基于bim的水利水电工程管理云平台及应用方法

基于bim的水利水电工程管理云平台及应用方法
【专利摘要】一种基于BIM的水利水电工程管理云平台，包括：数据采集层，数据采集层包括项目信息管理及空间信息测量，通信网络层，通信网络层包括局域网、VPN专网或公用网络，数据资源层，数据资源层包括BIM模型，存储于公有云、私有云和混合云。BIM模型包括BIM综合数据库；应用支撑层，应用支撑层包括BIM工程管理平台及数据交换平台，业务应用层，业务应用层包括BIM信息查询，建设过程BIM管理及BIM信息输出。BIM综合数据库连接不同工程对象数据、过程和资源，是一个包含丰富数据、面向对象的、具有智能化和参数化特点的建筑设施的数字化表示，支持项目生命期中动态的信息创建、共享、更新和管理。
【专利说明】
基于BIM的水利水电工程管理云平台及应用方法
技术领域
[0001]本发明涉及水利水电工程管理技术领域，具体涉及一种基于BIM的水利水电工程管理云平台及应用方法。【背景技术】
[0002]水利水电工程建设管理历来是一项复杂的课题，涉及多项目、多层级、多角色和多业务之间的分工协作与严密控制，管理过程错综复杂。如何搞好工程建设的规划管理、进度控制、质量控制、合同管理、概算控制和移民管理，始终是工程建设管理工作的核心。纵观国内水利工程的建设，从施工规划管理、施工进度控制到移民迀安管理等各个方面，普遍存在 “临时设施重复建设、规划设计方案频繁变更、施工组织管理混乱、移民补偿纠纷不断”等现象，从而造成大量的合同争议和概算追加问题。这些问题不但制约着建设单位的管理效率， 也使有限的人力陷入大量的事务性协调工作中，最终导致建设单位对工程建设的宏观控制地位和重大问题决策作用难以充分发挥出来。
[0003]国内水利工程建设管理存在的如下问题:1、信息流失情况严重水利工程建设从规划设计、前期准备、招标实施到工程竣工验收是一个长期过程。建设过程中，规划、设计、进度、质量、概算、合同和移民等大量信息资料，分别属于不同专业范畴和分散在不同管理部门。随着过程推移，参建单位变化、业务部门调整和人员调动，传统以纸介质资料管理为主的模式，往往造成信息的大量流失，给合同责任认定、索赔问题处理和工程竣工验收带来诸多不利影响。
[0004]2、工作协同管理难度大工程建设是多层机构、多类单位之间的分工与协作管理过程，尤其是参建单位之间的实时协调管理，对工程进度、质量、投资和安全等目标控制却具有直接影响。国内工程建设普遍采用合同方式约束参建各方，对于工程建设过程实时发生的细节问题，很难做到实时处理与控制。加上管理专业、部门壁皇，往往造成协作效率低，导致问题交叉影响、交叉干扰和管理失控等现象。
[0005]3、缺乏实时分析评估技术工程建设总体目标的实现，依赖于进度、质量、合同、安全和投资等分项指标的有效过程控制。传统的管理方式是制定分项目标控制计划，定期评估变化并进行相应调整。显然， 这种管理方式无法做到实时过程跟踪、动态变化分析，不能及时进行控制、调整和优化，势必造成问题和影响的积累，增大了后续协调处理工作难度。
[0006]4、缺乏有效的风险控制分析手段大型工程建设是一项施工流程复杂、管理环节多和过程影响因素多的管理过程，普遍存在进度延迟、质量失控、合同争议、工程索赔等诸多风险。如何对过程风险进行有效的防范控制，将直接影响到总体建设目标的顺利实现。传统的建设管理方式，一是缺乏有效的信息管理技术，信息资料管理存在漏洞;二是缺乏进度计划的评估分析技术，难以发现进度安排中存在的隐患;三是无法对实施过程实时分析，容易形成问题积累；四是合同管理工作缺乏准确的、多方位的信息支持，责任划分和认定不清，造成事务久拖不决。因此，难以科学有效地进行进度、质量、合同与索赔等多方面的风险控制。
[0007]综合分析工程建设管理领域普遍存在的问题和现象，关键在于面对复杂的工程空间信息，以及工程建设过程产生的海量业务信息缺乏先进的管理与分析技术，决策管理工作得不到有效的支持。
【发明内容】

[0008]本发明的目的在于针对以上技术问题，提供一种可对水利水电工程建设动态实时掌握，动态模拟建设进度计划、施工进度在线显示和历史建设过程重现的基于B頂的水利水电工程管理云平台。
[0009]本发明的技术方案是:一种基于BIM(Building Informat1n Modeling:建筑信息模型)的水利水电工程管理云平台，包括:数据采集层，数据采集层包括项目信息管理及空间信息测量，项目信息管理用来采集项目管理信息，空间信息测量用来采集空间测量信息；通信网络层，通信网络层包括局域网、VPN专网或公用网络；数据资源层，数据资源层包括B頂模型，存储于公有云、私有云和混合云。BIM模型包括 B頂综合数据库；应用支撑层，应用支撑层包括WM工程管理平台及数据交换平台；业务应用层，业务应用层包括WM信息查询，建设过程WM管理及WM信息输出；数据采集层将采集到的数据信息通过通信网络层传送至数据资源层中的WM模型中进行处理，处理后的数据存储到综合数据库中；数据资源层内置到应用支撑层的工程管理平台中，业务应用层查询或管理BIM工程管理平台中的数据；优选的，所述项目信息管理包括基础数据管理、工程概算数据、工程合同数据、工程进度数据、工程质量数据、工程移民数据;所述空间信息测量包括地形数据、工程设计数据、工程规划数据及移民规划数据。
[0010]一种基于B頂的水利水电工程管理云平台的应用方法，包括数据采集、数据处理及数据应用；数据采集:包括自施工现场及施工参与方采集到的项目管理信息及空间测量信息，所述项目管理信息包括基础管理数据、工程概算数据、工程合同数据、工程进度数据、工程质量数据及工程移民数据;所述空间测量信息包括地形数据、工程设计数据、工程规划数据及移民规划数据;采集到的数据经施工参与方整编或整理后通过局域网、VPN专网或公用网络送至数据资源层中的B頂模型中；数据处理:BIM模型将项目管理信息分类处理形成B頂过程信息，将空间测量信息分类处理形成B頂空间信息，B頂过程信息和B頂空间信息存储在综合数据库中，然后将B頂模型植入到B頂工程管理平台中；数据应用:包括WM信息查询、建设过程WM管理及WM信息输出；BIM信息查询，基于工程管理平台，以多媒体技术为手段，查询BIM过程信息和/或B頂空间信息；建设过程B頂管理包括建设管理关系管理、工程数据管理、工程规划管理、工程建设进度管理、工程质量过程管理、工程概算控制管理、工程合同分类，控制管理及工程移民管理； 各业务系统所需数据来源于BM综合数据库，按照工程建设过程管理业务归属进行对应业务处理，并通过B頂工程管理平台环境进行建设过程信息或成果展示，生成各种工程建设管理方案，进行方案对比或量算分析；B頂信息输出，工程管理平台提供多种格式的数据输出，为建设单位组织工程项目竣工验收，以及运行管理单位、工程科研单位、上级主管单位和社会公众用户提供原始数据、过程管理数据和空间数据产品。
[0011]优选的，所述数据处理包括模型对采集的项目管理信息和空间测量信息利用云计算和大数据技术进行自查、校核、传输、审核和入库全过程;空间测量信息在B頂工程管理平台开始应用前进行数字化处理，生成二/三维地理信息系统，基于虚拟现实环境进行工程规划、概算、合同、进度、质量、移民业务的处理;在进行空间测量信息加载时，进行相应的数据优化以提高系统运行的效率和展示效果;对于工程建设过程产生的项目管理信息，按照业务管理归属建立分类数据库，并建立数据之间的业务逻辑关系，并赋予数据状态属性参数，以支持各类管理业务的独立处理和交互的关系型分析。[〇〇12]优选的，所述B頂工程管理平台还包括仿真计算WM模型，所述仿真计算WM模型的建立包括以下步骤:(1)基于施工期监控数据的自动获取:通过满足大坝真实工作性态分析的各类硬件设备及软件分析系统，通过大数据技术实现海量数据的自动分析，满足数值仿真的要求；(2)全坝全过程数值仿真模型的建立:建立基于云平台架构的全坝全过程数值仿真分析模型，仿真模型考虑复杂地基断层、混凝土浇筑、硬化，接缝灌浆的全过程；(3)初次蓄水期基于多源信息的大坝结构工作性态反分析，基于实际的地质条件、混凝土浇筑情况、实测的监测资料与数值仿真模型，就大坝工作性态反分析，包括绝热温升、弹性模量、极拉值、线膨胀系数；(4)初次蓄水期工作性态评价:实现施工期及初次蓄水期大坝工作性态(温度、变形、应力及渗流)的全面评价，并就大坝未来的真实工作性态的进行预测与控制；(5)与WM工程管理平台的接口化管理，将分析结果自动纳入B頂工程管理平台，实现资料的系统化管理。[〇〇13]本发明的有益效果是:基于WM技术的信息管理模式极大地打破现有水利水电工程项目管理中的屏障，具有如下特点:(1 )B頂综合数据库是信息流的枢纽，是沟通平台和存储中心。综合数据库连接不同工程对象数据、过程和资源，是一个包含丰富数据、面向对象的、具有智能化和参数化特点的建筑设施的数字化表示，支持项目生命期中动态的信息创建、共享、更新和管理，保持信息的清晰度、一致性。[〇〇14](2)通过云平台，各阶段、各关键指标、各组织、各专业、各项目当前的供应信息共享不再局限于相邻成员之间，任何成员在共享信息范围内都可以和其他节点进行信息访问与共享需求。信息的使用性可表现为一对一电子提交、小规模封闭群体之间数据交换和多对多集成和高水平协同作业，保持信息的及时性、交互性。
[0015](3)随着工程项目的深入和进展，B頂模型逐步深化、逐步细化，不断更新、修正和补充，使得项目全生命期的信息得到有效的组织和追踪。信息不仅要管理好当时的用途服务，还要管理好其在整个项目生命周期内重复利用的用途，保持信息的完整性。
[0016](4)通过信息集成管理对项目目标主动控制，动态优化。基于B頂的水利水电工程管理云平台可以进行设计中各专业协调、管线碰撞检查、施工方案模拟、进度控制、成本控制、安全管理等，对工程项目全过程实施动态优化，主动控制，进而提高工程设计、施工和维护管理的质量、工作效率和科学管理水平，体现信息对工程项目服务的动态优化性。
[0017]本申请的应用将为水利水电工程建设提供真实可靠的数字化资料，将施工管理、 项目竣工阶段需要的资料档案列入模型中，业主获得含有大量数据和资料的模型， 实现B頂竣工模型(虚拟建筑)的信息与实际建筑物信息一致，为工程验收提供直接依据。【附图说明】[〇〇18]图1为本发明的结构框图；图2为本发明的数据流程图。【具体实施方式】[0〇19] 实施例一:一种基于BIM的水利水电工程管理云平台，参见图1，包括:数据采集层，数据采集层包括项目信息管理及空间信息测量，项目信息管理用来采集项目管理信息，空间信息测量用来采集空间测量信息。项目信息管理包括基础数据管理、工程概算数据、工程合同数据、工程进度数据、工程质量数据、工程移民数据;所述空间信息测量包括地形数据、工程设计数据、工程规划数据及移民规划数据。
[0020] 通信网络层，通信网络层包括局域网、VPN专网或公用网络，数据资源层，数据资源层包括B頂模型，存储于公有云、私有云和混合云。BIM模型包括 B頂综合数据库。[0021 ]应用支撑层，应用支撑层包括B頂工程管理平台及数据交换平台；业务应用层，业务应用层包括WM信息查询，建设过程WM管理及WM信息输出；数据采集层将采集到的数据信息通过通信网络层传送至数据资源层中的WM模型中进行处理，处理后的数据存储到综合数据库中；数据资源层内置到应用支撑层的工程管理平台中，业务应用层查询或管理BIM工程管理平台中的数据；实施例二:一种基于B頂的水利水电工程管理云平台的应用方法，参见图2,包括数据采集、数据处理及数据应用。
[0022]数据采集:包括自施工现场及施工参与方采集到的项目管理信息及空间测量信息，项目管理信息包括基础管理数据、工程概算数据、工程合同数据、工程进度数据、工程质量数据及工程移民数据等信息。空间测量信息包括地形数据、工程设计数据、工程规划数据及移民规划数据等信息。采集到的数据经施工参与方整编或整理后通过局域网、VPN专网或公用网络送至数据资源层中的BIM模型中。水工或其他工程的空间测量信息，如工程规划、 设计数据等原始数据来源，主要由工程勘察设计单位提供，可能存在纸质、数字等多种介质中。
[0023] 数据处理:BIM模型将项目管理信息分类处理形成BM过程信息，将空间测量信息分类处理形成BIM空间信息，BIM过程信息和BIM空间信息存储在BIM综合数据库中，然后将 B頂模型植入到B頂工程管理平台中。[〇〇24]数据处理包括模型对采集的项目管理信息和空间测量信息利用云计算和大数据技术进行自查、校核、传输、审核和入库全过程;空间测量信息在WM工程管理平台开始应用前进行数字化处理，生成二/三维地理信息系统，基于虚拟现实环境进行工程规划、概算、 合同、进度、质量、移民业务的处理;在进行空间测量信息加载时，进行相应的数据优化以提高系统运行的效率和展示效果;对于工程建设过程产生的项目管理信息，按照业务管理归属建立分类数据库，并建立数据之间的业务逻辑关系，并赋予数据状态属性参数，以支持各类管理业务的独立处理和交互的关系型分析。[〇〇25] 数据应用:包括B頂信息查询、建设过程B頂管理及B頂信息输出。[〇〇26] B頂信息查询，基于B頂工程管理平台，以多媒体技术为手段，查询B頂过程信息和/ 或B頂空间信息。[〇〇27] 建设过程BM管理包括建设管理关系管理、工程数据管理、工程规划管理、工程建设进度管理、工程质量过程管理、工程概算控制管理、工程合同分类，控制管理及工程移民管理;各业务系统所需数据来源于WM综合数据库，按照工程建设过程管理业务归属进行对应业务处理，并通过B頂工程管理平台环境进行建设过程信息或成果展示，生成各种工程建设管理方案，进行方案对比或量算分析。[〇〇28] BIM信息输出，BIM工程管理平台提供多种格式的数据输出，为建设单位组织工程项目竣工验收，以及运行管理单位、工程科研单位、上级主管单位和社会公众用户提供原始数据、过程管理数据和空间数据产品。[〇〇29] 实施例三:实施例三与实施例二基本相同，相同之处不再赘述，不同之处是:B頂工程管理平台还包括仿真计算B頂模型，仿真计算B頂模型的建立包括以下步骤:(1)基于施工期监控数据的自动获取:通过满足大坝真实工作性态分析的各类硬件设备及软件分析系统，通过大数据技术实现海量数据的自动分析，满足数值仿真的要求；(2)全坝全过程数值仿真模型的建立:建立基于云平台架构的全坝全过程数值仿真分析模型，仿真模型考虑复杂地基断层、混凝土浇筑、硬化，接缝灌浆的全过程；(3)初次蓄水期基于多源信息的大坝结构工作性态反分析，基于实际的地质条件、混凝土浇筑情况、实测的监测资料与数值仿真模型，就大坝工作性态反分析，包括绝热温升、弹性模量、极拉值、线膨胀系数；(4)初次蓄水期工作性态评价:实现施工期及初次蓄水期大坝工作性态(温度、变形、应力及渗流)的全面评价，并就大坝未来的真实工作性态的进行预测与控制；(5)与WM工程管理平台的接口化管理，将分析结果自动纳入B頂工程管理平台，实现资料的系统化管理。
[0030]仿真计算WM模型为B頂工程管理平台的一部分，仿真计算B頂模型，将自动采集各类实测监控信息及仿真分析模型纳入工程管理平台，实现温控信息的化管理，实现混凝土自可研阶段至蓄水期温控数据的各阶段模型及仿真计算结果。
【主权项】
1.一种基于WM的水利水电工程管理云平台，其特征在于，包括:数据采集层，数据采集层包括项目信息管理及空间信息测量，项目信息管理用来采集 项目管理信息，空间信息测量用来采集空间测量信息；通信网络层，通信网络层包括局域网、VPN专网或公用网络；数据资源层，数据资源层包括WM模型，存储于公有云、私有云和混合云；B頂模型包括WM综合数据库；应用支撑层，应用支撑层包括WM工程管理平台及数据交换平台；业务应用层，业务应用层包括信息查询、数据分析，建设过程管理及信息校 验、输出；数据采集层将采集到的数据信息通过通信网络层传送至云平台数据资源层中的模 型中进行处理，处理后的数据存储到综合数据库中；数据资源层内置到应用支撑层的 B頂工程管理平台中，业务应用层查询或管理WM工程管理云平台中的数据。2.根据权利要求1所述的基于的水利水电工程管理云平台，其特征在于，所述项目 信息管理包括基础数据管理、工程概算数据、工程合同数据、工程进度数据、工程质量数据、 工程移民数据;所述空间信息测量包括地形数据、工程设计数据、工程规划数据及移民规划 数据。3.—种如权利要求1或2任一项所述的基于BIM的水利水电工程管理云平台的应用方 法，其特征在于，包括数据采集、数据处理及数据应用；数据采集:包括自施工现场及施工参与方采集到的项目管理信息及空间测量信息，所 述项目管理信息包括基础管理数据、工程概算数据、工程合同数据、工程进度数据、工程质 量数据及工程移民数据;所述空间测量信息包括地形数据、工程设计数据、工程规划数据及 移民规划数据;采集到的数据经施工参与方整编或整理后通过局域网、VPN专网或公用网络 送至数据资源层中的B頂模型中；数据处理:BIM模型将项目管理信息分类处理形成BM过程信息，将空间测量信息分类 处理形成B頂空间信息，B頂过程信息和B頂空间信息存储在综合数据库中，然后将B頂模 型植入到B頂工程管理平台中；数据应用:包括WM信息查询、建设过程WM管理及WM信息输出；BIM信息查询，基于BIM工程管理平台，以多媒体技术为手段，查询BIM过程信息和/或 B頂空间信息；建设过程BM管理包括建设管理关系管理、工程数据管理、工程规划管理、工程建设进 度管理、工程质量过程管理、工程概算控制管理、工程合同分类，控制管理及工程移民管理； 各业务系统所需数据来源于BM综合数据库，按照工程建设过程管理业务归属进行对应业 务处理，并通过B頂工程管理平台环境进行建设过程信息或成果展示，生成各种工程建设管 理方案，进行方案对比或量算分析；BIM信息输出，工程管理平台提供多种格式的数据输出，为建设单位组织工程项目 竣工验收，以及运行管理单位、工程科研单位、上级主管单位和社会公众用户提供原始数 据、过程管理数据和空间数据产品。4.根据权利要求3所述的基于BIM的水利水电工程管理云平台的应用方法，其特征在于，所述数据处理包括BM模型对采集的项目管理信息和空间测量信息利用云计算和大数 据技术进行自查、校核、传输、审核和入库全过程;空间测量信息在WM工程管理平台开始应 用前进行数字化处理，生成二/三维地理信息系统，基于虚拟现实环境进行工程规划、概算、 合同、进度、质量、移民业务的处理;在进行空间测量信息加载时，进行相应的数据优化以提 高系统运行的效率和展示效果;对于工程建设过程产生的项目管理信息，按照业务管理归 属建立分类数据库，并建立数据之间的业务逻辑关系，并赋予数据状态属性参数，以支持各 类管理业务的独立处理和交互的关系型分析。5.根据权利要求4所述的基于BIM的水利水电工程管理云平台的应用方法，其特征在 于，所述B頂工程管理平台还包括仿真计算B頂模型，所述仿真计算WM模型的建立包括以下 步骤:(1)基于施工期监控数据的自动获取:通过满足大坝真实工作性态分析的各类硬件设 备及软件分析系统，通过大数据技术实现海量数据的自动分析，满足数值仿真的要求；(2)全坝全过程数值仿真模型的建立:建立基于云平台架构的全坝全过程数值仿真分 析模型，仿真模型考虑复杂地基断层、混凝土浇筑、硬化，接缝灌浆的全过程；(3)初次蓄水期基于多源信息的大坝结构工作性态反分析，基于实际的地质条件、混凝 土浇筑情况、实测的监测资料与数值仿真模型，就大坝工作性态反分析，包括绝热温升、弹 性模量、极拉值、线膨胀系数；(4)初次蓄水期工作性态评价:实现施工期及初次蓄水期大坝工作性态(温度、变形、应 力及渗流)的全面评价，并就大坝未来的真实工作性态的进行预测与控制；(5)与工程管理平台的接口化管理，将分析结果自动纳入工程管理平台，实现资 料的系统化管理。
【文档编号】G06Q50/08GK106022979SQ201610315013
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】魏鲁双
【申请人】郑州双杰科技股份有限公司