智能建造技術(shù)在某大型安置房項(xiàng)目中的應(yīng)用

建造業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，作為建造大國(guó)，我國(guó)從事建筑業(yè)的人員眾多，但傳統(tǒng)的建造方式和管理方式存在效率低下、資源浪費(fèi)大、安全風(fēng)險(xiǎn)大、信息化水平低等問(wèn)題，近年BIM技術(shù)立足于項(xiàng)目全生命周期的管理優(yōu)勢(shì)日益凸顯，但仍存在局限，例如缺乏技術(shù)集成應(yīng)用等?！爸腔酃さ亍弊鳛槲锫?lián)網(wǎng)與其他多種技術(shù)集成的產(chǎn)物，有效地解決了信息傳遞效率低的問(wèn)題，正在被推廣應(yīng)用于綠色、安全、高效的施工中。隨著智能建造的發(fā)展，人工智能、數(shù)字孿生等智能技術(shù)也將逐步被應(yīng)用到建造過(guò)程中。1、工程概況某工程安置房項(xiàng)目（圖1），由中鐵建工集團(tuán)有限公司北京分公司擔(dān)任施工總承包。本項(xiàng)目建筑面積58.5萬(wàn)m2，主體結(jié)構(gòu)為鋼混剪力墻結(jié)構(gòu)，車庫(kù)為框架結(jié)構(gòu)。計(jì)劃工期為396?d。圖1某工程安置房項(xiàng)目效果2、施工難點(diǎn)（1）工期緊，任務(wù)繁重。在396?d的工期中，要完成58.5萬(wàn)m2的實(shí)體建設(shè)和56棟、3?000戶住宅的驗(yàn)收工作。（2）場(chǎng)地復(fù)雜。施工交替作業(yè)面多、機(jī)械多且維護(hù)困難，安全風(fēng)險(xiǎn)高，管理難度高。（3）自然條件不利。雨季施工基槽階段壓力大，市政排水系統(tǒng)尚未形成，組織排水難度大。（4）新冠疫情影響。本項(xiàng)目參建單位眾多，人員復(fù)雜，綜合管理難度高，為應(yīng)對(duì)新冠疫情，需詳細(xì)統(tǒng)計(jì)往來(lái)人員信息，勞務(wù)管理方面要求較高。3、智能建造技術(shù)的應(yīng)用3.1BIM+技術(shù)的應(yīng)用在智能建造中BIM技術(shù)是基礎(chǔ)，其他技術(shù)的實(shí)現(xiàn)均以BIM技術(shù)做支撐，BIM技術(shù)與其他技術(shù)集成應(yīng)用已成為趨勢(shì)。3.1.1BIM+VRBIM技術(shù)與VR技術(shù)融合能充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)。VR技術(shù)能夠使人沉浸在計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境中并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，使“可見(jiàn)不可觸”變?yōu)椤翱梢?jiàn)可觸”。在施工現(xiàn)場(chǎng)搭建BIM+VR安全體驗(yàn)館，以VR軟件能識(shí)別的圖像導(dǎo)入BIM模型，工人通過(guò)佩戴VR眼鏡沉浸在施工現(xiàn)場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬場(chǎng)景，感受塌落、碰撞等險(xiǎn)情，進(jìn)行安全培訓(xùn)。3.1.2BIM+二維碼二維碼是在圖形上記錄數(shù)字信息的技術(shù)，具有信息承載量大、容錯(cuò)能力強(qiáng)、信息獲取方便、生成便捷且成本低廉等特點(diǎn)。本項(xiàng)目應(yīng)用BIM+二維碼技術(shù)進(jìn)行信息共享與技術(shù)交底。將BIM模型云端編碼導(dǎo)錄成二維碼，工作人員掃描二維碼便可查看所有BIM模型。將所有的施工方案信息錄入二維碼，通過(guò)設(shè)備掃描二維碼就可實(shí)現(xiàn)方案共享、技術(shù)交底。面對(duì)新冠肺炎疫情，能避免人員之間的非必要接觸，有效防控疫情，便于快速獲取信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公。3.2基于BIM技術(shù)的綠色施工基于BIM技術(shù)的綠色施工是以綠色為目的、以BIM技術(shù)為手段，用綠色的觀念和方式進(jìn)行建筑的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。綠色施工是智能建造內(nèi)涵中的重要理念。本項(xiàng)目在建模、施工模擬、進(jìn)度控制等方面利用BIM技術(shù)的同時(shí)，也利用BIM技術(shù)仿真性的特點(diǎn)，分析建筑物的性能，合理分配自然資源，通過(guò)節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)綠色施工。3.2.1日照模擬基于BIM模型對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行日照分析，生成日照分析報(bào)告。通過(guò)對(duì)建筑合理規(guī)劃布置，使日照條件符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。3.2.2風(fēng)環(huán)境模擬基于BIM模型，對(duì)建筑物周圍進(jìn)行風(fēng)環(huán)境分析，生成風(fēng)環(huán)境分析報(bào)告。通過(guò)合理規(guī)劃，使風(fēng)環(huán)境條件符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（圖3）。圖3風(fēng)環(huán)境模擬情況3.2.3節(jié)能計(jì)算基于BIM模型進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目能源消耗分析，生成能源分析報(bào)告。通過(guò)對(duì)建筑合理規(guī)劃布置，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，使能源消耗符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。3.3航拍點(diǎn)云掃描技術(shù)的應(yīng)用3.3.1生成高精度信息模型航拍點(diǎn)云掃描技術(shù)使用無(wú)人機(jī)對(duì)場(chǎng)地表面進(jìn)行尋跡航拍，將航拍照片進(jìn)行數(shù)據(jù)三維處理，得到三維地形表皮模型，導(dǎo)入Civil3d及GIS軟件中進(jìn)行高程坐標(biāo)分析形成DEM高程模型文件，進(jìn)而生成三維模型，可對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行可視化展示。管理人員可通過(guò)PC端調(diào)取模型全部信息。PC端生成的三維掃描模型具有高精度的特點(diǎn)，最高精度可達(dá)1.5?cm，可高精度地詳細(xì)查看模型中的任意位置。3.3.2土方算量在航拍影像及點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上形成的三維場(chǎng)地模型，可用于土方算量。通過(guò)平臺(tái)可量取點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，還可通過(guò)圈取任意平面，量取范圍內(nèi)的周長(zhǎng)、面積及土方切割體積和填充體積，與傳統(tǒng)的土方測(cè)量方法相比，可快速獲取數(shù)據(jù)，大幅減少工作量，提高了工作效率（圖4）。圖4土方算量3.4智能建造綜合管理平臺(tái)綜合管理平臺(tái)以“智慧工地”為基本理念，圍繞建筑工程現(xiàn)場(chǎng)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五大要素，利用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、傳感技術(shù)、云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的可視化、智能化、一體化的高效管理。本項(xiàng)目將計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的思維貫穿于建設(shè)流程中，利用逆向思維分析需求數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)，并通過(guò)導(dǎo)入輕量化BIM模型和設(shè)立平臺(tái)界面建立建設(shè)管理平臺(tái)。平臺(tái)模式架構(gòu)以終為始，按平臺(tái)層→數(shù)據(jù)層→網(wǎng)絡(luò)層→物理層的順序逆向設(shè)計(jì)各層細(xì)節(jié)。平臺(tái)搭建后，按物理層→網(wǎng)絡(luò)層→數(shù)據(jù)層→平臺(tái)層的順序?qū)崿F(xiàn)正向數(shù)據(jù)傳輸，最終展示在平臺(tái)層上，實(shí)現(xiàn)綠色、高效、安全三大目標(biāo)。3.4.1數(shù)據(jù)管理智能建造綜合管理平臺(tái)建設(shè)依賴于“智慧工地”概念，平臺(tái)以信息的互聯(lián)互通為支撐。在項(xiàng)目全生命周期中會(huì)產(chǎn)生大量信息，傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理往往有信息共享不及時(shí)和竣工交付資料丟失等弊端。本項(xiàng)目的綜合管理平臺(tái)數(shù)據(jù)管理模塊包含施工過(guò)程的各類信息，解決了信息共享不及時(shí)和資料丟失的現(xiàn)象，且方便計(jì)量，避免產(chǎn)生信息孤島。3.4.2合同統(tǒng)計(jì)本項(xiàng)目建設(shè)參與方多，須分明職責(zé)，合同可制約各方，做好合同管理十分重要。平臺(tái)設(shè)置合同管理模塊，可留存紙質(zhì)版合同，對(duì)合同數(shù)量、金額進(jìn)行統(tǒng)計(jì)留檔，方便管理者通過(guò)平臺(tái)調(diào)取合同。3.4.3BIM模型查看通過(guò)BIM模型輕量化技術(shù)，將各種BIM模型導(dǎo)入平臺(tái)中，可隨時(shí)查看BIM模型。BIM模型與施工現(xiàn)場(chǎng)布置相同，可隨施工實(shí)時(shí)更新。BIM模型查看模塊如圖5所示。圖5BIM模型查看模塊（計(jì)算機(jī)截圖）3.4.4環(huán)境監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是文明環(huán)保施工的重要方面，也是智能建造技術(shù)用于綠色施工的重要功能。本項(xiàng)目在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了高密度的環(huán)境監(jiān)測(cè)站，與平臺(tái)內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)，并對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，保證環(huán)保文明施工。3.4.5施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控本項(xiàng)目在施工現(xiàn)場(chǎng)高密度布置攝像頭進(jìn)行多角度地實(shí)時(shí)監(jiān)控。視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集功能以現(xiàn)場(chǎng)布置的監(jiān)控設(shè)備為硬件基礎(chǔ)，與平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。管理人員可通過(guò)平臺(tái)實(shí)時(shí)查看施工現(xiàn)場(chǎng)情況，視頻在平臺(tái)內(nèi)自動(dòng)留存3?d，若施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題可通過(guò)平臺(tái)回看視頻，加強(qiáng)管理人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的控制。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊如圖6所示。圖6現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊(計(jì)算機(jī)截圖)3.4.6塔式起重機(jī)監(jiān)測(cè)本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)塔式起重機(jī)數(shù)量多，約有塔式起重機(jī)1?500臺(tái)。塔式起重機(jī)起重設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)較大的要素，特別是在群塔作業(yè)易發(fā)生碰撞事故。因此，監(jiān)測(cè)模塊對(duì)塔式起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、安全狀態(tài)的判斷發(fā)揮巨大作用。監(jiān)測(cè)模塊可通過(guò)傳感器系統(tǒng)與平臺(tái)鏈接，在平臺(tái)界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)塔式起重機(jī)的吊重、傾角、風(fēng)速、高度、幅度等信息，并實(shí)時(shí)預(yù)警處于危險(xiǎn)狀態(tài)的塔式起重機(jī)，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度，避免發(fā)生安全事故。3.4.7勞務(wù)管理平臺(tái)設(shè)置勞務(wù)實(shí)名制模塊，可通過(guò)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析所有人員的戶籍地及數(shù)量，根據(jù)人員的來(lái)源針對(duì)疫情進(jìn)行分級(jí)管理。在現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置可進(jìn)行人臉識(shí)別閘機(jī)，對(duì)進(jìn)入人員進(jìn)行嚴(yán)格管控，便于記錄人員出勤，避免安全隱患，防止勞務(wù)糾紛，對(duì)疫情進(jìn)行管控。3.55G傳輸施工現(xiàn)場(chǎng)管理數(shù)據(jù)產(chǎn)生量巨大，施工過(guò)程應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可改善傳統(tǒng)施工方式的弊端。5G技術(shù)網(wǎng)速快、低延遲、吞吐量大，為物聯(lián)網(wǎng)在施工管理中的應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。本項(xiàng)目采用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證了視頻監(jiān)控、傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至平臺(tái)，降低了數(shù)據(jù)上傳延遲，可及時(shí)反饋安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的實(shí)時(shí)管控。4、智能建造技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用展望目