信息技術在土木工程中的應用實例

信息技術在土木工程中的應用實例

1 概述

1.1 土木工程項目信息在解決某個具體工程問題時,首先要采集信息, 然后根據一定的原理進行加工,并根據加工結果付之實踐。現代社會的發展要求人們不斷從天空、地下和海洋開拓人類生存空間,土木工程功能化、城市立交化、交通高速化,以及改善綜合居住環境,已成為現代土木工程建設的特點。因而對土木工程相關信息的處理能力和水平的要求大大提高。工程項目的信息可分為如下幾種:(1)工程基本狀況信息,主要有項目的目標設計文件、項目手冊、各種合同、設計文件、計劃文件;(2)現場實際工程信息,如實際工期、成本、質量信息等等;(3)計劃和實際對比以及趨勢預測信息;(4)各種指令、決策;(5)其他如市場情況、氣候、政策信息等。

1.2 工程項目管理中的信息共享實現工程項目信息共享的前提是工程數據的信息化和共享平臺的搭建。管理信息系統正是一種具有數據采集、管理、分析和表達數據能力的系統,它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。工程項目管理信息系統的基本組成為:操作系統、應用軟件層、根據施工項目劃分的管理層以及最終的控制決策層。在應用軟件層中,主要用到數據庫技術和圖形圖像處理技術以及虛擬現實的仿真模擬技術等軟件。在建立工程項目管理數據庫時,可根據各個階段的不同任務以及不同部門的工作內容分別建立例如文檔管理數據庫、設備數據庫、財務數據庫等,主要以電子表格的方式存在,確定其和數據記錄之間的關系[1]。數據庫在土木工程中的應用,一個非常典型的例子就是地理信息系統(GIS)。GIS既可以用于信息的儲存,也可用于加工處理,提供有價值的應用。

2 幾個實例

2.1 土木工程項目實施過程信息管理

2.1.1 一般工業與民用建筑施工過程信息管理隨著建筑市場的發展,工業民用建筑逐漸向大型化、高層化發展。對于施工管理人員,要優質、高效、低成本地完成施工任務,就必須合理地組織安排資金、人員、設備、材料等各項資源,并對其實施動態化管理。工業民用建筑的施工過程不僅涉及施工場地、環境、建筑物布置等靜態的具有地理位置特征的空間信息,而且還反映地形填挖、運輸機械調配等大量動態的空間邏輯關系,并且涉及到施工結束后建筑物的健康維護,各項管理工作變得異常復雜。如果工程管理人員依然采用過去的手工管理模式,必然無法科學、高效地對施工項目進行管理,無法很好地體現質量控制、進度控制、成本控制的具體要求。實例中的某工民建工程項目管理信息系統采用 C/S(Client/Server)體系結構,Client(客戶機)負責提表達邏輯、顯示用戶界面信息、訪問數據庫服務器,Server(服務器)則用于提供數據服務;并采用模塊化程序設計方法,既便于系統功能的各種組合和修改,又便于參與開發的技術人員補充、維護,且具備數據庫維護功能,及時根據用戶需求進行數據的增加、刪除、修改、備份等工作。除了一般信息系統均具備的數據輸入輸出、維護與更新等功能模塊外,根據工民建工程項目實施管理的需要及特點,其主要的功能界面如圖1所示。

2.1.2 復雜構筑物橋梁施工過程信息管理橋梁是跨越河流、峽谷、海域或其它障礙的大型空間構筑物,具有體形龐大、結構類型多樣而復雜等特征。這些特征決定了橋梁工程的施工生產過程不同于一般工業與民用建筑。通常具有區域環境復雜, 作業流動性大以及施工周期長、難度大、占用流動資金多等特點。實例2為針對長江某橋的整個施工管理而研究和開發的一套管理信息系統。其除了具有一般工民建工程管理信息系統的功能模塊外,特別添加了“安全預警”功能模塊。它將GPS與GIS集成, 通過GPS將船只的定位信息通過一定傳輸技術輸入到系統中,并在GIS的電子地圖中實時顯示出來, 實現對船只的監控。船只監控調度系統原理如圖2 所示。

2.1.3 大型工程項目施工過程的三維可視化對于大型復雜的工程項目來說,動態仿真技術的使用,可以解決傳統的二維圖對于地物、地形的細節難以精確表達而給工程設計帶來的難題。在三維立體模型上進行工程設計,使設計過程和設計結果可視化,這一直是工程設計人員所向往追求的。三維可視化可以將計算結果用圖形或圖像形象直觀地顯示出來,從而使許多抽象的、難于理解的原理和規律變得容易理解。實例3是一個大型水電站的施工管理信息系統。它的主要特點就是實現了施工過程的三維-四維(實體3D+進度維)的動態可視化,如圖3所示。圖3 某大型水電站的施工管理信息系統

2.2 市政生命線工程信息管理

2.2.1 管網系統工程的一般信息管理基于GIS的某油田管網信息系統的研制是基于先進的地理信息系統平臺SuperMap GIS 5,結合Su- perMap Objects 5、現代可視化開發工具Visual Ba- sic 6.0以及數據庫技術、計算機技術、網絡通信技術、多媒體技術而進開發的。具體功能有: (1)管網瀏覽與屬性信息查詢。 (2)管網橫剖面信息查詢。 (3)管網事故分析功能。

2.2.2 管網系統工程中的災害預警信息管理城市生命線工程系統的發展目標和戰略任務是推動生命線工程的抗震防災研究由“被動”抗震階段向“主動”抗震階段發展,建立相應的城市生命線工程的防災減災決策系統,充分發揮高新技術在工程減災領域中的優勢[3]。因此,在參考國內外生命線防震減災的研究成果的基礎上,開發了以某工業區為背景的城市生命線震害預測系統。具體特點為: (1)在結合已有的震害預測方法的基礎上,將震害預測理論形成震害預測模塊,并開發了通用的 Monte-Carlo模擬程序,該程序可打開.txt形式存儲的網絡鄰接矩陣,并可將震害結果保存于各種文本格式的報表,便于進行大型的網絡連通性計算分析。

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