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摘要：BIM技术的发展和应用，为高速公路机电工程施工具有重要意义，将BIM技术引入机电工程施工中，尤其是通信设备施工，实现了高速公路机电工程设计、设备生产、施工安装以及运维管理各个阶段的有机联系，实现了施工过程的全程跟踪，为工程施工质量、进度控制提供了可靠的数据支持。
关键词：BIM技术；高速公路；机电工程
1、BIM技术概述
BIM是一种全新的建筑设计、施工、管理的方法，以三维数字技术为基础，将规划、设计、建造、营运等各阶段的数据资料，全部包含在3D模型之中，让建筑物整个生命周期中任何阶段的工作人员在使用该模型时，都能拥有精确完整的数据，帮助项目设计师提升决策的效率与正确性。在各个阶段、各工作搭载各种信息，贯穿建筑生命周期，消除信息孤岛。信息数据之间适时关联，智能互动，避免信息流失。多维及多种方式的数据表达，创建明确信息。
2、高速公路机电工程BIM技术的作用
2.1 BIM可视化展示设计
可示化展示设计即建模过程，依照图纸和数据，利用专业软件创建项目的道路、隧道、桥梁、建筑、设备等的BIM模型。各项目数据的准确性、全面性是项目设计动态可视化展示的基础，全面准确的BIM建模可以使管理者直观地理解工程布局，校檢工程设计的可行性，及早发现工程隐患，及时提出并验证工程预案。BIM可视化展示设计是BIM技术利用的基础工作，也是决定成败的关键。
2.2 干涉检测
将拟建的高速公路、桥梁、隧道以及机电设备BIM模型导入工程模拟软件，展开线缆路由检测、设备定位检测等工作，同时对相关标段设备间关系进行模拟，进一步优化机电工程施工方案，减少后期工程变更，实现资源的最优调配。
2.3 指导施工
通过BIM技术可以形成高速公路机电设备单位数据模型，并以专用的浏览器，对设备模型进行分类、关联，并对全路段机电系统进行多视角浏览，进一步编辑和部分信息，将三维效果图转化为不同二维施工图纸，指导机电工程施工。
2.4 资源管理
针对不同的工程阶段，对设备、人员等资源物资进行调拨管理。BIM系统根据工程进度生成设备凋拔表，项目经理根据调拔表及进度计划制订材料到货计划，提交给采购部进行采购。为控制物资管理，项目部限额领料，系统自动生成限额领料单，施工队根据限额领料单到仓库领用。
2.5 偏差分析
根据高速公路机电工程管理特点要求及BIM技术应用价值，需委托专业软件公司对施工管理系统进行二次开发，建立起基于BIM技术的现场施工管理系统，通过动态对比各分项工程的实际进度与计划进度，实现进度偏差和成本偏差及冲突分析预警；按设定日期进行工程量、工程资料及成本对比，实现资源消耗量分析和预警；根据计划进度工程价值和实际进度挣值对比，动态分析任意节点的成本偏差及其影响因素。
2.6 施工监控
通过BIM系统对高速公路机电工程关键线路进行跟踪、监控，实时掌握施工质量、安全，为工程作业的管理决策提供充分依据。例如在通信设备施工中，通过BIM技术可以监控线路布置情况，保证信号能够在有效时间内传播到准确位置。
3、BIM技术在高速公路机电工程中应用分析
高速公路机电工程施工阶段建立并完善的BIM模型系统完全可以应用于项目运营维护阶段的信息化管理，提供真实、完整的高速公路工程模型。为高速公路机电系统后期运营维护带来便利，为实现高速公路机电工程全寿命周期管理的数据交换和共享提供支持。下面我们来具体的了解关于BIM技术在高速公路机电工程中的应用，主要可以归纳为以下几方面：
3.1 管道碰撞检查
碰撞检查是指在施工前预先发现安装工程中不同部分、不同专业之间的冲突和干扰。因为硬碰撞给施工带来的影响很大，因此安装工程中的碰撞检查以硬碰撞为主。在机电工程中出现较多的碰撞为各种管道之间的碰撞、管道与桥架、管道与设备以及管道与结构之间的碰撞。利用BIM软件对各专业管线进行碰撞检查，根据碰撞检查情况，不断调整管线的空间布局，以达到最合理的综合排布效果。在使用软件碰撞检查功能中，发现标准层风管出管道井后，与走廊处消防管道发生冲突。于是通过调整风管局部安装高度，成功避开冲突，避免了后期施工中的返工现象。
3.2 管线综合设计
高速公路机电工程项目越大，其设备、管线也就越多，施工难度也就越大。利用BIM技术的专业软件，可以实现机电专业的深化设计，根据工程的具体情况，对管线进行科学合理的布置。项目在开工的初始阶段，各专业技术人员在进行图纸深化设计时，同步创建BIM三维模型。同时根据项目进度和各专业要求，综合各专业图纸进行碰撞检查，形成碰撞审核报告，根据审核报告对设计再进行优化，生成三维管线综合设计方案，合理进行机电管线综合排布，有效安排施工工序，有利于规避施工工序混乱引起的工序冲突、返工等问题。此外，还可以利用BIM技术开展漫游检查，可对整个楼层最终完成的管道布置进行漫游，展现机电管线整体效果，展示机电管线及设备的空间关系及支架形式，给人身临其境的感受。
3.3 应用于三维可视化技术交底
BIM技术的一个重要优势就是立体可视化，在机电安装施工进行前，可以通过BIM技术平台为施工提供图纸盲点或者是较为复杂位置的三维视图，这样就能够对施工进行现场的指导，从而提高施工的效率。三维可视化技术交底能够与现实的施工过程进行直观的对比，这样就能够及时的发现施工中存在的不足之处，以便及时的进行修改。同时向现场施工人员进行三维技术交底，能够帮助施工的工人尽快的掌握施工设计的意图和施工的工作要点。
4、一种BIM+RFID机电工程信息管理模型在高速公路工程的应用
BIM+RFID指的是以BIM为信息基础、以RFID识别数据源，构建机电工程信息管理模型，实现机电工程的信息化施工、管理，优化工程作业。BIM+RFID机电工程信息管理模型主要分为以下几个层次： （1）数据采集层，本系统的数据来源主要包括三个方面：RFID实时采集所得；高速公路项目数据库、机电工程现场的数据；通过人机交互界面，由用户直接输入或是修正的数据。（2）数据处理层，主要是根据IFC标准，对采集到的信息展开数据过滤、分析，生成符合BIM模型要求的实时数据，上传至不同的数据库内进行存储、处理。（3）模型层，此为整个系统的核心所在，其主要是根据高速公路机电工程实际需求，构建实体模型、安全模型、开展三维动态模拟，通过可视化平台向用户直观展现。通过IFC标准可实现个模块与BIM数据库的连接，提供信息查询、修改以及更新等操作。（4）应用层，本系统可为高速公路机电工程的工业化生产、施工安装、运维管理以及安全管理提供全方位的服务。（5）表现层，本系统支持网页端、移动端以及单点登录，适应了不同使用需求，方便、快捷。（6）用户层，本系统中的用户涵盖了高速公路机电工程的各个参与单位，如：建设单位、设计单位、施工单位、设备生产厂商、监理单位、运输单位等等，支持全方位服务。
5、基于BIM技术的高速公路机电设备管理
5.1 三维展示
在BIM模型中可漫游查看相关设备，查看设备的相关资料和信息，可实时获取和展示采集的监控信息。在三维场景中对高速公路机电设备的各种资源进行分类管理和空间查询，点击查询结果快速定位到具体位置，并显示资源的相关属性信息和关联的图纸资料等内容。包括按关键词模糊查询、组合条件查询、空间查询、缓冲区查询、点选查询等多种查询方式。
5.2 运维管理
设备运维管理分为计划性维护和故障性维护，系统根据设备不同维护要求和维护周期，自动生成维护计划。檢修人员可按计划对设施或设备进行日常维护，并更新维护状态。在发现故障时，可通过手持设备扫描设备标签上的二维码，进行设备定位，登记故障。并可生产派工单，检修过程中可查看故障构件的相关图纸、历史维修信息、维修知识资料等，辅助问题解决，完成后可记录维护日志，更新设备状态。运维管理主要是建立一个实时、及时故障处理平台。在故障发生前，能够实时监控设备的运行状态，及时告警，上报故障。然后在故障处置中，通过故障当前的现状，结合故障处理的相应措施库，实时生成故障处置措施，避免灾害的发生，减少灾难的损失。最后故障处置后，自动生成故障处理报告，并对一段时间的故障设备进行统计分析，为设备采购和养护提供决策信息参考。
5.3 资产管理
在资产的日常管理活动中，可以分空间管理和时间管理。空间管理上可以分为虚拟空间和物理空间，资产虚拟空间为管理单位提供了分层、分级资产管理信息，明确资产所属的部门，责任到人。物理空间可快速定位设备当前所处的物理位置，信息到点。其次从时间管理上，资产具有自己的生命周期，从采购到报废，建立资产全生命周期的管理，期间包括资产的计划、采购、入库、领用、检测、维修、报废7个过程。
5.4 资料管理
资料管理可以对高速公路机电设备全生命周期中产生的资料进行管理，包括设备资料、项目信息、设计图纸、施工图纸、竣工图纸、培训资料、操作规程等，资料信息基于数据库存储，提供增加、删除、修改及检索功能。软件按照图形信息资料的用途以及所属的专业进行分类管理，同时实现了图纸与构件的关联，能够根据设备快速的找到构建的图纸，实现了三维视图与二维平面图的关联。
5.5 计划管理
建立机电维护维修定额标准，系统根据设备运维情况，结合机电维护维修定额标准、以及设备报价标准，自动生成来年的养护预算，再由高速公路运维管理人员进行修正。实现计划预算申报更科学合理。
参考文献：
[1]BIM在机电安装工程中的应用研究[J].黄海.建材与装饰.2017（42）.
[2]试论BIM在市政道路设计中的应用[J].李钢.建材与装饰.2016（41）.
[3]基于BIM技术的桥梁工程半智能化施工管理辅助系统[J].陈兵，易侃，班鹏，王斐，高云杰.城市住宅.2016（11）.
（作者单位：河南长城铁路工程建设咨询有限公司）
关键词：BIM技术；高速公路；机电工程
1、BIM技术概述
BIM是一种全新的建筑设计、施工、管理的方法，以三维数字技术为基础，将规划、设计、建造、营运等各阶段的数据资料，全部包含在3D模型之中，让建筑物整个生命周期中任何阶段的工作人员在使用该模型时，都能拥有精确完整的数据，帮助项目设计师提升决策的效率与正确性。在各个阶段、各工作搭载各种信息，贯穿建筑生命周期，消除信息孤岛。信息数据之间适时关联，智能互动，避免信息流失。多维及多种方式的数据表达，创建明确信息。
2、高速公路机电工程BIM技术的作用
2.1 BIM可视化展示设计
可示化展示设计即建模过程，依照图纸和数据，利用专业软件创建项目的道路、隧道、桥梁、建筑、设备等的BIM模型。各项目数据的准确性、全面性是项目设计动态可视化展示的基础，全面准确的BIM建模可以使管理者直观地理解工程布局，校檢工程设计的可行性，及早发现工程隐患，及时提出并验证工程预案。BIM可视化展示设计是BIM技术利用的基础工作，也是决定成败的关键。
2.2 干涉检测
将拟建的高速公路、桥梁、隧道以及机电设备BIM模型导入工程模拟软件，展开线缆路由检测、设备定位检测等工作，同时对相关标段设备间关系进行模拟，进一步优化机电工程施工方案，减少后期工程变更，实现资源的最优调配。
2.3 指导施工
通过BIM技术可以形成高速公路机电设备单位数据模型，并以专用的浏览器，对设备模型进行分类、关联，并对全路段机电系统进行多视角浏览，进一步编辑和部分信息，将三维效果图转化为不同二维施工图纸，指导机电工程施工。
2.4 资源管理
针对不同的工程阶段，对设备、人员等资源物资进行调拨管理。BIM系统根据工程进度生成设备凋拔表，项目经理根据调拔表及进度计划制订材料到货计划，提交给采购部进行采购。为控制物资管理，项目部限额领料，系统自动生成限额领料单，施工队根据限额领料单到仓库领用。
2.5 偏差分析
根据高速公路机电工程管理特点要求及BIM技术应用价值，需委托专业软件公司对施工管理系统进行二次开发，建立起基于BIM技术的现场施工管理系统，通过动态对比各分项工程的实际进度与计划进度，实现进度偏差和成本偏差及冲突分析预警；按设定日期进行工程量、工程资料及成本对比，实现资源消耗量分析和预警；根据计划进度工程价值和实际进度挣值对比，动态分析任意节点的成本偏差及其影响因素。
2.6 施工监控
通过BIM系统对高速公路机电工程关键线路进行跟踪、监控，实时掌握施工质量、安全，为工程作业的管理决策提供充分依据。例如在通信设备施工中，通过BIM技术可以监控线路布置情况，保证信号能够在有效时间内传播到准确位置。
3、BIM技术在高速公路机电工程中应用分析
高速公路机电工程施工阶段建立并完善的BIM模型系统完全可以应用于项目运营维护阶段的信息化管理，提供真实、完整的高速公路工程模型。为高速公路机电系统后期运营维护带来便利，为实现高速公路机电工程全寿命周期管理的数据交换和共享提供支持。下面我们来具体的了解关于BIM技术在高速公路机电工程中的应用，主要可以归纳为以下几方面：
3.1 管道碰撞检查
碰撞检查是指在施工前预先发现安装工程中不同部分、不同专业之间的冲突和干扰。因为硬碰撞给施工带来的影响很大，因此安装工程中的碰撞检查以硬碰撞为主。在机电工程中出现较多的碰撞为各种管道之间的碰撞、管道与桥架、管道与设备以及管道与结构之间的碰撞。利用BIM软件对各专业管线进行碰撞检查，根据碰撞检查情况，不断调整管线的空间布局，以达到最合理的综合排布效果。在使用软件碰撞检查功能中，发现标准层风管出管道井后，与走廊处消防管道发生冲突。于是通过调整风管局部安装高度，成功避开冲突，避免了后期施工中的返工现象。
3.2 管线综合设计
高速公路机电工程项目越大，其设备、管线也就越多，施工难度也就越大。利用BIM技术的专业软件，可以实现机电专业的深化设计，根据工程的具体情况，对管线进行科学合理的布置。项目在开工的初始阶段，各专业技术人员在进行图纸深化设计时，同步创建BIM三维模型。同时根据项目进度和各专业要求，综合各专业图纸进行碰撞检查，形成碰撞审核报告，根据审核报告对设计再进行优化，生成三维管线综合设计方案，合理进行机电管线综合排布，有效安排施工工序，有利于规避施工工序混乱引起的工序冲突、返工等问题。此外，还可以利用BIM技术开展漫游检查，可对整个楼层最终完成的管道布置进行漫游，展现机电管线整体效果，展示机电管线及设备的空间关系及支架形式，给人身临其境的感受。
3.3 应用于三维可视化技术交底
BIM技术的一个重要优势就是立体可视化，在机电安装施工进行前，可以通过BIM技术平台为施工提供图纸盲点或者是较为复杂位置的三维视图，这样就能够对施工进行现场的指导，从而提高施工的效率。三维可视化技术交底能够与现实的施工过程进行直观的对比，这样就能够及时的发现施工中存在的不足之处，以便及时的进行修改。同时向现场施工人员进行三维技术交底，能够帮助施工的工人尽快的掌握施工设计的意图和施工的工作要点。
4、一种BIM+RFID机电工程信息管理模型在高速公路工程的应用
BIM+RFID指的是以BIM为信息基础、以RFID识别数据源，构建机电工程信息管理模型，实现机电工程的信息化施工、管理，优化工程作业。BIM+RFID机电工程信息管理模型主要分为以下几个层次： （1）数据采集层，本系统的数据来源主要包括三个方面：RFID实时采集所得；高速公路项目数据库、机电工程现场的数据；通过人机交互界面，由用户直接输入或是修正的数据。（2）数据处理层，主要是根据IFC标准，对采集到的信息展开数据过滤、分析，生成符合BIM模型要求的实时数据，上传至不同的数据库内进行存储、处理。（3）模型层，此为整个系统的核心所在，其主要是根据高速公路机电工程实际需求，构建实体模型、安全模型、开展三维动态模拟，通过可视化平台向用户直观展现。通过IFC标准可实现个模块与BIM数据库的连接，提供信息查询、修改以及更新等操作。（4）应用层，本系统可为高速公路机电工程的工业化生产、施工安装、运维管理以及安全管理提供全方位的服务。（5）表现层，本系统支持网页端、移动端以及单点登录，适应了不同使用需求，方便、快捷。（6）用户层，本系统中的用户涵盖了高速公路机电工程的各个参与单位，如：建设单位、设计单位、施工单位、设备生产厂商、监理单位、运输单位等等，支持全方位服务。
5、基于BIM技术的高速公路机电设备管理
5.1 三维展示
在BIM模型中可漫游查看相关设备，查看设备的相关资料和信息，可实时获取和展示采集的监控信息。在三维场景中对高速公路机电设备的各种资源进行分类管理和空间查询，点击查询结果快速定位到具体位置，并显示资源的相关属性信息和关联的图纸资料等内容。包括按关键词模糊查询、组合条件查询、空间查询、缓冲区查询、点选查询等多种查询方式。
5.2 运维管理
设备运维管理分为计划性维护和故障性维护，系统根据设备不同维护要求和维护周期，自动生成维护计划。檢修人员可按计划对设施或设备进行日常维护，并更新维护状态。在发现故障时，可通过手持设备扫描设备标签上的二维码，进行设备定位，登记故障。并可生产派工单，检修过程中可查看故障构件的相关图纸、历史维修信息、维修知识资料等，辅助问题解决，完成后可记录维护日志，更新设备状态。运维管理主要是建立一个实时、及时故障处理平台。在故障发生前，能够实时监控设备的运行状态，及时告警，上报故障。然后在故障处置中，通过故障当前的现状，结合故障处理的相应措施库，实时生成故障处置措施，避免灾害的发生，减少灾难的损失。最后故障处置后，自动生成故障处理报告，并对一段时间的故障设备进行统计分析，为设备采购和养护提供决策信息参考。
5.3 资产管理
在资产的日常管理活动中，可以分空间管理和时间管理。空间管理上可以分为虚拟空间和物理空间，资产虚拟空间为管理单位提供了分层、分级资产管理信息，明确资产所属的部门，责任到人。物理空间可快速定位设备当前所处的物理位置，信息到点。其次从时间管理上，资产具有自己的生命周期，从采购到报废，建立资产全生命周期的管理，期间包括资产的计划、采购、入库、领用、检测、维修、报废7个过程。
5.4 资料管理
资料管理可以对高速公路机电设备全生命周期中产生的资料进行管理，包括设备资料、项目信息、设计图纸、施工图纸、竣工图纸、培训资料、操作规程等，资料信息基于数据库存储，提供增加、删除、修改及检索功能。软件按照图形信息资料的用途以及所属的专业进行分类管理，同时实现了图纸与构件的关联，能够根据设备快速的找到构建的图纸，实现了三维视图与二维平面图的关联。
5.5 计划管理
建立机电维护维修定额标准，系统根据设备运维情况，结合机电维护维修定额标准、以及设备报价标准，自动生成来年的养护预算，再由高速公路运维管理人员进行修正。实现计划预算申报更科学合理。
参考文献：
[1]BIM在机电安装工程中的应用研究[J].黄海.建材与装饰.2017（42）.
[2]试论BIM在市政道路设计中的应用[J].李钢.建材与装饰.2016（41）.
[3]基于BIM技术的桥梁工程半智能化施工管理辅助系统[J].陈兵，易侃，班鹏，王斐，高云杰.城市住宅.2016（11）.
（作者单位：河南长城铁路工程建设咨询有限公司）