摘要：随着BIM技术的广泛应用，基于BIM5D技术的智慧工地系统应运而生，该系统通过将时间和成本信息与建筑信息模型结合起来，实现施工过程的可视化、动态规划和成本控制。本文将阐述智慧工地系统概述、核心技术以及其在建筑工程施工管理中的应用，以期为相关人员提供参考。

关键词：BIM5D技术；智慧工地系统；工程管理应用

引言：在当今建筑工程领域，数字化技术的应用正呈现出越来越重要的趋势，其中，基于BIM5D技术的智慧工地系统成为管理者们关注和探索的焦点之一。该系统利用建筑信息模型（BIM）的三维空间数据，结合时间（4D）和成本（5D）管理，实现工地施工全过程的可视化、动态规划和成本控制。

一、基于BIM5D技术的智慧工地系统概述

智能检测模块采用传感器和成像技术，对施工质量、安全和进度进行实时监控和检查，检测缺陷和偏离设计，提供早期预警和防止潜在的问题。数据分析模块收集来自各种来源的数据，包括BIM模型、传感器和人工输入，以分析施工进度、资源利用和项目性能，生成报告，为决策提供见解。资源配置模块根据项目需求和实时数据，优化人力、设备、材料的配置，有助于尽量减少浪费、提高效率。操作协作模块促进不同项目利益相关者之间的沟通和协作，包括架构师、工程师、承包商和供应商。支持实时的信息共享、协调和解决问题[1]。

二、基于BIM5D技术的智慧工地系统的核心技术

（一）BIM5D技术

BIM5D技术代表建筑信息建模5D，其中“5D”是指对建筑模型的传统三维维度（长度、宽度、高度）增加的时间和成本的附加维度。使用BIM5D技术，创建一个虚拟的建筑模型，其中包含关于其设计、材料、组件和施工过程的详细信息。该模型作为建筑的数字表示，允许更好地可视化、在项目涉众之间的沟通和协调。

BIM5D技术的“5D”方面涉及到将时间和成本信息集成到建筑模型中，通过模拟施工过程，BIM5D可准确地预测施工活动的持续时间和顺序，以及相关的成本。允许更好地进行规划、调度和成本估算。BIM5D技术还通过深入掌握设计变化、施工延误或成本变化对项目时间线和预算的影响来支持决策。可帮助项目经理和利益相关者做出明智的决策，以减轻风险和优化资源，BIM5D技术将三维建模与时间和成本信息相结合，增强施工过程，能够更有效的规划、协调和管理建设项目，从而提高生产率、准确性和成本控制[2]。

（二）物联网技术

物联网技术是指由嵌入传感器、软件和连接性的互联物理设备、车辆、建筑物和其他物体组成的互联网络。该设备通常通过互联网收集和交换数据，使其能够在没有人工干预的情况下互动和交流。在智能站点系统的背景下，物联网技术允许在施工现场集成各种传感器和设备，该传感器可收集多种数据，如温度、湿度、空气质量、噪音水平、振动等，收集到的数据被传输到中央服务器或基于云的平台进行处理、分析和可视化。使得管理者和利益相关者可远程监控站点，并根据实时信息做出明智的决策。如果检测到高水平的粉尘或有害气体，就可立即采取行动，保护工人的健康和安全。

（三）人工智能技术

人工智能技术是指在机器中模拟人类智能，该机器被编程来像人类一样思考、学习和解决问题。在智能建筑现场系统的背景下，利用人工智能技术来加强施工管理的各个方面。人工智能技术在建筑工地的一个应用是图像识别，通过使用计算机视觉算法，人工智能可自动识别和跟踪现场的人员、设备和车辆。有助于确保遵守安全法规，监控资源的移动，并防止未经授权的访问。人工智能算法通过对历史数据和实时信息的分析，可预测不同施工活动的竣工时间和里程碑。有助于优化调度和资源分配，从而实现更好的项目规划和协调。通过分析人工、设备和材料方面的数据，人工智能可根据项目需求和约束条件确定最有效的资源分配。有助于尽量减少浪费，降低成本，并提高整体生产率。

三、BIM5D技术的智慧工地系统在建筑工程施工管理中的应用

（一）施工进度管理

采用BIM5D技术的智能现场系统可跟踪各种施工活动的进度，例如：某个大型建筑项目中，施工进度管理面临挖掘阶段和协调过程中的一系列挑战。项目团队决定采用BIM5D技术的智能现场系统来优化施工进度管理，并取得显著成效。在挖掘阶段，智能现场系统根据项目计划时间表，追踪并实时更新挖掘工作的进度情况。根据系统数据，挖掘阶段计划时间为5周，前3周内完成60%的工作量。系统还提供详细的施工进度数据，包括实际完成的工作量，还需要完成的工作量以及距离预定时间的差距。使得项目经理可快速掌握挖掘工作的进展情况，及时调整计划和资源分配。通过分析施工进度和资源使用数据，智能站点系统还可识别低效问题，并提供相应的解决方案。系统发现挖掘工作进展略慢，可能导致延迟。通过智能站点系统的建议，项目经理重新分配两名工人的任务，以确保及时完成挖掘工作。该举措不仅提高施工效率，还减少潜在的延误风险。在协调过程中，智能站点系统使用BIM模型检测到管道和电气系统之间的冲突。据系统数据显示，共有20处冲突点，如果不及时解决，将导致返工时间延长。通过在施工开始前解决该冲突，智能站点系统预测可节省约2周的返工时间，不仅减少成本，还避免施工延迟[3]。

（二）资源调配优化

在某一大型建筑项目中，采用基于BIM5D技术的智能现场系统，成功实现资源调配的优化，并取得显著成果。智能现场系统通过对工程模型的分析，准确估算出所需钢筋的数量为150吨。根据该估算，系统自动生成采购建议，并提供所需的规格和交货计划，采购部门按照系统提供的信息，及时采购150吨钢筋，确保项目顺利进行。智能现场系统分析施工活动所需的劳动力，并根据工人的技能、任务所需时间和安全法规等因素，提供优化的劳动力分配方案。根据系统的建议，项目团队调整工人的任务分配，确保在适当的时间有足够的技术工人参与施工，劳动力得到最佳的利用，施工效率大幅提升。智能现场系统分析挖掘机、起重机、混凝土泵等设备的需求，并为其部署提供优化方案，根据系统数据，项目需要2台挖掘机、1台起重机和1台混凝土泵。系统将推荐设备配置方案提供给项目团队，以确保在适当的时间和地点，有足够的设备进行施工。可避免设备闲置和不必要的资源浪费，提高施工效率。

（三）施工质量管理

智能现场系统可实时监控混凝土浇筑厚度、接线质量、焊接参数等各项施工指标。通过将该指标与设计规范进行比较，系统可检测出任何可能表明潜在质量问题的偏差或异常。系统可根据工程模型和现场数据进行自动检查，将竣工条件与设计要求进行比较，以确保符合性。验证所安装的组件和材料是否符合指定的标准，以及其是否在正确的位置。当检测到偏差或质量问题时，智能现场系统可生成不符合项报告。该报告突出问题，跟踪其的状态，并向负责方分配纠正措施。确保能够迅速和有效地解决质量问题。系统可利用工程模型来识别可能导致设计冲突或施工缺陷的冲突，通过及早发现该问题，该系统能够及时纠正，避免返工，减少在最终施工中出现缺陷的可能性。智能现场系统可捕获和存储有关施工过程、检查和质量控制活动的数据。提供对项目活动的全面记录，促进对质量相关事项的可追溯性和问责制。通过对收集到的数据和性能指标进行分析，智能现场系统可为掌握项目的整体质量性能提供见解。可识别趋势、反复出现的问题和改进的领域，帮助项目团队做出明智的决策，以提高施工质量。

（四）成本控制管理

BIM5D技术可以实现对施工成本的全面控制和管理，通过BIM模型的量算功能，可以准确计算出施工所需的材料和人力资源成本，并与实际施工情况进行比对，可利用BIM模型进行成本模拟和可视化展示，帮助施工管理人员更好地掌握和管理施工成本，降低成本风险，提高成本效益。通过与ERP系统的集成，可自动化地获取施工过程中的成本数据，实时反馈给施工管理人员，施工管理人员可以随时了解施工成本的状态，及时采取措施进行调整和优化，避免成本超支和浪费，BIM模型的可视化功能可以将成本数据以图表、报表等形式展示，帮助施工管理人员更直观地理解和分析成本情况，从而做出合理的决策。在项目规划阶段，施工管理人员可以利用BIM模型进行成本模拟，预测不同方案下的施工成本，并与项目经济指标进行比较，选取最优的方案，通过BIM模型灵活调整工程量和资源分配，优化施工成本，降低项目整体成本风险，早期的成本模拟和优化可以帮助项目方做出理性决策，避免后期的成本调整和争议。

此外，BIM5D技术还可以提供成本相关数据的共享和协同，各个相关方可以通过共享BIM模型和相关数据，对施工成本进行协同管理和控制。例如：材料供应商可以通过与BIM模型的连接实时获取施工材料的需求量和进度，合理安排生产和供应，避免库存过高或断货的情况。施工队伍和承包商也可以通过BIM模型共享施工进度和工作量信息，合理安排人员和资源，提高施工效率。

（五）安全管理

BIM5D技术可以在施工现场实时监测和管理安全事故和风险。通过与安全相关的传感器和监测设备的连接，可以实时获取施工现场的安全数据，并与BIM模型进行集成分析，施工管理人员可以及时发现潜在的安全风险，并采取相应的措施进行预防和控制，提高施工现场的安全性。

利用BIM5D技术进行安全管理，可帮助施工管理人员更好地预防和控制潜在的安全风险，通过与安全传感器和监测设备的连接，实时获取施工现场的安全数据，如温度、湿度、烟雾等，以及工人的位置和行为信息，与BIM模型进行集成分析，形成全面的施工现场安全状态图，帮助施工管理人员快速了解施工现场的安全状况。结合BIM模型的可视化功能，将安全数据以图形化的方式展示出来，让施工管理人员直观地了解安全情况，发现潜在的安全隐患。例如：通过在BIM模型上显示火灾传感器的数据，实时查看是否有火灾风险区域，并采取相应的措施进行预防和控制，利用BIM模型的可视化功能，可进行安全场景模拟和培训，帮助工人更好地理解和应对各种安全情况，提高施工现场的安全性。通过在BIM模型中设定安全规则和约束，可以帮助施工管理人员明确和提醒施工现场的安全要求，避免违规行为和操作造成的安全事故。例如：在BIM模型中设定禁止在高处作业时移除安全护栏的规则，一旦违反该规则，系统会自动进行警示和提醒，提醒工人及时恢复安全措施，从而保障施工现场的安全性。

结束语：综上所述，BIM5D技术的智慧工地系统在建筑工程施工管理中的应用具有重要的意义和价值，实现对工地的全程管理和监控，通过优化施工过程、精细化资源管理、提升质量和安全性等方面的应用，有效提升施工效率、降低成本，并为建筑工程的顺利进行提供有力的保障。在未来，随着技术的不断发展和应用层面的拓展，智慧工地系统将进一步推动建筑工程管理的智能化和数字化，为建筑行业的可持续发展贡献更大的力量。

参考文献：

[1] 赵泽章，丁伟，陈硕，等.基于BIM5D技术的智慧工地系统在建筑工程施工管理中的应用[J].中国建设信息化， 2023（20）：95-99.

[2] 黄子俨.基于BIM技术的智慧工地系统在项目建设管理中的应用[J].企业科技与发展， 2022（12）：85-87.

[3] 赵倩.基于BIM5D技术在建筑工程造价管理中的应用[J].中国建筑金属结构， 2023， 22（5）：178-180.