施工交底智能系统开发研究

施工交底智能系统开发研究

王勇,凌峰

现为中国中铁四局集团有限公司第七工程分公司

摘 要：当前，中铁四局生产经营规模不断扩大，业务范围覆盖国内外，在施工过程中，有大量的技术文件需要进行撰写，这些文件的撰写中存在大量的重复性工作，浪费了企业的人力物力。本文介绍一种用企业信息系统中留存的大量交底书，采用深度学习技术进行学习获得交底书的写作规则库的方法，进而实现智慧撰写，减轻基层项目负担，为企业创造更大的利润。

关键词：施工交底；人工智能；深度学习；信息化平台

一、施工交底系统研究内容

伴随城市化建设步伐加快，全国各城市均有重点建设工程项目。如何实现复杂性、综合性高的重点工程项目的施工管理成为项目管理人员研究的重点。其中，施工交底书的撰写工作存在大量重复性劳动，使得技术人员不得不花费大量时间在交底书的撰写上，为解决这一难题，本文着手于此研究了施工交底系统。该系统将与打造施工信息化平台的理念相融合，提高各类施工数据的自动采集以及信息化、智能化技术的集成使用，形成智能、快速、准确、标准化的交底书撰写体系。

目前，施工交底系统的研究内容包括：交底书知识体系的梳理；钻孔桩钢筋笼交底知识平台的构建；交底书标准化母版的制定；基于AI的交底书智能填写；相关规范标准的智能调用以及智能图纸的生成。其中交底书标准化母版的制定是通过深度学习的方式形成，规范标准的调用和智能图纸的生成均采用人工智能的方式智能生成。其准确性和规范性都得到了保证。

国内的学者对施工智能化、信息化进行了大量的研究，并取得了一些成果，邹小琴[1]讨论了基于网络的开发模式、数据库与的连接技术，王佳楠等人[2]分析了建筑施工智能化处理中应用BIM技术的可行性，并对具体应用方案及未来发展趋势进行了探讨,马智亮等人[3]指出目前虽然处于数字化阶段,但智能化应用已经开始，徐宁[4]重点对施工技术交底策划展开分析,提出了施工技术交底策划的要求、理论框架及具体实施细则，李嘉楠等人[5]结合公路桥梁工程背景对大数据技术的应用优势进行分析，发挥大数据技术对道路桥梁工程项目各环节管理能力提升作用，实现公路桥梁的全寿命周期管理。 郭昱铭等人[6] 将管理信息研究实际应用到基坑监测中，取得了丰富的成果。

施工交底系统具体包含四个方面，分别如下：

（一）交底书知识体系的梳理。

一份完整的交底书，分为10个部分，所有部分的内容涉及到的知识包括：

（1）根据甲方图纸做出的工程设计

（2）施工项目相关的国家、行业、团体各层级的规范

（3）中国中铁相关要求

（4）其他

上述4个方面均可以开展工作以建立知识库，进而融合为一个知识体系，为智能交底提供基础。

（二）钻孔桩钢筋笼交底知识平台的构建。

交底书种类繁多，所需的知识也差别很大，一次性实现所有类型的交底书不可行。因此，项目组选择钢筋加工-钻孔桩钢筋笼的交底入手，先实现桩笼的智能交底。每个库有设置更新的接口。

（1）钢筋笼交底的施工技术库。目前已经明确钢筋笼的四类技术，共9类。

（2）现行施工及质量验收规范。按业务领域：公路、铁路、市政、房建；按层级分类：国家级、地方级、行业级、企业级；按职能：工艺、质量、安全、文明、环保；按性质：标准、规程、要求、措施、图集、其他。项目组将以桩笼的交底为对象，构建桩笼的施工规范标准平台。

（3）中国中铁相关要求。项目组将通过分析、搜索和研讨来建立中铁要求库。

（4）其他。

（三）交底书标准化母版的制定

在构建了上述知识体系的基础上，为了实现智能交底，项目组采用制定母版+智能填空的技术，因此需要有一套完整的母版。桩笼母版的制定有以下要求：

（1）内容全。目前经过初步研究，桩笼的母版采用了10个部分，将所有可能的内容全部考虑到，如果在具体施工项目的交底时不需要10个部分，AI系统可以自动删除。

（2）标准化。为了实现智能交底，桩笼项目的母版必须是标准化的，这样才能让AI进行智能填空。

（3）覆盖全部工艺。钢筋笼的类型分为公路、铁路、市政、房建四类，加工环境分为厂内、厂外两类，按连接方式分为套筒和焊接两类，但有些业务四局不涉及，不需制定。需要制定的模板包括：公路厂内套筒、市政厂内套筒、房建厂外、公路厂内焊接、市政厂内焊接、铁路厂内套筒、房建厂内套筒、铁路厂内焊接、房建厂外焊接。

（四）基于AI的交底书智能填写

根据上述的研究，将交底书所有内容按照AI程度划分为4个层次，下面分别给出4个层次的内容及其智能撰写的实现方案。

以钢筋笼的交底书为例，首先是固定表达部分。即交底中的部分内容为固定的，无需做出改变的。其次是智能调用规范标准（如有不妥人工修改）：交底中的部分内容需要从知识库中直接调取出来，放到交底书当中，如果设计要求更高根据设计修改。然后是参数输入部分，根据设计由交底人员输入参数或选择选项。有些内容需要交底人员根据图纸设计来输入参数的数值。最后是人工撰写部分，有少部分内容需要交底人员撰写。

以上内容具体展开如下：

二、施工工艺的智能化技术

施工技术交底实为一种施工方法，在建筑施工企业中的技术交底，是指在某一单位工程开工前，或一个分项工程施工前，由相关专业技术人员向参与施工的人员进行的技术性交待，其目的是使施工人员对工程特点、技术质量要求、施工方法与措施和安全等方面有一个较详细的了解，以便于科学地组织施工，避免技术质量等事故的发生。各项技术交底记录也是工程技术档案资料中不可缺少的部分。在钢筋笼施工过程中，有大量的技术交底书文件需要进行撰写，这些文件的撰写有很强的技术性、专业性和复杂性，同时又有大量的重复性工作，占用了企业的人力、物力，也造成了企业资源的浪费。本模块主要展示钢筋笼交底书的智能生成过程。

首先是确定钢筋笼施工的工艺类型，工艺类型包括焊接或者套筒连接。其次是根据所述工艺类型，加载用于编写钢筋笼施工技术交底书的基础模板，基础模板包括技术交底范围，设计情况，开始施工的条件及施工准备工作，施工工艺，质量标准，安全、环保、文明施工措施，成品保护，其他应注意事项，防惯性事故刚性要求，附件及附图十个子模板。第三步是根据各个所述子模板，采用对应的编写方法补充完善技术交底书的相应部分，具体而言就是采用选项输入和输入参数方法补充完善。第四步是完成所有子模板的编写后，获取完整的钢筋笼施工技术交底书。上述十个子模板中有关于质量标准的，采用从相关标准规范库中调取内容补充完善，这一点也将在下一个部分详细说明。安全、环保、文明施工措施的子模板，以及成品保护的子模板，则采用固定表达。有关注意事项的子模板，采用技术人员手动进行撰写方法补充完善；有关防惯性事故刚性要求的子模板，采用固定表达。根据所述附件及附图的子模板，采用上传文件或者自动生成图纸方法补充完善。这也会在本文后面详细说明。

钢筋笼施工交底智能母版设计系统包括：确定模块，用于确定钢筋笼施工的工艺类型；加载模块，用于根据所述工艺类型，用于编写钢筋笼施工技术交底书的基础模板，所述基础模板包括技术交底范围，设计情况，开始施工的条件及施工准备工作，施工工艺，质量标准，安全、环保、文明施工措施，成品保护，其他应注意事项，防惯性事故刚性要求，附件及附图十个子模板；编写模块，用于根据各个所述子模板，采用对应的编写方法补充完善技术交底书的相应部分；获取模块，用于完成所有子模板的编写后，获取完整的钢筋笼施工技术交底书。最后通过获取模块将所述钢筋笼施工技术交底书以Word版本导出。

三、规范标准的智能导入

由于现行质量标准与规范库庞大，技术人员在撰写交底时需要花费大量的时间与精力去寻找相应的质量标准与规范，进行的都是机械与重复的工作。

本模块提出一种从PDF格式的标准规范文件中提取目标表格再放入交底书当中，减少交底人员的工作量。

首先获取待调取表格的名称，通过关键词定位目标表格在PDF文档中的位置，进而对PDF文档进行解析并获取目标表格内的字符数据，并在DOCX文档中新增空白表格，将文本数据对应添加进去。最后需要对表格的单元格进行调整得到最终的表格。

           图1 规范标准的智能导入流程

四、智能图纸生成技术

由于工程和施工环境等的差异，导致钢筋笼图纸具体参数各异，历史图纸较少可复制再利用。企业制图人员常常需要绘制多张相似而详细参数不同的图形，技术人员出图时间长，作业重复，工作负荷大。尤其是制图人员时常需要根据需求对详细参数进行多次的修改，修改的时间过长会拖慢项目的进度，增加公司的运营成本；同时技术人员无法将时间充分利用再提高图纸的质量上，而是浪费在一些繁杂琐碎的作图命令上。

针对现有技术的不足，本模块阐述了一种钢筋笼图纸智能生成方法，解决了施工图纸出图效率低下的技术问题，缩短出图时间，减少公司运营成本；提高员工效率，减轻员工工作负荷；并可直接用于企业信息化、智能化建设项目中。

根据SQL Sever数据库，提取钢筋笼图纸的各个参数数值，这些参数包括主筋个数，桩长，桩径和保护层厚度；然后根据各个所述参数数值，生成钢筋笼图纸的正视图画板和俯视图画板；同时根据所述正视图画板，结合所述主筋个数，桩长和桩径，获取钢筋笼的正视图图纸；再次，根据所述俯视图画板，结合所述主筋个数，桩径和保护层厚度，获取钢筋笼的俯视图图纸；最后标注所述正视图图纸和俯视图图纸，获取完整的钢筋笼图纸。[7]

图2 钢筋笼图纸俯视图与侧视图

五、施工交底智能系统平台

系统运行环境采用浏览器端：IE11.0，Chrome 等支持H5和WEBGL技术标准的浏览器，服务器端： Windows 10开发平台，MySQL Server 5.5数据库管理系统，Tomcat 7服务器。本系统主要用于形成桩基项目中的施工交底书，并在后台进行查阅 ，简化技术员的工作量，为项目上的施工工作提供便利。

图3 系统页面

近年来，施工企业向智能化、自动化、数字化发展，应用人工智能、互联网技术、物联网和计算机等技术，研究出符合智能建造的方法与措施，开发出实现信息化、智能化的系统平台，应用于具体工程项目中，将技术人员从大量繁琐的撰写工作中解放出来，专注于核心的工程技术工作，同时避免撰写工作中的重复劳动，减轻基层项目负担，减少企业资源的浪费，为企业创造更大的利润，助推企业高质量发展。

六、参考文献

[1] 邹小琴.基于网络的管理信息系统研究[J].计算机应用研究,2002(01):38-39.

[2]王佳楠,胡振宇.基于BIM应用技术的建筑施工智能化探究[J].散装水泥,2022(02):112-114.

[3]马智亮,蔡诗瑶.基于BIM的建筑施工智能化[J].施工技术,2018,47(06):70-72+83.

作者简介：王勇（1978.01），男，汉，安徽合肥人，本科，主要从事科研开发工作。