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基于BIM+物联网的智能建造综合管理实现研究

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月上作者：张春意

[导读] 近年来随着智能建造概念的出现，BIM+被广泛应用于项目建设全生命周期过程中，通过高效融合BIM、大数据、物联网等相关先进技术，拓展建设项目智能建造功能，以此提升建设项目建造阶段的高效性、科学性，智能建造综合管理已成为建设项目管理发展新趋势。

武昌首义学院张春意

摘要：近年来随着智能建造概念的出现，BIM+被广泛应用于项目建设全生命周期过程中，通过高效融合BIM、大数据、物联网等相关先进技术，拓展建设项目智能建造功能，以此提升建设项目建造阶段的高效性、科学性，智能建造综合管理已成为建设项目管理发展新趋势。本文通过概述智能建造和物联网概念，结合BIM技术特点，进一步探讨基于BIM+物联网的智能建造综合管理实现技术要点，为提高智能建造管理水平提供新的思路。
关键词：BIM；物联网；系统构架；智能建造
        智能建造通过将数字化、信息化、智能化技术深度融合到传统BIM建设项目建造系统中，充分利用大数据、人工智能技术、3D打印技术、物联网技术、云计算技术等创新建设项目建造发展模式，共同构建完善的智能建造技术系统。由于国内智能建造模式在项目建设方面起步较晚，无论是智能建造硬件设备、产品开发方面，还是技术人才培养方面与国外相比都存在一定差距，如何将智能建造实际应用于建设项目全生命周期管理，将物联网与BIM技术相融合，实现建设项目智能规划设计、智能生产、智能施工，是智能建造综合管理的重要技术环节，为智能建造高品质、低成本、精细化、短时效的综合管理成效提供有力保障。
        1智能建造内涵
        智能建造通过将云计算、物联网、大数据等新一代信息技术融合到建设项目建造技术环节，利用智能诊断、自动感知、协同互助、智能决策、主动学习等功能，实现建设项目设计仿真、精密建造测控、人工智能安装、自动化施工、动态监测和信息化管理等建设项目智能化应用，实现集勘察设计、施工验收、质检监督于一体的全生命周期闭环综合管理体系，围绕建设项目的建造质量、进度、安全等要素对其展开智能化管理，使系统化、复杂化的建设项目建造过程更加动态化、可视化、直观化，真正实现建设项目从数字化、信息化建造向智能化方向发展[1]。
        2BIM技术概念
        BIM建筑信息模型是以建设项目的各项相关数据为基础，建立相应建筑模型，利用数字化技术模拟仿真建筑物所具有的特征信息，BIM技术推动整个建筑行业从二维到三维全生命周期发展的二次信息化变革。建筑项目设计人员利用BIM技术实现建筑模型设计的三维构思与绘图，使建筑项目设计方案更加立体化、直观化，同时设计人员借助BIM模型可以快速发现存在的建筑项目设计缺陷，及时优化设计方案，也便于设计人员与项目其他环节完成专业技术交底工作，提升建筑项目沟通协调效率[2]。施工管理人员通过浏览BIM三维设计模型，抓取施工管理所需信息数据，通过BIM技术可视化功能识别二维施工图存在的理解偏差问题，模拟工程项目建造过程，同时围绕建筑项目施工质量、安全、成本、进度等编制建设项目可行性方案，实现对建设项目的高效、科学综合管理。
        3物联网概念
        万物相连的物联网是基于互联网而拓展延伸的衍生网络，物联网以互联网为基础核心，将客户端延伸到物品与物品之间，实现物品之间的信息通信与实时交互。通过在建筑建造实物上安装远红外传感器、定位装置等感知传输设备，利用互联网连接施工人员与建造实物，在所有相关设备共同商定通讯协议基础上，实现建设项目的信息通讯交互，以及建筑建造过程的智能识别、监控、决策管理，使施工管理人员能够通过FRID、二维码等采集技术全方位感知、监控建设施工环境、建造实物、施工技术方法、施工进度等信息，及时获取建设项目施工现场人员、设备及材料等数据，利用互联网通信实现信息传输，实时交互、共享建设项目相关数据，并借助大数据、云计算、模式识别等人工智能技术，处理分析建筑项目海量数据，为提取建设项目信息，制定控制决策提供网络技术环境[3]。

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        4智能建造系统实现技术要点
        4.1系统框架设计
        智能建造系统框架设计应围绕建设项目系统层次、各层级功能，设计智能建造综合管理框架，智能建造系统设计框架主要涉及智能生产、规划设计、智能施工、智能运维服务等功能，利用BIM+物联网智能建造综合管理系统为建设项目提供高效技术辅助。基于BIM+物联网的智能建造综合管理系统通常包含感知层、控制层、应用层三个层次，由各种感知传感设备组成的感知层可以实时采集、传递建造施工现场数据信息，记录动态化、持续化的建造信息数据，为建设项目建造决策提供可靠的信息支持。与感知层相连接的控制层利用BIM+技术将云计算、人工智能、大数据等技术融入智能建造系统中，为感知层提供可靠的反馈结果，使建造控制处理过程更加精细化、高效化[4]。智能建造系统应用层通常包括制造机器人、数字化智能施工机械、配备智能穿戴设备的施工人员等，通过与感知层连接，使建造管理人员能够根据现场反馈的实际施工状态，形成智能建造管理信息流闭环。在实际系统框架设计过程中，设计人员充分利用物联网、BIM技术设计以物联网为基础的综合管理系统，为智能建造整体框架提供基础信息支持，而控制层则由数据层、网络层、平台层构成，为信息反馈、分析、决策提供技术保障。
        4.2系统平台搭建
        设计人员在完成智能建造系统框架设计后，需要进行系统平台搭建技术交底，应以满足智能建造系统功能需求为目标，在系统基础架构基础上建设智能建造功能性平台。在数据平台系统建设环节，可通过设计实现平台集成化，使前端感知设备、终端应用设备充分发挥对信息输入、分析、决策的辅助作用，同时建立标准统一的网络信息交互通道，使建设项目建造现场的信息能够高效、准确地在智能建造综合管理系统中传输，实现信息输入平台的数据标准化、信息交互化、处理集成化。在搭建数据处理平台过程中，由于感知层输出信息量不但内容复杂，而且数据量也非常庞大，数据处理层需要为智能建造终端提供准确、可靠的信息决策，相关人员可通过将人工智能算法植入感知层，完成数据的科学筛选与预判等辅助工作，也可将其植入应用层内，确保智能建造决策的科学可靠性。而智能建造操作终端作为指令的执行端口，在系统搭建过程中应以系统数字化运行为基础，利用智能操作总段体系、建造机器人形成智能建造应用终端，充分发挥智能建造系统的功能价值，使其能够高效、精准地完成智能建造系统发出的操作指令。
        5结语
        在我国工业化与信息化深度融合发展背景下，基于BIM+物联网的智能建造技术被广泛应用于工程建设领域，通过综合管理智能建造系统使精细化、智能化、无人化建造过程成为现实，利用BIM+技术将大数据、云计算、物联网等先进技术融入到系统中，形成以智能建造为基础的信息化管理平台，建造管理人员根据建设项目管理特点、智能建造基本功能，合理应用智能建造系统，打造符合新技术标准的建设项目，推动工程建设领域可持续发展。
参考文献
[1]胡跃军,罗坤,乔鸣宇.基于BIM的智能建造技术探索[J].中国建设信息化,2019,(16):52-53.
[2]刘卉卉,赵福君.BIM云技术的智能建造分析[J].住宅与房地产,2019,(25):203.
[3]张云翼,林佳瑞,张建平.BIM与云、大数据、物联网等技术的集成应用现状与未来[J].图学学报,2018,39(05):806-816.
[4]崔旭尧,张洎樨.BIM与物联网在智慧工地建设中的联合应用分析[J].居舍,2020,(26):35-36+40.
作者简介：张春意（1999-03-13），民族：汉，性别：男，籍贯：湖北省黄冈市，工作单位或学校：武昌首义学院，学历：本科，职称：无，研究方向：土木工程（信息化）