信息技术在土木工程中的应用实例

1 概述

1.1 土木工程项目信息在解决某个具体工程问题时,首先要采集信息, 然后根据一定的原理进行加工,并根据加工结果付之实践。现代社会的发展要求人们不断从天空、地下和海洋开拓人类生存空间,土木工程功能化、城市立交化、交通高速化,以及改善综合居住环境,已成为现代土木工程建设的特点。因而对土木工程相关信息的处理能力和水平的要求大大提高。工程项目的信息可分为如下几种:(1)工程基本状况信息,主要有项目的目标设计文件、项目手册、各种合同、设计文件、计划文件;(2)现场实际工程信息,如实际工期、成本、质量信息等等;(3)计划和实际对比以及趋势预测信息;(4)各种指令、决策;(5)其他如市场情况、气候、政策信息等。

1.2 工程项目管理中的信息共享实现工程项目信息共享的前提是工程数据的信息化和共享平台的搭建。管理信息系统正是一种具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统,它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。工程项目管理信息系统的基本组成为:操作系统、应用软件层、根据施工项目划分的管理层以及最终的控制决策层。在应用软件层中,主要用到数据库技术和图形图像处理技术以及虚拟现实的仿真模拟技术等软件。在建立工程项目管理数据库时,可根据各个阶段的不同任务以及不同部门的工作内容分别建立例如文档管理数据库、设备数据库、财务数据库等,主要以电子表格的方式存在,确定其和数据记录之间的关系[1]。数据库在土木工程中的应用,一个非常典型的例子就是地理信息系统(GIS)。GIS既可以用于信息的储存,也可用于加工处理,提供有价值的应用。

2 几个实例

2.1 土木工程项目实施过程信息管理

2.1.1 一般工业与民用建筑施工过程信息管理随着建筑市场的发展,工业民用建筑逐渐向大型化、高层化发展。对于施工管理人员,要优质、高效、低成本地完成施工任务,就必须合理地组织安排资金、人员、设备、材料等各项资源,并对其实施动态化管理。工业民用建筑的施工过程不仅涉及施工场地、环境、建筑物布置等静态的具有地理位置特征的空间信息,而且还反映地形填挖、运输机械调配等大量动态的空间逻辑关系,并且涉及到施工结束后建筑物的健康维护,各项管理工作变得异常复杂。如果工程管理人员依然采用过去的手工管理模式,必然无法科学、高效地对施工项目进行管理,无法很好地体现质量控制、进度控制、成本控制的具体要求。实例中的某工民建工程项目管理信息系统采用 C/S(Client/Server)体系结构,Client(客户机)负责提表达逻辑、显示用户界面信息、访问数据库服务器,Server(服务器)则用于提供数据服务;并采用模块化程序设计方法,既便于系统功能的各种组合和修改,又便于参与开发的技术人员补充、维护,且具备数据库维护功能,及时根据用户需求进行数据的增加、删除、修改、备份等工作。除了一般信息系统均具备的数据输入输出、维护与更新等功能模块外,根据工民建工程项目实施管理的需要及特点,其主要的功能界面如图1所示。

2.1.2 复杂构筑物桥梁施工过程信息管理桥梁是跨越河流、峡谷、海域或其它障碍的大型空间构筑物,具有体形庞大、结构类型多样而复杂等特征。这些特征决定了桥梁工程的施工生产过程不同于一般工业与民用建筑。通常具有区域环境复杂, 作业流动性大以及施工周期长、难度大、占用流动资金多等特点。实例2为针对长江某桥的整个施工管理而研究和开发的一套管理信息系统。其除了具有一般工民建工程管理信息系统的功能模块外,特别添加了“安全预警”功能模块。它将GPS与GIS集成, 通过GPS将船只的定位信息通过一定传输技术输入到系统中,并在GIS的电子地图中实时显示出来, 实现对船只的监控。船只监控调度系统原理如图2 所示。

2.1.3 大型工程项目施工过程的三维可视化对于大型复杂的工程项目来说,动态仿真技术的使用,可以解决传统的二维图对于地物、地形的细节难以精确表达而给工程设计带来的难题。在三维立体模型上进行工程设计,使设计过程和设计结果可视化,这一直是工程设计人员所向往追求的。三维可视化可以将计算结果用图形或图像形象直观地显示出来,从而使许多抽象的、难于理解的原理和规律变得容易理解。实例3是一个大型水电站的施工管理信息系统。它的主要特点就是实现了施工过程的三维-四维(实体3D+进度维)的动态可视化,如图3所示。图3 某大型水电站的施工管理信息系统

2.2 市政生命线工程信息管理

2.2.1 管网系统工程的一般信息管理基于GIS的某油田管网信息系统的研制是基于先进的地理信息系统平台SuperMap GIS 5,结合Su- perMap Objects 5、现代可视化开发工具Visual Ba- sic 6.0以及数据库技术、计算机技术、网络通信技术、多媒体技术而进开发的。具体功能有: (1)管网浏览与属性信息查询。 (2)管网横剖面信息查询。 (3)管网事故分析功能。

2.2.2 管网系统工程中的灾害预警信息管理城市生命线工程系统的发展目标和战略任务是推动生命线工程的抗震防灾研究由“被动”抗震阶段向“主动”抗震阶段发展,建立相应的城市生命线工程的防灾减灾决策系统,充分发挥高新技术在工程减灾领域中的优势[3]。因此,在参考国内外生命线防震减灾的研究成果的基础上,开发了以某工业区为背景的城市生命线震害预测系统。具体特点为: (1)在结合已有的震害预测方法的基础上,将震害预测理论形成震害预测模块,并开发了通用的 Monte-Carlo模拟程序,该程序可打开.txt形式存储的网络邻接矩阵,并可将震害结果保存于各种文本格式的报表,便于进行大型的网络连通性计算分析。