基于BIM与物联网的公路施工智能化管理体系构建研究

引言：公路建设作为国民经济发展至关重要的基础设施工程，其施工管理水准会直接左右工程质量、建设进度以及投资效益。传统的公路施 策迟缓、资源分配不合理等状况，很难契合现代化建设的要求。把 BI 能化管理体系，已然成为行业发展的必然走向。该体系能够达成设计信息和现场数据的顺畅衔 ，经由智能剖析和决策支撑，优化施工流程管理，提升工程建设的整体效能与质量。所以，深入钻研基于 BIM 与物联网的公路施工智能化管理体系的构建，对于推动公路建设行业的数字化转变具备重要的理论意义与实践价值。

一、BIM 与物联网在公路施工中的优势

（一）数据互补与协同

BIM 技术应用于公路施工之际，在设计环节主要展现于三维建模、碰撞检测以及工程量计算等领域，能够供给完备的工程设计资讯以及虚拟的施工环境。而物联网技术依靠布置在施工现场的各类传感器，对温度、湿度、应力、位移等物理参数予以实时收集，借此获得施工进程中的动态数据。这两种技术相互结合，达成了静态设计数据与动态施工数据的有机交融。

从数据维度来讲，BIM 所提供的三维模型数据，为物联网传感器的布置方位给出精准定位，保障数据采集具备针对性与有效性。与此同时，物联网所采集到的实时数据反馈至 BIM 模型当中，达成模型的动态刷新以及施工过程的如实映射。

两者的协同功效体现在诸多层面：将 BIM 模型所具备的参数化特性与物联网数据的实时性质相结合，能够做到对施工进度的动态追踪以及可视化呈现。借助数据的双向流通 案可依据现场实际状况加以优化调整，施工过程亦能够严格参照设计要求予以把控。各个参与建设的单位能够基于统一的数据平台展开协同作业，进而提升沟通效率以及决策质量。

（二）智能决策支持

以 BIM 与物联网相互融合运用为基础 路施 能力达成从依靠经验来做决策朝着凭借数据驱动进行决策的转变。在施工方案优化决策 展模拟， 同时结合物联网所采集到的过往施工数据，就能够对不 成本、质量、安全等多个角度进行通盘考虑，运用 策方面，依据 BIM 模型所呈现的工程量信息以及物联网对资源 设备以及材料实施精确调配。该系统具备预测资源需求的能力，从而提前制定供应 防止出现资源短缺或浪费的状况。

（三）提升管理效率与质量

BIM 和物联网技术融合运用，极大提高了公路施工的管理效能。在进度管控方面，借助 BIM 4D 模拟与物联网实时监测的有机结合，能够精准把握施工推进情况，及时察觉进度上的偏差，并予以纠正。管理人员凭借移动终端，可随时查阅工程进度相关信息，达成远程管理与实时决断。

质量管理成效的提升，体现为全过程质量把控能力的强化。BIM 模型给出详尽的质量控制准则以及检验要求，物联网传感器对施工质量参数实施实时监测，并自动判断是否契合标准规定。比如在沥青路面施工过程中，利用温度传感器监测摊铺温度、压实温度等关键指标，以此保障施工质量符合规范要求。BIM 技术提供精确的工程量清单，物联网技术则实时监测材料消耗与设备使用状况，达成成本的动态管理。

二、基于BIM 与物联网的公路施工智能化管理体系构建

（一）体系构建目标与原则

公路施工智能化管理体系的建设目标，在于达成施工整个流程的数字化、网络化以及智能化管控。其具体的目标涵盖：设立统一的数据准则与信息平台，让多源异构的数据达成集成与共享；研发智能分析与决策辅助系统，提升管理决策的科学性与及时性；形成标准化的管理程序与规范，推动施工管理方式的创新[1]。

体系构建应遵循系统性原则，要求从整体角度设计管理体系，充分考虑各子系统之间的关联性和协调性，体系应涵盖施工准备、施工过程、竣工验收等 命周期 实现纵 和横向集成；实用性原则强调体系设计应紧密结合公路施工的实际需求，功能 操作性，系统界面应友好直观，降低使用门槛，提高用户接受度；先进性原则要求采用成熟可靠的BIM 和物联网技术，同时预留技术升级接口。

（二）体系架构设计

基于BIM 与物联网的公路施工智能化管理体系采用分层架构设计，自下而上包括感知层、网络层、数据层

平台层和应用层五个层次[2]。

感知层是体系的基础，主要由部署在施工现场的各类传感器、RFID 标签、GPS 定位设备、视频监控设备等组成，这些设备负责采集施工过程中的各类数据，包括环境参数、设备状态、人员位置、材料信息等。

网络层负责数据传输，采用有线与无线相结合的混合网络架构，施工现场采用 4G/5G、WiFi、ZigBee 等无线技术实现数据采集设备的接入，骨干网络采用光纤实现高速数据传输，网络层应保证数据传输的实时性、可靠性和安全性。

数据层是体系的核心，负责数据的存储、处理和管理，采用分布式数据库技术存储海量异构数据，建立统一的数据标准和编码体系，数据层包括 BIM 模型数据库、实时监测数据库、历史数据仓库等，通过数据清洗、融合和挖掘技术，为上层应用提供高质量的数据服务。

平台层提供公共服务支撑，包括统一身份认证、权限管理、工作流引擎、消息推送、报表服务等基础功能，平台层还集成了BIM 建模工具、GIS 地理信息系统、大数据分析引擎、人工智能算法库等专业工具，为应用开发提供技术支撑。

应用层面向不同用户群体提供专业化的管理功能，包括进度管理、质量管理、安全管理、成本管理、资源管理等模块，各应用模块基于统一的数据和服务接口开发，实现功能的松耦合和数据的紧集成。

（三）关键模块设计

数据采集与集成模块是实现 BIM 与物联网融合的关键，针对不同类型的传感器和设备，开发相应的数据适配器，统一数据格式，模块具备数据预处理功能，包括数据过滤、异常值剔除、缺失值补充等，确保数据质量[3]。

三维可视化监控模块以 BIM 模型为基础搭建施工现场的数字孪生体，实时呈现施工进度和现场状况。该模块整合了三维渲染引擎，支持对模型进行缩放、旋转、剖切等交互操作，借助颜色编码、动画效果等可视化方式，直观呈现进度完成程度、质量情况、安全风险等相关信息。协同管理模块实现各参建单位间的信息共享与业务协作，此模块提供基于角色的访问控制机制，保障信息安全，通过工作流引擎，达成审批流程的电子化与自动化。

（四）体系实施与保障措施

体系在具体施行过程当中，所采取的策略为“进行整体规划、分步骤开展实施、对重点予以突破、全方位加以推进”。起始阶段会先展开试点示范工作，挑选出具有典型代表意义的公路项目来开展体系的实际应用，对技术方案是否具备可行以及实用的特性加以验证。之后依据试点获取的相关经验，持续地对体系功能进行优化与完善，进而构建出成熟的解决方案[4]。

从组织保障的角度来讲，需设立专门用于推进智能化管理的相关机构，该机构主要承担起对体系建设工作进行统筹协调的职责；要清晰明确各个参与建设单位的职责划分，并建立起相应的协调机制。同时，组建一支能够提供技术支持的团队，其主要负责系统的运维以及技术服务方面的工作；制定与之对应的管理制度以及工作流程，以此来确保体系能够规范有序地运行。

结束语

以 BIM 与物联网为基础打造的公路施工智能化管理体系，从某种意义上而言，代表着工程建设管理领域未来的发展走向。通过将这两种技术进行深度的融合，实现了设计相关信息和施工所产生数据的无缝对接，为公路施工管理工作提供了全新的技术途径。就未来研究的重点而言，应着重关注人工智能、区块链等新兴技术与BIM、物联网的融合运用情况，进一步提高管理体系的智能化程度。

参考文献：

[1]李伟,刘琦,郭露鹏.基于BIM 与物联网技术的建筑施工安全管理系统构建[J].建筑施工,2020,(11):42.

[2] 付 平 . 基于 BIM+GIS+IoT 平 台 的 公 路 工 程 信 息 化 建 设 管 理 关 键 技 术[J]. 湖 南交 通 科技,2024,50(2):144-148.

[3] 吴瑜灵, 王远利.BIM-IoT 技术在轨道交通工程智能化施工中的应用研究[J]. 广东土木与建筑,2024,31(2):20-24.

[4]钮维,樊安君.基于 BIM+物联网技术的智能公路梁场管理系统[J].铁路技术创新,2023,(1):72-77.