“数字设计 智能建造”: 宜兴工业污水厂项目的全过程数字化应用
BIM技术通过对建筑的数据化、信息化模型整合，实现建筑信息的高度集成，从建筑设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方可通过BIM进行协同工作，具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
无锡市政院以“数字设计 智能建造”理念为指导，在宜兴工业污水厂项目中采用BIM技术辅助工程管理，贯穿设计、施工建设以及后期运维的全过程，并将在投产后实现全厂污水处理系统设备设施的智慧化运维管理。
项目介绍
宜兴市工业污水处理厂EPC工程，位于无锡市宜兴市经济开发区，工程总投资约3.5亿元，占地面积约110亩，污水日处理量：5万吨/天。涉及雨水、污水、给水、中水、沼气、蒸汽、除臭、暖通、加药管、工艺管、曝气管、污泥管、循环管等20余种管线；专用设备包括板框机、干化机、脱硫塔、潜水推流器、离心脱水机、加药装置等200多个设备。本工程采用多模式A/O+MBR 处理工艺，处理后出水水质可达到准3类水标准。
项目全过程BIM工作目标
项目启动之初，制定了BIM技术在项目中的应用目标：
1.全过程应用：BIM技术运用于设计、施工、运维3个阶段，实现了模型信息的全过程流转。
2.全专业协同：涉及工艺、建筑、结构、消防、暖通、热动、电气、自控、建排等10多个专业进行协同设计，并实现高集成的精细化建造，最终实现智慧化运维。
3.数字化管控：采用自主研发的基于BIM的工程设计、施工项目管理（+智慧工地）、智慧运维三大平台，实现项目的全过程数字化管控。
项目设计阶段BIM应用
1.BIM+GIS+倾斜摄影建模：利用无人机倾斜摄影建模+项目模型+GIS地图，分析、研究项目和周围环境的空间关系，辅助研究天气条件、城市几何和个体建筑的特性之间的动态关系。
2. 方案比选：基于BIM软件强大的模型即时调整和即时渲染功能，通过不同建筑方案快速建立不同方案模型，形成多个备选设计方案模型，经过多方沟通、讨论、调整，最终形成最佳的设计方案。
3. 岩土地质模型创建与应用：为准确描述构筑物下方的土层情况分布以及满足分析需要，创建地质模型和支护结构模型，并与地质及总图管线模型进行整合，保证支护形式的可实施性。
自主研发地质建模软件，根据钻孔数据自动创建地质模型。根据项目工程条件，实现开挖、地层剖切、地层属性参数查看的各类应用，并能计算任意位置剖切、挖（填）方量。
4. 项目构件库建设：针对本项目多专业、多管线、及处理工艺特点，结合以往项目经验，开发了BIM标准构件库，建模效率大幅提高，提升模型创建的标准化水平。
（1）通过对构件资源进行整合形成BIM资产，在污水处理厂全生命周期内传递和共享，提高BIM设计的效率。
（2）为BIM扩展应用系统提供有效数据源，例如基于BIM的仿真分析、碰撞检测、运行维护等。
（3）实现本项目的BIM标准化工作，基于BIM构件级要求，成为项目在施工管理、运维中的重要标准之一。
对经常用到的构件、设备进行了参数化的创建，通过改变构件参数的方式对构件进行编辑，利用参数化构件，能快速创建厂区的多种设备。
部分专用设备无法获取图纸，为了满足整体BIM应用需求，利用三维激光扫描技术对设备模型进行创建。通过激光扫描、点云拼接、格式转换识别、来实现此类设备族创建。
5. 碰撞检查：建立基于各专业施工图阶段的BIM模型，通过多专业的碰撞检查出“错、漏、碰、缺”问题，并优化施工图设计，提高施工图设计质量，避免将设计阶段的不合理问题传递到施工阶段。本项目共发现了约70处碰撞，有效的减少了后期施工阶段因为返工带来的经济损失。
6.出图算量：运用基于建模平台的插件可以直接、快速、精确地计算大多数工程计量项目的工程量。精确的统计现场施工所要的工程量，为工程造价管理提供参考，大大提高采购部门工作的准确性。
7. 管线综合：本项目机电管线复杂且专业承包商较多，机电管线各专业施工存在时间和空间上双重穿插，无进行统一管理的机电总包，为机电管线综合提出了挑战。
针对污水厂项目特点，提出按单体进行管线综合的方案，将整体机电管线分为总图、mbr池、高级氧化池等18个单体，对18个单体的管线分别进行管线综合。针对于各个单体提出了先主要专业，后辅助专业的管线综合模型流转的思路，即先施工的主要专业承包商完成自身专业的管线综合，并为其他后施工的辅助专业承包商留出足够的安装操作空间。以此类推，流程如下：
当单体的施工模型完成后，组织全体分包商进行合模并进行必要的微调，确保管线冲突问题全部解决。在管线综合过程中进行大量的模型审查工作，完成施工模型审查报告50份，问题1100余条。解决极为复杂区域的管线综合问题，保证净高要求；提供二次墙体砌筑留洞依据；指导机电安装，降低实施风险。
8. 虚拟仿真漫游展示: 仿真漫游可用于方案设计阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段等，其主要目的是基于各阶段BIM模型数据，利用软件平台提供的漫游、动画功能，依据建设单位需求制作建筑物内外部虚拟动画，便于相关人员直观感受建筑物三维空间，辅助设计评审、优化设计方案。清晰表达建筑物的设计效果，并反映主要空间布置。
项目施工管理BIM应用
1. 模型深化设计: 对模型进行深化，在设计阶段模型的基础上将部分设备族更详细化，进行机电的深化设计，快速布置支、吊架，根据设计变更同步更新模型，对装修部分进行深化设计等等。
2. 场地布置方案: 快速精准表达施工空间冲突指标、设置合理的人流动线、物流动线等，进一步完善场地布局方案评估效果。符合相应规范和现场实际情况的场地布置BIM模型、动态模拟漫游、场地布置平面图、材料明细表等。
3. 基于BIM的施工管理: 将BIM技术与设计管理、采购管理、进度管理、文件管理、质量管理、安全管理、施工管理等相结合，实现可视化高效率管理。基于BIM的施工管理解决了以下难点：1、提高了项目各参与方的协同效率。2、施工情况及现场环境的可视化实时监控。3、施工进度管控构件化，通过施工模拟预演，便于管理人员发现问题并及时做出资源调整，从而优化施工方案。
4. 基于BIM的技术交底: 利用深化设计后的模型，在项目管理平台上直接对现场施工进行技术交底，用模型直观的展示管道走向，各节点安装内容等信息。减少了机电管道施工中的返工问题，节约了人工、材料，同时也保证了进度。
5. 预埋件、套管施工管理: 通过BIM可视化技术，在项目施工方案编制、以及质量监控中，通过模型随时查看预埋件、套管的方式，快速统计和查看预埋件位置及信息。避免施工现场预埋件、套管错装漏装的问题。
6. 建造信息集成: 施工管理过程中，形成的大量土建、管道、设备等信息，通过BIM集成在平台上，使项目相关方管理人员，在管理过程中可随时查阅各类构件及设备参数、建造信息、维修保养厂家及联系方式等信息。
7. 基于BIM的图纸会审: 不同于传统的施工阶段图纸会审，将模型和图纸相互关联，在项目管理平台上分屏查看，更直观的对模型和图纸，提高施工中图纸会审质量和效率。
8. 施工模拟: 通过 BIM 技术的施工进度模拟，分析多种施工方案在组织机构、资源配置、实施环境等条件影响下的模拟进度，科学合理的选择最优或适用的施工进度方案。
基于BIM虚拟建造，它将建筑业从业人员从复杂抽象的图形、表格和文字中解放出来，以形象的三维模型、视频动画作为项目的信息载体，方便了工程项目建设各阶段、各专业中，相关人员的沟通和交流，减少了建设项目因为信息过载或者信息流失而带来的损失，提高了从业者以及行业的工作效率。
基于BIM施工进度模拟辅助解决现场交通组织、施工安排、复杂工序及工作面穿插等现场核心问题，为安全措施检查、缩短工期、技术方案的决策带来帮助。
9. 基于BIM的智慧工地监管: 智慧工地平台包含了劳务管理、视频监控、人员地位、质量安全、绿色施工、危大监控、BIM项目沙盘、进度管理、工程资料、信息维护等模块。智慧工地平台为工程施工项目装上“智慧大脑”，通过收集人员、环境、设备等关键数据，建立对人和物全面感知、施工技术全面智能、工作互通互联、信息协同共享，从而实现对于施工现场的信息化监管。
基于BIM的智慧运维平台
基于BIM污水处理厂智慧运维平台主要特色：将设计、施工中形成的BIM信息传承至运维阶段，并结合BIM、GIS（地理信息系统）、IOT（物联网）、PLC（工业控制）等技术，全方位在线监控生产运行过程、预警预报、越界超标警报、智能巡检、工艺仿真与在线培训、大数据比对与分析预测、业务控制数学模型等。本项目运维平台采用了公司自主研制的“BIM+GIS+PLC”专有技术，处于国内同行业领先。
1. 运维综合监控:综合监控集成了水厂业务工单、安防监控、水厂水质检测、数据告警及BIM模型相关内容。通过单一页面反应水厂运行的健康状况。
2. 智慧安保: 智慧安保模块主要依靠视频监控、电子围栏等技术，将系统警戒值，并由摄像头追踪监控，同时反馈报警并由相关人员进行及时处理。
3. 工艺仿真及可视化培训: 工艺系统通过现场工艺流程、BIM技术、工艺流程回放实时监测水厂运行状况及工艺指标以及水厂的正常运行提供实施报告。通过BIM流程图及工艺仿真视频对员工进行可视化培训。
4. 基于BIM的文件管理: 通过电子化流程将水厂日常运维工作数据化，设备数据信息与BIM模型关联，并与设备电子档案相结合完成运维数据联动为水厂运维工作决策提供数据分析支撑。
5. 传感设备管理: 数据中心通过物联网技术将水厂传感设备接入系统中实施展示相关仪器仪表数据；通过灵活的数据模板报表生成相关的实验室数据报表。
综上所述，污水厂建设全过程管理的数字化技术应用，提高了建设项目的质量、安全、进度、成本等管理水平，取得了良好的经济效益和社会效益。市政院将不断总结数字化应用实践经验，持续加大研发投入与应用深度，挖掘数字化技术在项目建设全过程咨询管控中的更大价值。
信息化赋能高质量发展
公司为具有三十多年历史的甲级勘察设计企业、高新技术企业，具有规划、咨询、勘察设计、施工、监理、造价咨询、信息系统等全产业链资质体系。公司自2014年以来，着力增强BIM、大数据、云计算等信息技术集成应用能力，研究基于BIM的勘察设计项目管理平台、工程总承包项目管理平台、市政厂站管网运维平台，实现优化工程总承包项目信息化管理、集成应用水平，推进“互联网+”协同工作模式，实现全过程信息化。
在公司“十三五”、“十四五”战略规划中，作出了“工程总承包和全过程咨询”的战略转型要求，并确立了“科技研发和信息化”为公司高质量转型的两大支撑。由此成立了信息化开发团队，专业人才包括UI设计、前端开发、后端开发、DBA开发、IOT开发、GIS开发、PLC开发、测试运维等近40人，集成BIM、物网联、大数据、云计算等技术，现已基本形成了WMD智慧管控平台四大系列产品：
（1）WMD勘察设计企业智慧管控系统
（2）WMD勘察设计项目协同管理系统、勘察外业智能监控系统
（3）WMD工程总承包智慧管控系统
（4）WMD市政厂站及区域管网智慧运营管控系统、智慧工地。
公司“十三五”、“十四五”规划中对信息化建设列支专项预算，确保信息化建设的资金保障。公司设有独立的中心机房，拥有服务器、核心交换机、路由器、防火墙等各种设备，以及单独安装的信息系统服务器。公司建立电信400M，移动200M的外网带宽和由防火墙，核心交换机组成的内部局域千兆网络。
