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信息技術(shù)在土木工程中的應(yīng)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(jù)一定的原理進(jìn)行加工,并根據(jù)加工結(jié)果付之實踐�，F(xiàn)代社會的發(fā)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(huán)境,已成為現(xiàn)代土木工程建設(shè)的特點(diǎn)。因而對土木工程相關(guān)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(biāo)設(shè)計文件、項目手冊、各種合同、設(shè)計文件、計劃文件;(2)現(xiàn)場實際工程信息,如實際工期、成本、質(zhì)量信息等等;(3)計劃和實際對比以及趨勢預(yù)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(xiàn)工程項目信息共享的前提是工程數(shù)據(jù)的信息化和共享平臺的搭建。管理信息系統(tǒng)正是一種具有數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng),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(tǒng)的基本組成為:操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件層、根據(jù)施工項目劃分的管理層以及最終的控制決策層。在應(yīng)用軟件層中,主要用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖形圖像處理技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實的仿真模擬技術(shù)等軟件。在建立工程項目管理數(shù)據(jù)庫時,可根據(jù)各個階段的不同任務(wù)以及不同部門的工作內(nèi)容分別建立例如文檔管理數(shù)據(jù)庫、設(shè)備數(shù)據(jù)庫、財務(wù)數(shù)據(jù)庫等,主要以電子表格的方式存在,確定其和數(shù)據(jù)記錄之間的關(guān)系[1]。數(shù)據(jù)庫在土木工程中的應(yīng)用,一個非常典型的例子就是地理信息系統(tǒng)(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(yīng)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(yè)與民用建筑施工過程信息管理隨著建筑市場的發(fā)展,工業(yè)民用建筑逐漸向大型化、高層化發(fā)展。對于施工管理人員,要優(yōu)質(zhì)、高效、低成本地完成施工任務(wù),就必須合理地組織安排資金、人員、設(shè)備、材料等各項資源,并對其實施動態(tài)化管理。工業(yè)民用建筑的施工過程不僅涉及施工場地、環(huán)境、建筑物布置等靜態(tài)的具有地理位置特征的空間信息,而且還反映地形填挖、運(yùn)輸機(jī)械調(diào)配等大量動態(tài)的空間邏輯關(guān)系,并且涉及到施工結(jié)束后建筑物的健康維護(hù),各項管理工作變得異常復(fù)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(xué)、高效地對施工項目進(jìn)行管理,無法很好地體現(xiàn)質(zhì)量控制、進(jìn)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(tǒng)采用 C/S(Client/Server)體系結(jié)構(gòu),Client(客戶機(jī))負(fù)責(zé)提表達(dá)邏輯、顯示用戶界面信息、訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,Server(服務(wù)器)則用于提供數(shù)據(jù)服務(wù);并采用模塊化程序設(shè)計方法,既便于系統(tǒng)功能的各種組合和修改,又便于參與開發(fā)的技術(shù)人員補(bǔ)充、維護(hù),且具備數(shù)據(jù)庫維護(hù)功能,及時根據(jù)用戶需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、備份等工作。除了一般信息系統(tǒng)均具備的數(shù)據(jù)輸入輸出、維護(hù)與更新等功能模塊外,根據(jù)工民建工程項目實施管理的需要及特點(diǎn),其主要的功能界面如圖1所示。
2.1.2 復(fù)雜構(gòu)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(gòu)筑物,具有體形龐大、結(jié)構(gòu)類型多樣而復(fù)雜等特征。這些特征決定了橋梁工程的施工生產(chǎn)過程不同于一般工業(yè)與民用建筑。通常具有區(qū)域環(huán)境復(fù)雜, 作業(yè)流動性大以及施工周期長、難度大、占用流動資金多等特點(diǎn)。實例2為針對長江某橋的整個施工管理而研究和開發(fā)的一套管理信息系統(tǒng)。其除了具有一般工民建工程管理信息系統(tǒng)的功能模塊外,特別添加了“安全預(yù)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(shù)輸入到系統(tǒng)中,并在GIS的電子地圖中實時顯示出來, 實現(xiàn)對船只的監(jiān)控。船只監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)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(fù)雜的工程項目來說,動態(tài)仿真技術(shù)的使用,可以解決傳統(tǒng)的二維圖對于地物、地形的細(xì)節(jié)難以精確表達(dá)而給工程設(shè)計帶來的難題。在三維立體模型上進(jìn)行工程設(shè)計,使設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果可視化,這一直是工程設(shè)計人員所向往追求的。三維可視化可以將計算結(jié)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(guī)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(tǒng)。它的主要特點(diǎn)就是實現(xiàn)了施工過程的三維-四維(實體3D+進(jìn)度維)的動態(tài)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(tǒng)
2.2 市政生命線工程信息管理
2.2.1 管網(wǎng)系統(tǒng)工程的一般信息管理基于GIS的某油田管網(wǎng)信息系統(tǒng)的研制是基于先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)平臺SuperMap GIS 5,結(jié)合Su- perMap Objects 5、現(xiàn)代可視化開發(fā)工具Visual Ba- sic 6.0以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)而進(jìn)開發(fā)的。具體功能有: (1)管網(wǎng)瀏覽與屬性信息查詢。 (2)管網(wǎng)橫剖面信息查詢。 (3)管網(wǎng)事故分析功能。
2.2.2 管網(wǎng)系統(tǒng)工程中的災(zāi)害預(yù)警信息管理城市生命線工程系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)是推動生命線工程的抗震防災(zāi)研究由“被動”抗震階段向“主動”抗震階段發(fā)展,建立相應(yīng)的城市生命線工程的防災(zāi)減災(zāi)決策系統(tǒng),充分發(fā)揮高新技術(shù)在工程減災(zāi)領(lǐng)域中的優(yōu)勢[3]。因此,在參考國內(nèi)外生命線防震減災(zāi)的研究成果的基礎(chǔ)上,開發(fā)了以某工業(yè)區(qū)為背景的城市生命線震害預(yù)測系統(tǒng)。具體特點(diǎn)為: (1)在結(jié)合已有的震害預(yù)測方法的基礎(chǔ)上,將震害預(yù)測理論形成震害預(yù)測模塊,并開發(fā)了通用的 Monte-Carlo模擬程序,該程序可打開.txt形式存儲的網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣,并可將震害結(jié)果保存于各種文本格式的報表,便于進(jìn)行大型的網(wǎng)絡(luò)連通性計算分析。
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