述的不足，采用BIM技术进行地下管网管理成为针对大型复杂城市管网管理问题的优选解决方案。
　　3 BIM在地下管線设计与管理中的应用
　　3.1 地下管线问题的BIM解决方案
　　 （1）运用BIM技术对地下管线进行三维设计，在设计阶段针对地下管网的各类管线进行协同设计和碰撞检查，利用这两大功能解决管线排布问题，随后用户可以借助模型通过各种方式获取构件局部断面和复杂部位的详细信息，这些是传统二维设计中无法实现的。
　　 （2）通过三维BIM模型可以对地下管线进行局部调整修改，各个碰撞点调整后所带来的工程中的其他部位的连锁反应可以及时清晰地体现出来。在实际工作进行中，借助BIM制定完整可行的问题解决流程，有效地减少施工过程中的返工现象，保证了管线调整的全面性和准确性。
　　 （3）将BIM与物联网相结合，两者相辅相成，共同合作实现对地下管线运行状态的实时检测管理，通过BIM模型对管网的实际运行情况进行检测显示，及时分析预报存在或可能存在的风险，两者的结合为地下管网的所有组件和设备赋予了感知能力和生命力。一旦发生险情，管理人员可以立即通过BIM模型获取事故管段的位置以及事故性质等其他关键参数，为及时疏散和检修处理提供信息。
　　3.2 建立基于BIM地下管网管理系统
　　 通过上述BIM技术应用于城市地下管网管理分析，要保障BIM在地下管线设计与管理中的优势充分展现，使现代地下管线系统尽快顺应时代发展的需求，保证人们生活的正常的进行，我们需要建立起一套专门用于城市地下管网的三维管理系统，以协助管理人员和建设人员更好的规划管理地下管网。
　　 该系统的构建主要借助四大技术：BIM，GIS（Geographic Information System）、第三方系统技术以及物联网技术，BIM技术用来集成建筑物全寿命期的信息，GIS主要用来收集与环境相关的外部信息，结合物联网技术，构建基于BIM的地下管线模型，再通过第三方系统将管线上各传感器的位置及测量信息实时反馈到三维管线模型中去，管理人员可通过三维模型查看管网的运行状态，进行日常管理及维护[5]，实现各类管线的协同管理，以协助管理人员更好的管理地下管网，保证地下管线的正常运行。
　　 该系统的工作流程如下：1）输入信息，基于管线位置环境信息平台，将建筑物内部信息、外部信息、已有的BIM模型、新建的模型等信息通过数据接口导入BIM信息平台;2）集成信息，将GIS环境信息同BIM数据结合，借助BIM技术进行碰撞检测，随即进行管线综合调整，对模型深入优化;3）共享信息，BIM平台存储各种分析检测数据，将分析结果反馈给管理人员，以便项目各参与方能够全，通过BIM软件模拟地下管线的三维运行状态面掌握管线运作状况，及时解决存在的或即将出现的问题[5];4）反馈信息，借助第三方信息系统，对管线的运行情况进行实时反馈，对潜在的安全隐患提前进行预报，更好进行管线维护。
　　4 基于BIM的地下管线管理系统的应用探讨
　　 基于以上构建的BIM地下管网管理系统，结合管线全生命期长以及隐蔽性的特点，针对BIM技术在城市地下空间开发利用的中的应用问题，从以下几个方面对BIM技术的应用进行研究。
　　4.1 应用于地下管线的设计阶段 　　 BIM技术的应用主要体现在地下管线的施工前，通过模型在图纸上对各专业的管线的安装位置进行协调，直接避免碰撞问题。在BIM技术下绘制的每一个构件在空间中都可以三维坐标中表现出来它们的属性，在设计过程中通过电脑屏幕虚拟出来，达到三维可视化下的设计，如暖通、水电、通信这些管线，这些属性通过软件将数据保存为信息模型。在建筑和结构专业设计完成后，也会将包含建筑和结构专业数据的BIM信息导入进行优化，同时水电、暖通、设备等专业的BIM信息也可以导入建筑结构专业，达到了各个专业间数据的共享和互通。
　　4.2 应用于地下管网的施工阶段
　　 施工是一个项目的重点阶段，运用BIM技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程的控制、成本控制的模拟，实现虚拟施工过程中各阶段和各方面的有效集成，根据施工进度进行及时统计分析，实现成本的动态管理，可以快速准确的获得施工过程中的工程基础数据，随时为采购和领料做准备。在完成对管道的碰撞和交叉问题的检查后，就可以对整个地下管网系统所用的各类管材和用量进行统计，这也是BIM模型的一个重要用途，再加上地下空间开发也具有不可逆性，一旦建成，改造和拆除会很麻烦，因此施工方必须运用BIM技术模拟多个施工方案，进行对比分析，选择出最佳的施工方案。
　　4.3 应用于地下管线的运维阶段
　　 对于地下管线这类隐蔽工程，在建筑设计阶段往往会有一些隐蔽的管线信息是施工单位忽视的，即这些资料信息可能丢失，只有少数人知道，特别是随着建筑物使用年限的增加，管理人员更换频繁，这些安全隐患日益显得突出，有时直接导致悲剧酿成。基于BIM地下管网管理系统可以管理复杂的地下管网，如污水管、排水管、网线、电线以及相关管井，并且可以在图上直接获得相对位置关系。在后期的维护过程中，管线运行出现异常，传感器就可以直接将信息输入BIM模型，管理人员及时获取，对安全隐患进行预防和制止。
　　5 结语
　　 本文对目前的地下管线存在的问题进行总结分析，结合BIM技术，提出基于BIM技术的地下管线问题的解决方案，构建了基于BIM的地下管线管理系统，并对该系统应用于地下管线的各个阶段的情况进行了探讨，该系统为地下管网的管理开辟了一条新道路，尤其是对于设计复杂、工期紧、质量严、测点多、精度高、地质条件复杂、危险性大的工程具有良好的使用价值。通过BIM技术管理地下管网，既能提高深化设计质量，又可以大大简化管理过程，对提升工程信息化管理水平和实现精益化生产作用重大，对保证工期、施工质量具有显著的使用价值，对整个行业的发展也具有深远意义。
　　参考文献：
　　[1]王远清，王松岭，吴正人.地理信息系统在热网管理系统的应用[J].煤氣与热力，2011.
　　[2]李拓.BIM技术在市政管线综合设计中的应用探讨[J].市政建设，2015，02（01）：31-34.
　　[3]张世俊.BIM技术在住宅小区内综合管线中的应用分析[J].工程技术，2015（08）：365.
　　[4]张鹏飞.BIM技术在上海穿越共同沟地下通道建设中的应用分析[J].土木建筑工程信息技术，2015（08）：13.
　　[5]朱栩莹.吴迪.李丹.BIM技术在城市地下管线设计与管理中的应用[J].山西建筑，2016（08）：231.
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