《智能建造導論》 課件 劉占省 第1-5章 智能建造的興起-智能建造與全生命周期的目標規(guī)劃

第1章

智能建造的興起1.1

智能建造的時代背景1.2

智能建造概念1.3

智能建造的價值1.1智能建造的時代背景1.1.1建筑行業(yè)的發(fā)展歷程

中國古建筑，經歷了緩慢的原始社會的萌芽階段、奴隸社會的發(fā)展、隋唐的成熟、經歷了元朝的衰敗和明清時期短暫的繁榮，經歷萬千年時間的變化風云，形成了有別于歐洲的，能彰顯民族特色的獨特的建筑風格。不同歷史時期，不同地域特點，不同功能類型的建筑又表達出不同的文化氣質。21世紀以來，我國建筑業(yè)正走向以新型工業(yè)化變革生產方式、以數字化推動全面轉型、以綠色化實現可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新發(fā)展新時代。全國住房和城鄉(xiāng)建設工作會議要求，加快發(fā)展“中國建造”，推動建筑產業(yè)轉型升級。加快推動智能建造與新型建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，大力發(fā)展數字設計、智能生產、智能施工和智慧運維，加快建筑信息模型（BIM）技術研發(fā)和應用，建設建筑產業(yè)互聯網平臺，完善智能建造標準體系，推動自動化施工機械、建筑機器人等設備研發(fā)與應用，開展智能建造試點。1.1智能建造的時代背景1.1.2當前建筑業(yè)面臨的問題我國是世界上每年新建建筑量最大的國家，建筑業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，建筑業(yè)的技術進步和節(jié)能節(jié)材水平，在很大程度上影響著我國經濟增長方式轉變和國民經濟整體發(fā)展的速度與質量。同時，建筑工程質量事關人民群眾生命財產安全，事關新型城鎮(zhèn)化發(fā)展水平。為了滿足人們對更高質量、更高效率和更可持續(xù)建筑的需求，智能建造技術應運而生。智能建造技術1.1智能建造的時代背景1.1.3建筑業(yè)信息化發(fā)展歷程

建筑信息化作為一個新興的理念，還在不斷發(fā)展中。BIM技術則引領了建筑信息化第二次革命。BIM技術是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，工程技術人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協(xié)同工作的基礎，在提高生產效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。BIM技術1.2智能建造概念智能建造與各相關要素之間的關系1.2.1智能建造的特點智能建造從范圍上來講，包含了建設項目建造的全生命周期，既有勘察、規(guī)劃、設計，也有施工與運營管理等；從內容上來講，通過互聯網和物聯網來傳遞數據，這些信息與數據往往蘊含著大量的知識，借助于云平臺的大數據挖掘和處理能力，建設項目參建方可以實時清晰地了解項目運行的方方面面，對項目的組織協(xié)調、計劃管理將會有更好地把控作用。從技術上來講，智能建造中“智能”的根源在于以BIM、物聯網和云計算等為基礎和手段的信息技術的應用，智能建造涉及的各個階段、各個專業(yè)領域不再相互獨立存在，信息技術將其串聯成一個整體。1.2智能建造概念1.2.1

智能建造的特點特征含義智慧性主要體現在信息和服務這兩個方面，智慧性以信息作為支撐，每個工程項目都包含巨量的信息，需要有感知、儲存、高速分析、智慧處理數據能力等，而當具備信息條件后，通過技術手段及時為用戶提供高度匹配、高質量的智慧服務便利性智能建造以滿足用戶需求為主要目標，在工程項目建設過程中，需要為各專業(yè)參與者提供信息共享以及各類智慧服務，為各專業(yè)參與者提供便利。集成性智能建造的技術支持涵蓋了各類信息技術手段，而每種信息技術手段都有獨特的功能，需要將每種技術手段聯合在一起，實現高度集成化協(xié)同性通過運用物聯網技術，將原本沒有聯系的個體與個體之間相互關聯起來，構建了智慧平臺的神經網絡，達到協(xié)同工作的效果可持續(xù)性采用信息技術手段，能夠有效進行能耗控制、綠色生產、資源回收再利用等方面作業(yè)。1.2智能建造概念1.2.2智能建造應用現狀我國的BIM技術雖起步較晚，但發(fā)展較快。2012年開始，將物聯網引入建筑行業(yè)2017年出臺3個專項政策，彌補了近年3D打印技術路線不清晰的缺陷2018年首次將智能建造納入我國普通高等學校本科專業(yè)近幾年，我國建筑業(yè)對人工智能建造、大數據等技術的政策也相應出臺，信息化技術也得到了發(fā)展。1.3智能建造的價值1.3.1智能建造的技術優(yōu)勢（1）勘察設計階段傳統(tǒng)遙感影像信息提取主要依賴人力及經驗進行目視判讀解譯，但是識別效果仍離實際應用需求相距甚遠。為提升工作質量及數據準確性，勘探單位充分利用中科星圖研發(fā)的GEOVIS遙感智能解譯平臺快速、及時、低成本地從海量的遙感衛(wèi)星影像中提取項目所在地具體的要素信息，生成AI地圖以進行可視化展示，并進行在線分析，協(xié)助勘探單位建立全方位、多層次、立體化的施工地域數據集。BIM輕量化技術輕量化BIM應用，就是通過崗位級的BIM工具，獲得初始模型和數據信息，再將模型集成到項目級BIM平臺上，通過虛擬建造和現場可視化管控結合，實現精細化管理，最終項目管理層再對所有項目進行整體把控，實現建設項目的信息化管理。簡言之，BIM輕量化要解決的核心問題就是：縮小BIM模型體量，讓它更輕、顯示更快。1.3智能建造的價值1.3.1智能建造的技術優(yōu)勢（2）施工建造階段實景模擬技術將位移傳感器、應力傳感器、滲透傳感器等監(jiān)測設備采集的數據信息匹配到BIM模型中，對滲水狀況、混凝土應力、洞周收斂等隧道施工風險和圍巖參數等多元信息進行動態(tài)監(jiān)測。深層地質探測遙感大數據智能解譯BIM優(yōu)化設計探地雷達多維度勘察信息智能分析快速提取和勘察數據的自動分類BIM結合GIS集成技術1.3智能建造的價值人工智能輔助施工通過信息化手段，采集項目施工信息數據，實現工程可視化監(jiān)測；智能系統(tǒng)通過人臉識別匯總所有進場的人員的年齡、性別、工種、當天工作時長等關鍵信息，對勞動時間明顯超長的作業(yè)人員發(fā)出提醒。智慧工地系統(tǒng)還有自動報警功能，配合AI智能算法技術加持，可以自動偵測14種安全隱患場景，實時發(fā)出警報。工地塔吊全都配備“人臉識別”功能，非持證人員無法啟動和操作；大臂回轉角、幅度、載重、高度、傾角、風速等數據全都在系統(tǒng)實時監(jiān)測下，對塔吊每次作業(yè)進行實時監(jiān)控，對吊裝超載、塔機間碰撞提供實時預警，并自動進行制動控制。智慧工地通過實時監(jiān)測特種設備運行、施工作業(yè)人員等工地數據情況，不僅強化了規(guī)范操作，預防了很多安全隱患，還比過去單純人工巡查效果更全面、更高效。1.3智能建造的價值1.3.2智能建造專業(yè)人才培養(yǎng)

智能建造背景下，對專業(yè)人才的知識結構，知識體系和專業(yè)能力等各方面也提出新的要求：顯著的特征就是多學科交叉融合知識架構。從知識結構看，智能建造背景下要求專業(yè)人才具有寬泛的知識面，同時要求能夠解決具體工程問題。智能建造專業(yè)人才培養(yǎng)必須將滿足未來工程建造需要、具備解決工程建造過程中復雜問題的能力作為指導思想，確立人才培養(yǎng)要服務于“工程”的主線?，F代工程建設面臨的不再是單純的技術問題，還要考慮工程與環(huán)境、社會之間的相互影響。新技術變革條件下的智能建造工程師應當具有工程倫理意識、強烈的社會責任感和人文情懷,要更加深刻地理解工程實踐對社會、環(huán)境造成的影響，更加深刻地理解建筑產品對社會、用戶帶來的價值以及如何去實現這些價值。平臺內嵌多種規(guī)則比對及聯動控制邏輯，能實現實時預警提醒及聯動控制、維保工單追蹤、建筑能耗實時管控。詳見圖5智能建造平臺精準執(zhí)行模式思考題與習題：1.當前建筑業(yè)面臨著哪些問題？2.建筑業(yè)數字化轉型是如何推動產業(yè)組織升級的？3.什么是智能建造？4.智能建造有哪些特點？5.智能建造相比于傳統(tǒng)的建筑建造模式有哪些優(yōu)點？6.智能建造專業(yè)人才需要具備哪些能力？第2章智能建造理論體系2.1智能建造技術內涵2.2智能建造標準體系框架2.3智能建造主要特征互聯網技術在我國建筑業(yè)的應用推進了傳統(tǒng)的建筑業(yè)向數字建筑升級發(fā)展，特別是依托復雜的精密算法實現了建筑生命全周期發(fā)展?；跀底钟嬎愫屯ㄐ偶夹g的應用，強化了建筑生命全周期各個環(huán)節(jié)的集成，推進了全局建筑業(yè)數字集成，大大提升了建筑業(yè)的生產效率。123智能建造將智能技術充分應用到生產制造的全流程之中，從而提高生產效率，降低生產風險，加強生產的持續(xù)性。從產品生產生命周期來看，智能建造將信息感知技術、自主學習技術和智能決策設計技術和等應用到設計、施工、運維的建筑全生命周期之中，強化建筑項目進行的智能化、高效化。在工程物聯網的支持下，施工現場將具備如下特征：一是萬物互聯，二是信息高效整合，三是參與方全面協(xié)同。云計算平臺為大數據的存儲與應用、基于BIM的實時建造模型以及各項軟件服務提供了靈活且可擴展的信息空間，支持不同專業(yè)的項目管理人員在統(tǒng)一的平臺上共享信息并協(xié)同工作。智能建造總體技術架構2.1智能建造全過程BIM應用體系構建2.2智能建造管理平臺技術架構智能建造在我國雖起步較晚，但基于我國目前建筑業(yè)的現狀分析和政策導向，推進智能建造已經成為國家推進建筑業(yè)高質量發(fā)展的關鍵舉措，建筑業(yè)發(fā)展智能建造已經是大勢所趨，智能建造標準體系的建立尤為重要。在此，從兩個方面來介紹智能建造的標準體系框架。2.1智能建造全過程BIM應用體系構建

形成完整的BIM技術應用體系首先應從宏觀層面上入手，明確各階段各流程的具體目標，結合傳統(tǒng)方法與成果的行業(yè)需求，確定全新的智能建筑建造全過程BIM技術應用體系。考慮到智能建筑建造全過程的特征主要為信息化、產業(yè)化、一體化，體系設計過程中結合實際項目情況，權衡各環(huán)節(jié)的關系，平衡項目實施的“廣度”與“深度”的問題。在構建整體體系的同時除了要凸顯項目管理的能力，還應該注重整體體系與智能建筑建造全過程相關技術的融合。1）感知層通過傳感器、身份標識、北斗、視頻監(jiān)控、光學測量等技術感知現場工程動態(tài)ADBC2）網絡層通過有線網、VPN、4G/5G、超級Wi-Fi、藍牙等技術實現感知網絡接入和匯集3）設施層/云平臺主要為云計算、云存儲、負載均衡、網絡安全、監(jiān)控運維等技術4）基礎服務層主要包括統(tǒng)一的基礎編碼、搜索引擎、GIS、BIM等平臺性的服務智能建造管理平臺技術架構共分為5層E5）應用層主要包括BIM與GIS集成技術、BIM與VR集成技術、BIM與3D打印技術和物聯網技術2.1智能建造全過程BIM應用體系構建智能建造標準體系框架2.1智能建造全過程BIM應用體系構建智能建造五大特征：自動化、智能化、網絡化、協(xié)同化、數字化。（1）自動化在設計階段，軟件可以自動審核建筑圖紙，檢查出管線碰撞等問題，避免出現嚴重的經濟損失。在施工階段，機器人越來越廣泛地代替人工進入工地，實現提質、安全、增效，也慢慢地被市場所接納和認可。在運維階段，自動控制、計算機作為主要部分，對建筑的綜合控制影響較大，可提高內部軟件配置等級水平，提高建筑體功能服務的全面合理性。HadrianX型墻體施工機器人2.1智能建造全過程BIM應用體系構建（2）智能化

智能化管控就是運用數字化手段包括傳感器、物聯網以及底層控制系統(tǒng)將車間的生產物流計劃與行程進行信息化管理，實現設計、施工、運維全過程的智能監(jiān)測，連接數字化的虛擬空間與真實的物理空間并對建筑實現“感知—分析—決策—執(zhí)行”全封閉鏈管控。

博智林旗下智能施工裝備2.1智能建造全過程BIM應用體系構建（3）網絡化構建完善的網絡化管理平臺。在建筑施工技術管理中應用信息技術，信息技術的應用獲得多數建筑企業(yè)的認可，其重要性主要是在建立網絡化信息管理平臺中得到體現?，F階段，將信息技術與建筑施工技術管理相結合，平臺利用BIM技術，有效處理建筑施工管理過程中的所有數據，而且進行分析，讓其可以在建筑工程施工內部將各項信息資源共享。通過該方法，完成共享傳輸，有關管理者借助其專門數據信息做好信息整合施工，以大幅度提高施工效率、建筑信息利用率。2.1智能建造全過程BIM應用體系構建（4）協(xié)同化

智能建造中數字化協(xié)同設計，利用現代化信息技術對工程項目的工程立項、設計與施工的策劃階段，進行全專業(yè)、全過程、全系統(tǒng)協(xié)同策劃。5G網絡的大帶寬、海量連接以及低時延高可靠特性將為建造行業(yè)走向智慧化提供必要的條件。人工智能技術已在建筑工程管理中的施工圖生成和施工現場安排、建筑工程預算、建筑效益分析等環(huán)節(jié)應用，并基于5G網絡實現信息實時共享。智能建造平臺精準執(zhí)行模式（5）數字化大數據技術。大數據技術的核心價值即在于挖掘數據潛在價值，為建筑決策提供真實可靠的數據依據。BIM技術。BIM技術是建筑業(yè)從二維向三維、從圖形向數據轉換的一次重大的技術革命。相比傳統(tǒng)的設計和施工建造流程，信息化模型能有效控制建設周期、減少錯誤發(fā)生。2.1智能建造全過程BIM應用體系構建思考題與習題：1.智能建造的技術內涵是什么？2.簡述智能建造系統(tǒng)的技術架構。3.簡述智能建造管理平臺技術架構。4.簡述智能建造的主要特征。第3章

智能建造的相關技術3.1

智能建造的技術背景3.2

智能建造與BIM技術3.3

智能建造與GIS技術3.4

智能建造與物聯網技術3.5

智能建造與數字孿生技術3.6

智能建造與云計算技術3.7

智能建造與大數據技術3.8

智能建造與5G技術3.9

智能建造與區(qū)塊鏈技術3.10

智能建造與人工智能技術3.11

智能建造與虛擬現實技術3.12

智能建造與RFID技術3.13

3D打印技術3.14

三維激光掃描技術3.15

數字測繪技術3.16

建筑機器人技術3.1智能建造的技術背景互聯網、物聯網、大數據和人工智能等在深刻改變人們生活、生產方式及社會組織形態(tài)的同時，也給我國的工業(yè)體系帶來了巨大改變。新一輪工業(yè)革命席卷全球，德國提出了工業(yè)4.0，美國提出了工業(yè)互聯網，與此同時，中國提出了中國制造2025。2020年住房和城鄉(xiāng)建設部等十三部門近日聯合印發(fā)的《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》指出，要以大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體，以數字化、智能化升級為動力，創(chuàng)新突破相關核心技術，加大智能建造在工程建設各環(huán)節(jié)應用，形成涵蓋科研、設計、生產加工、施工裝配、運營等全產業(yè)鏈融合一體的智能建造產業(yè)體系。

智能建造是設計、生產、施工一體化的建造體系，通過“智能+”，提升建造質量和建造產品的品質，實現建造行為精益優(yōu)效、節(jié)能排污，提供安全、綠色、舒適的建造產品。

基于BIM技術所創(chuàng)建的三維建筑信息模型，是實現智能建造的重要基礎。BIM是建筑信息模型(BuildingInformationModeling)的縮寫。BIM以多種數字技術為依托,建立了建筑信息模型,以此作為各個建筑項目的基礎去進行各項相關工作。建筑工程與之相關的工作都可以從這個建筑信息模型中取得各自需要的信息,既可指導相應工作又能將相應工作的信息反饋到模型中。

當前建筑業(yè)已普及了計算機輔助設計技術，CAD的引入解決了計算機輔助繪圖的問題,BIM技術的可視化、碰撞檢查、精細化管理、施工模擬等運用為建筑生命全周期提供了一種有別于傳統(tǒng)的高效模式。3.2智能建造與BIM技術3.2智能建造與BIM技術ADBC2）協(xié)調性3）模擬性4）優(yōu)化性BIM技術五大特點E5）可出圖性1）可視化BIM技術在建筑設計中的應用流程在BIM平臺搭建完畢后，由專業(yè)人員對現場數據進行勘察收集，待整理完畢后錄入已搭建平臺的數據庫內，便可安排后續(xù)BIM建模工作。基于BIM的項目信息化管理應用平臺，具體應用包括三維平面策劃、BIM審圖、方案模擬、提取工程量、多重對比、碰撞檢查、可視化交底。利用BIM模擬，將相關標準、工藝要求等，形成工藝工法庫，上傳至管理平臺，實現多維度動態(tài)交底，實現過程標準導航。基于BIM建立統(tǒng)一高效的管理模式，輸出最佳的實踐經驗基于已建成的BIM模型，按照勘測數據輸入相關構件參數，軟件即可自動按照內置清單和定額計算規(guī)則，計算其工程量通過BIM模型的可視化特點，以三維的形式使設計方更加準確地把控到建筑結構的細節(jié)之處，易于后續(xù)的調整優(yōu)化3.2智能建造與BIM技術BIM技術的優(yōu)勢通過將項目周邊因素，如交通、地理、環(huán)境等錄入BIM模型，可反應建筑項目的真實情況，模擬可能存在的變化，預知項目風險，為工程的順利高效實施奠定堅實的基礎基于BIM技術的施工模擬可以讓建筑節(jié)能設計有一個綜合的解決方案，對自然資源進行合理配置，帶動施工工程的整體經濟效益，推動綠色建筑發(fā)展將BIM模型賦予時間維度得到4D模型，進行施工進度仿真模擬，資金使用、人工消耗、材料消耗計劃和機械消耗計劃可以依托BIM模型得到合理的安排基于BIM的數據資源共享，大大降低了部門之間協(xié)作的難度BIM技術在安全與環(huán)境管理中的應用通過將物聯網、GIS等技術的引用，將BIM模型結合VR設備，建立了多角度的建筑物漫游模式，對施工人員或業(yè)主進行交底帶來便利基于BIM技術可實現建筑全壽命周期的信息集成管理3.2智能建造與BIM技術3.3智能建造與GIS技術1、概念GIS技術為智能建造的精確性奠定了基礎，能有效定位實體構件，將實體建筑與BIM模型聯系在一起，并統(tǒng)籌資源、能源、生產、資金等空間綜合配置。GIS技術有6個主要功能，分別是：數據的采集與數據的輸入、數據編輯和數據更新、數據的存儲和數據的管理問題、對某一空間進行信息的查詢和快速分析、空間決策支持、數據的顯示與數據的輸出。GIS由硬件、軟件、數據、人員和方法五部分組成。硬件和軟件為地理信息系統(tǒng)建設提供環(huán)境；數據是GIS的重要內容；方法為GIS建設提供解決方案；人員是系統(tǒng)建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協(xié)調其他幾個組成部分。3.3智能建造與GIS技術2.GIS在智能建造中應用GIS技術可以用于城市規(guī)劃和土地利用。通過GIS技術，可以分析不同地區(qū)的人口密度、建筑密度、道路網絡等信息，從而制定出更加科學、合理的城市規(guī)劃方案。GIS將各種來源的數據和信息有機地匯集在一起，通過GIS軟件生成一個連續(xù)無縫的、功能強大的大型地理數據庫，用戶可通過GIS的客戶端軟件直接對數據庫進行查詢、顯示、統(tǒng)計、制圖及提供區(qū)域多種組合條件的資源分析，為資源的合理開發(fā)利用和規(guī)劃決策提供依據。災害監(jiān)測借助遙感監(jiān)測數據和GIS技術可有效地進行森林火災的預測預報、洪水災情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算及抗震救災等工作，為救災搶險和決策提供及時準確的信息。RS與GIS技術在抗震救災中也有廣泛應用，一旦發(fā)生大地震，就可借助RS和GIS技術迅速獲取震區(qū)的各種信息，以便實現對破壞性地震的快速響應

3.4智能建造與物聯網技術1、概念

從定義來看，顧名思義物聯網就是物與物之間相連的互聯網絡。在信息技術發(fā)展迅猛的今天，物聯網的定義也不斷發(fā)生著變化?！叭f物的連接形成了物聯網。”這一定義很好的總結了網絡對時間、地點、任務以及發(fā)展的過程。工信部于2011年5月在《物聯網白皮書》也有相關的定義。物聯網指的是“通過依托網絡進行計算、處理，傳輸、互聯，實現人物、物物信息交互和無縫連接，來利用感知技術、拓展、網絡延伸，智能裝置感知識別通信網和互聯網，并且依次實現對物理世界精確管理、實時控制、科學決策”。智能建筑物聯網的結構3.4智能建造與物聯網技術2.物聯網在智能建造中的具體應用監(jiān)控管理：通過物聯網技術可以實現對事物和作業(yè)的不間斷監(jiān)測以及預知高層建筑、橋梁、隧道、水壩等二體結構局部的載荷及狀況、及時響應突發(fā)事件。施工安全：基于BIM技術的物聯網應用可以改善并避免安全事故的發(fā)生。技術質量：利用物聯網技術對工程隱蔽部位放置反映質量參數的感應器,再結合BIM系統(tǒng)的三維信息技術可以精準定位到工程的每個關鍵隱蔽部位,從而檢測質量狀況是否達到相應的要求。成本控制：利用BIM技術和物聯網的結合可以根據時間、樓層、工序等維度進行條件統(tǒng)計,制定詳細的材料采購計劃,并對材料批次標注無線射頻標簽來控制材料的進出場時間和質量狀況,從而避免出現因管理不善造成的材料損耗增加和因材料短缺造成的停工或誤工。節(jié)能減排、智能安保、設備維護、資產管理3.5智能建造與數字孿生技術

在新基建的背景下，數字化場景的構建是新基建的核心要求之一，數字孿生模型是物理基礎設施的數字化重現，將催動更多新的場景應用和產業(yè)鏈。在建筑建設領域，建筑信息模型（BIM）是主要的工具之一，同時，數字化仿真模擬等工具的應用，也是數字孿生技術的重要外在體現。

數字孿生（DigitalTwin)的概念最早是由密西根大學的Michael教授于2002年提出的，具體是指在物理實體基礎上，通過仿真模擬，映射到虛擬空間中，并構建能夠實現信息交互的數字孿生模型，通過傳感器進行數字感知，并依靠技術集成，實現虛擬空間的數據交互和實體數據的映射，建立數字化的分析模型，最終通過實體基礎設施中的驅動器發(fā)布執(zhí)行指令，轉變成生產和運營的活動。

數字孿生提供了一種獨特的方式來反映數字世界中的物理實體的形狀、位置、狀態(tài)和運動，數字孿生技術可用于系統(tǒng)實施過程中的監(jiān)視、診斷、預測和優(yōu)化。通過物理世界和虛擬世界的融合，數字孿生提供了一種實現網絡與物理集成的獨特方法，這一概念已為越來越多的企業(yè)所采用。實物實體及其數字化表示的有機整體，它們通過雙向交互作用進行交流、促進和共同發(fā)展。1、概念3.5智能建造與數字孿生技術1、概念由于虛擬模型必須隨著物理世界中的不斷變化而進行動態(tài)的更新，因此需要模型演化技術來驅動模型的更新。在孿生的實際進行階段，傳感器會生成大量數據。為了從原始數據中提取有用的信息，高級數據分析和融合技術是必要的，該過程涉及數據收集、傳輸、存儲、處理、融合和可視化。

與BIM技術不同的是，數字孿生技術更注重對施工現場的仿真和實時監(jiān)控。利用BIM技術進行場地建模，構建建筑實體的“數字孿生”，使其設計、模擬和優(yōu)化均可在數字模型中反復推分析和推演，不受時間和空間的限制，直到達到最優(yōu)方案后再進行實施。基于數字孿生的智能建造方法框架3.5智能建造與數字孿生技術將數字孿生技術引入智能建造過程中，可以有效提高施工效率，降低錯誤的發(fā)生率和提高施工質量，提升建造過程的信息化和智能化程度，推動智能建造的轉型升級。數字孿生作為實現智能建造的關鍵技術，能夠實現虛擬空間與物理空間的信息融合與交互。因此，結合建筑工程復雜、要素信息多的特點，參考陶飛等構建的數字孿生五維模型，提出了基于數字孿生的智能建造多維模型。2、應用MBDT=(BPE，BVE，BSs，BDD，BCN)

式中，BPE表示物理建造實體，BVE表示虛擬建造模型，BSs表示面向建筑全生命周期的智能建造服務，BDD表示建造對象全生命周期數據，BCN表示各模塊之間的連接。3.5智能建造與數字孿生技術

數字孿生建筑是指綜合運用BIM、GIS、物聯網、人工智能、大數據、區(qū)塊鏈、智能控制、系統(tǒng)仿真、工程管理等數字孿生技術，以建筑物為載體的建筑信息物理系統(tǒng)。數字孿生建筑的目標是實現建筑規(guī)劃、設計、施工、運營的一體化管控，繪制智慧建筑系統(tǒng)集成“一張圖”，構建智能建筑集成管理“一盤棋”，打造建筑產業(yè)服務“一站式”。現實中，要求建筑數字孿生體能夠綜合指揮并動態(tài)優(yōu)化物理建筑的全生命周期工程，因此必須首先開發(fā)實現建筑仿真與控制系統(tǒng)。建筑仿真與控制系統(tǒng)包括軟硬件兩個方面，采用的核心技術是計算機輔助設計、系統(tǒng)仿真、自動控制及系統(tǒng)集成。仿真系統(tǒng)的建立包括概念建模、仿真設計、計算機與數學仿真、物理建模與試驗、半實物仿真與驗證、系統(tǒng)集成等關鍵步驟。要實現施工過程的數字孿生，需要將施工現場“人、機、料、法、環(huán)”五大要素的信息進行采集和管理，依靠交互、感知、決策、執(zhí)行和反饋，將信息技術與施工技術深度融合與集成，實現建造過程的真實環(huán)境、數據、行為3個透明，推進施工現場的管理智慧化、生產智慧化、監(jiān)控智慧化、服務智慧化。3.6智能建造與云計算技術1.概念

云計算技術是建立在計算機網絡技術的基礎之上的一種超級計算模式,在遠程的數據中心里面,有成千上萬臺的電腦和服務器連成一片電腦云。用戶可以通過電腦、筆記本、手機等方式接入數據中心,按照自己的需求進行運算。在遠程龐大的數據處理中心的支持之下,通過物聯網、將用戶的電腦和數據中心相連,用戶不需要安裝太多程序,也不需要留大量的磁盤空間,就可以使用大型客戶端、下載大量的數據,平時我們最為常用的網盤就是云計算的一種模式體現。在建筑物中,每個設備、物體可采集的信息量巨大。通過云計算技術,可以將感知后的信息放在云端服務器上進行處理,管理人員隨時隨地可以使用任何網絡設備及多種方式,例如瀏覽器、桌面應用程序或者是移動應用程序來進行訪問云的服務,大大提升數據處理的速度。3.6智能建造與云計算技術

云計算技術具有以下四個基本特征:①大規(guī)模，云計算服務具有強大的網絡接入能力，分布在各地的傳感器數據都可以便捷地上傳至云服務數據中心，可快速進行資源擴縮，有效地對資源進行整合;②二是虛擬化特征，能夠擴展服務，資源池化管理;③三是具有先進的存儲技術，讓使用者可隨時隨地使用，并按照不同時段和不同用量來判定數據價值;④四是自助式服務，通過云計算集成的AI和大數據處理能力，很好地充當了“大腦”的角色，能夠從收集到的實物信息中分析出潛在規(guī)律并給終端設備發(fā)送指令，使物聯網所連接的設備具備自助獲取服務“意識”。2.云計算的具體特征3.6智能建造與云計算技術基于云計算強大的計算能力,可以將BIM應用中計算量大且復雜的工作轉移到云端,從而提升計算效率;基于云計算的大規(guī)模存儲能力,用戶的BIM模型及其相關的業(yè)務數據能夠同步到云端,方便隨時隨地訪問并與協(xié)作者共享;此外,通過將BIM應用轉換為云服務,云計算使得BIM技術能夠走出辦公室,用戶在施工現場就能通過移動設備隨時連接云服務,及時獲取所需的BIM數據和服務等。

3.云計算在智能建造中的應用3.7智能建造與大數據技術

土木工程支撐基礎設施及民眾住房建設,很明顯,土木工程中會產生大數據,且土木工程中涉及大量決策,可以預計,大數據技術在土木工程中具有良好的應用前景。當前大數據并沒有統(tǒng)一的定義,不同的定義試圖通過描述大數據的特征給出定義。有專家學者認為大數據的特征為:體量大(volume)、多樣(variety)和高速(velocity)。國際數據公司IDC則認為大數據具有以下四個特性:1）體量大:大數據處理的數據集體量大,一般為TB或PB(1PB=210TB)級別,超出傳統(tǒng)數據處理方式的處理能力;2）多樣:數據來源廣泛,包含結構化、半結構化和非結構化數據3）高速:對于大數據的處理應當快速、實時;4）價值:通過挖掘大數據,可以得到隱藏在數據中的價值,這些價值是挖掘傳統(tǒng)數據所不能得到的。1.概念大數據的特征3.7智能建造與大數據技術2.大數據在智能建造中的應用（1）大數據技術用于輔助建筑能耗分析建筑能耗,采取不同的能源節(jié)約策略或推薦合適的建筑設計。（2）大數據技術用于建筑破壞檢測利用無人機圖像可以進行建筑震后快速破壞檢測。（3）結構健康及破壞監(jiān)測結構健康檢測是通過無損傳感技術和結構特征分析來探測結構的力學性能，并通過實時監(jiān)控，對結構進行可靠性、耐久性和承載能力等方面的評估，為預防突發(fā)災害或進行維護以及管理決策提供指導依據的技術手段（4）大數據技術可以為結構承載能力與破壞準則研究提供足夠的數據和良好的擬合能力，還有助于更新人們對結構承載力和破壞準則的認識。（5）大數據技術在工程項目管理中應用的價值①優(yōu)化管理路徑②提升工程項目管理抗風險能力③改變決策方式④保證數據準確3.8智能建造與5G技術

智能建造是依托于信息化的建造形式，更高效率、更大帶寬和更強通信能力的技術，可以促進智能建造發(fā)展得更快更好。5G技術與智能建筑的融合，將會給智能建筑賦予＂智慧的大腦”。5G技術是多項業(yè)務與技術相融合的網絡，是一個面向業(yè)務應用與用戶體驗的智能化網絡，終將形成以服務用戶為中心的智慧化網絡。5G與智能建筑的結合，將會使智能建筑的發(fā)展出現無限可能。1.概念5G時代,通信網絡將首次實現與云、邊緣、人工智能等技術融合,應用不再只是手機,它將面向未來VR/AR、智慧城市、智慧農業(yè)、工業(yè)互聯網、車聯網、無人駕駛、智能家居、智慧醫(yī)療等。2.5G特征與網絡部署移動通信從以技術為中心逐步向以用戶為中心轉變。5G是全面革新，巨大改善速率、連接數、時延能力，與人工智能、移動互聯網、物聯網緊密結合，促進行業(yè)智能化大轉型。3.8智能建造與5G技術3.5G在智能建造中的具體應用5G網絡的大帶寬、海量連接以及低時延高可靠特性將為建造行業(yè)走向智慧化提供必要的條件：1）智慧監(jiān)控主要靠各類攝像頭進行對設備，人員的監(jiān)控，識別來降低生產過程中的潛在危險因素，但制約該應用的主要因素是攝像頭的布置是在固定的連線，隨著入場設施，工程進度的進行，隨時調整，通過無線、大帶寬的5G網絡支撐；2）安全防范智慧化，大量的人員/車輛/設備設施出入，對人員進出進行管控，識別人員行為，例如：人臉識別，安全帽識別，車牌識別，車輛進出，違章監(jiān)測，危險區(qū)電子圍欄等，當出現安全故障報警時關聯的其他設備做出響應，低時延的本地計算能力實現對施工人員及施工安全的管理，提高人員、車輛和物料管理的效率。3）智能家居控制系統(tǒng)，其本質是通過多個傳感器把相互孤立的信息連接起來。在５Ｇ時代，傳輸速率可達到10Gb/s，５Ｇ網絡能承載海量的設備連接、傳輸更大的流量、超低的時延，能使設備之間的“感知”與傳輸速度更快、設備之間感知更靈敏。3.9智能建造與區(qū)塊鏈技術

智能建造所產生的數據體量龐大、內容復雜，建立區(qū)塊鏈信息流模型，對信息進行保存與整合，進而實現各參與方之間高效的信息交流、增加各參與者之間信任程度、確保信息真實有效，以便于追究建造過程中過錯方責任、優(yōu)化作業(yè)流程、降低建造成本等。1.概念區(qū)塊鏈技術指的是由豐富的獨立節(jié)點共同參與而產生的分布式數庫。借助哈希函數將分布至各區(qū)塊的信息緊密串聯，構成完整鏈條。具體包含公有鏈、私有鏈及聯盟鏈三類。其中，公有鏈的開放水平最高，公眾均具有參與其中的資格，而私有鏈則面向特定群體，權限較為集中。2.特征區(qū)塊鏈具有安全可信、去中心化、集體維護以及時序性強等諸多優(yōu)勢。區(qū)塊鏈主要有三種：公有鏈、私有鏈和聯盟鏈，其中公有鏈具體指的是人人都可以參與，對所有人處于開放的狀態(tài)；私有鏈只對單獨的實體或者個體開放；聯盟鏈只對某個特定的組織團隊開放。3.9智能建造與區(qū)塊鏈技術3.區(qū)塊鏈技術在智能建造中的具體應用（1）建筑設備物聯網系統(tǒng)隨著物聯網概念的出現以及智慧城市如火如荼地開展，具有＂網格拓撲、融合計算、分布式智能、可軟件定義、全自動控制、應用即服務”等特征的物聯網滲透到了各行各業(yè)，推動著傳統(tǒng)產業(yè)的技術升級和改造。（2）基于區(qū)塊鏈技術的消防設施物聯網系統(tǒng)消防設施物聯網系統(tǒng)是通過信息感知設備，按消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)約定的協(xié)議，連接物、人、系統(tǒng)和信息資源，將數據動態(tài)上傳至信息運行中心；把消防設施與互聯網進行信息交換，實現將實體和虛擬世界的信息進行交換處理從而做出反應的智能服務系統(tǒng)。（3）基于區(qū)塊鏈技術的安防設備物聯網系統(tǒng)近年來，物聯網、大數據、人工智能等技術已經越來越多地運用在安防系統(tǒng)中。把區(qū)塊鏈技術應用在安防物聯網，主要是采用分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等區(qū)塊鏈的新型模式，通過這些技術，能提高安防系統(tǒng)的安全性、優(yōu)化安防布線的架構、增強系統(tǒng)設備的兼容性、對人工智能和邊緣計算在安防系統(tǒng)的運用提供更好的基礎。3.10智能建造與人工智能技術智能建造相較于傳統(tǒng)的建造形式，可以減少勞動力的使用。通過人工智能技術，包含了機器人、圖像識別、語言識別等部分，在應用的過程中，可根據系統(tǒng)設定模擬人類的思維與思考方式，高端的智能化設備可模擬人類思考，甚至某些方面表現十分突出。1.概念人工智能技術又叫作AI技術，該技術在投入使用之后，能實現智能化模擬、延伸與擴展方法與技術系統(tǒng)。人工智能需充分了解智能技術的本質，從而研發(fā)應用的先進智能設備，并且能表現出與人類比較相似的反應。3.10智能建造與人工智能技術2.人工智能技術在智能建造中應用

人工智能技術從無到有，逐步發(fā)展成熟，其所應用的范圍在逐步擴大，在未來發(fā)展中，人工智能技術會應用到人類生活的方方面面中，會極大地促進人類社會的全面發(fā)展。

人工智能作為一種新興的邊緣學科，屬于交叉學科，具體以機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)、智能決策支持系統(tǒng)等作為主要研究內容，而且隨著技術的快速發(fā)展，當前在各個領域有著廣泛的應用。將人工智能與建筑相結合，打造智能運維系統(tǒng)，使人工智能能夠走入人們的日常生活?；谌斯ぶ悄芗夹g可實現：對智能設備協(xié)調性和穩(wěn)定性的有效維護模塊結構化及集成控制智能運維智能決策支持系統(tǒng)基于算法識別對現場工人行為的分析和施工的優(yōu)化3.11智能建造與虛擬現實技術

虛擬現實技術發(fā)揮其可視化與交互性的優(yōu)勢，使智能建造更加形象、具體。通過虛擬的、無障礙的交流共享空間簡化建筑設計流程,提高建筑施工精度,而且兼顧用戶的臨場體驗,在智能建造方面有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.概念虛擬現實系統(tǒng)即虛擬現實平臺（VR）技術，使人通過適當裝置對虛擬環(huán)境進行交互，從而獲得身臨其境的感覺。隨著建筑設計模擬需求的不斷升級，其在建筑設計領域的應用前景頗為巨大。虛擬現實系統(tǒng)硬件構成系統(tǒng)的物理設備，其主要設計包含中央處理器、存儲器、建模設備、三維視覺顯示設備、聲音設備及交互設備3.11智能建造與虛擬現實技術2.虛擬現實技術在智能建造中應用

虛擬現實技術在土木工程設計、規(guī)劃、成本計算、工程測量等環(huán)節(jié)的應用，可以通過三維模型的建立，直觀的呈現土木工程的整體結構和土木工程環(huán)境等，這給土木工程工作人員的工作帶來了很大便利，并且大大提高了工作人員的工作效率，其通?？梢栽谳^短的時間內就順利完成自身的工作。并且，虛擬現實技術在土木工程中的應用，還可以讓客戶直觀看到整個土木工程的概況，給客戶帶去更加生動、直觀的感受，這樣更加有助于獲得客戶的認可和滿意，這對建筑企業(yè)良好企業(yè)形象的建立十分有利。由此可見，虛擬現實技術在土木工程中的應用具有較多的優(yōu)勢，建筑企業(yè)應該全面的認識到應用虛擬現實技術的重要性，并提高對該項技術應用的重視程度，從而實現土木工程技術水平的提高。虛擬現實技術的特征3.12智能建造與RFID技術射頻識別（RFID）是RadioFrequencyIdentification的縮寫。其原理為閱讀器與標簽之間進行非接觸式的數據通信，達到識別目標的目的。RFID的應用非常廣泛，典型應用有動物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產線自動化、物料管理。RFID是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數據交換的目的?；贐IM的RFID技術在智能建筑施工中的裝備管理系統(tǒng)中的應用：RFID技術裝備管理系統(tǒng)中，在BIM對施工場地建構模型的前提下，通過對施工中建材用料設計標簽，對實體裝備進行編碼，將編碼輸入到電子標簽中，從而動態(tài)的監(jiān)管裝備的信息狀態(tài)。將建材用料類別、數量、材質、位置等信息數據存儲在后臺數據庫中，通過信息處理來實現信息處理系統(tǒng)識別、傳遞、查詢，實現裝備的精細化以及建筑施工全過程管理。3.133D打印技術1.發(fā)展過程3D打印技術起源于19世紀末的美國，至今已有百年歷史，如圖3-21所示。起初，因為技術存在缺陷并且造價過于昂貴，并沒有發(fā)展和推廣。直至20世紀90年代，美國科學家CharlesHull于1986年開發(fā)了第一臺商業(yè)3D打印機（見圖3-22），該項技術才開始慢慢被人們所認知，就此，3D打印技術的市場被正式打開。緊接著麻省理工學院于1993年獲得了3D印刷技術的專利。2013年美國完成了世界上第一個3D打印建筑架構，至此，3D打印技術開始在各領域被廣泛應用，并且在建筑方面也體現出比傳統(tǒng)建筑方法的先進之處。3D打印技術發(fā)展第一臺商業(yè)3D打印機3.133D打印技術3.13.2

國內外應用現狀(1)國外發(fā)展現狀國外的3D打印技術到現在已發(fā)展30多年，“輪廓工藝”打印技術、“D-Shape”工藝、3D混凝土打印技術現在都較為成熟。以高設備擁有量最多的美國為首，許多國家都已經認識到這個被稱為第三次工業(yè)革命標志的技術對于工業(yè)乃至整個國家的發(fā)展都十分重要。3D打印在建筑領域也日漸成熟，由荷蘭建筑師簡加普·魯基森納設計的“莫比烏斯環(huán)屋”就是運用打印而建成的，以及迪拜推出了宏大的3D打印戰(zhàn)略計劃，計劃2025年前25%新建筑都均由3D打印技術建造。(2)國內發(fā)展現狀住建部發(fā)布《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，規(guī)定“積極開展建筑業(yè)3D打印設備及材料的研究。結合BIM技術應用，探索3D打印技術運用于建筑物品、構件生產，開展示范應用”。3D打印混凝土建筑目前在國內還處于起步階段，國內高校、研究院聯合建筑單位正在研制和開發(fā)3D打印建筑技術，從建造邏輯、結構形式、建造技術方面與傳統(tǒng)建造方式進行對比，理論上分析論證了3D打印建筑技術的可行性和應用趨勢。3.133D打印技術3.13.3應用價值①較低的成本。打印建筑構件可有效避免材料存儲成本，也可充分利用建筑垃圾等，形成資源循環(huán)利用；3D打印建筑工期短，所需的勞動力少，勞工成本低。②塑形能力強。適合異形混凝土構件的建造，可以實現中空、鏤空制作，實現傳統(tǒng)技術無法實現的形狀。③環(huán)保性強。構件提前預制，建筑安裝工程產生的建筑垃圾和灰塵等比傳統(tǒng)方法少。（2）應用①混凝土3D打印技術除了打印一般房屋建筑的用途外，另外一個潛在的應用途徑就是打印特殊形狀的市政公共設施、景觀部品，甚至是大型的混凝土雕塑輪廓②3D打印房屋。③3D打印橋梁主體結構及輔助構件。④3D打印異型小品構件。(1)3D打印在建筑行業(yè)的應用有很多優(yōu)點3.14三維激光掃描技術3.14.1國內外應用現狀三維激光掃描技術的應用依賴于三維激光掃描儀。自該儀器誕生之日起,發(fā)達國家便開始青睞于此。目前,美國、德國、加拿大和日本等國幾十家高精技術公司對三維激光掃描技術的開發(fā)研究,已形成了規(guī)模較大的產業(yè),其產品在速度、精度、易操作性等方面已經達到了較高的水平。(1)大型土木工程測量主要針對道路、橋梁、隧道、地下坑道等土木工程，獲取施工前的局部精細地形圖，為工程前期的勘測設計提供支持，建立施工過程中和竣工后對象的三維模型，對施工進行指導和質量控制，并可以作為數字文檔資料。(2)復雜工業(yè)設備、高壓輸電線路測量復雜工業(yè)設備管線林立、縱橫交錯，對其進行規(guī)劃、拆遷以及改造，用傳統(tǒng)的測量方法效率低下，而利用地面三維激光掃描技術，就可以高效精確的生成設備的3D模型(3)地質應用在國內,地質方面的應用主要有：地質調查、地質編錄、地質環(huán)境監(jiān)測、邊坡安全檢測、地質露頭研究和地質裂縫研究等。(1)國外研究現狀(2)在國內中的應用3.14三維激光掃描技術3.14.2應用價值①建筑制圖：利用三維激光掃描可獲得對象的點云數據，目前主要有兩種用點云數據制圖的方法，第一種是根據點云數據生成正射影像，再根據正射影像繪制建筑平立剖面圖。②古建筑資料存檔：我國的歷史建筑在世界上獨一無二且極具特色，但隨著自然侵蝕和人為破壞等，已有大量古建筑隨著時間而消失，這將是文化遺產研究方面的一大損失，為了保護這些建筑，可利用三維激光掃描技術將其空間數據收集，建立檔案，以方便未來的修復和重建。③構建數字實體模型：隨著信息化工程和BIM的發(fā)展，如今需要一種精確的方法檢測施工質量和施工精度，從而減少施工時間和保證建筑的安全性。④建筑變形分析：三維激光掃描儀能夠快速、便捷地對建筑物進行全方位的測量，通過收集和比較不同時間點的建筑三維點云數據，不需接觸建筑就可以反映建筑的微小變形。⑤建筑設計與3D打?。憾呖赏昝楞暯?，使用三維激光掃描技術構建數字模型，再利用3D打印技術將數字模型實體化，方便展示與參考。3.15數字測繪技術數字測繪技術與傳統(tǒng)測繪技術相比更具優(yōu)勢，建筑、交通、水利等應用傳統(tǒng)測繪技術的情況較為多見。伴隨現代化科學技術的發(fā)展，智能技術逐漸與測繪結合在一起，形成了數字測繪技術。數字測繪和現代測量技術在建筑工程測量中得到了更為廣泛的應用，該技術使得建筑工程測量應用服務逐漸完善，可滿足建筑行業(yè)發(fā)展的高要求。

數字測繪現代測量技術涉及GPS、GIS和遙感技術、地面測量技術和攝影測量技術等。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術3.15數字測繪技術3.15.1應用價值（1）關于數字化測繪技術的具體應用①建筑項目可通過使用數字地圖和大地測量技術，以數字方式達到處理原始工程圖的效果，確保加工質量，控制建筑成本并顯著提高工作效率，最終的成圖效果更好，可以在設備上掃描和處理數字地圖，以盡快滿足建筑需求。②數字化地形處理數字化測繪技術也可以應用于數字地形處理，這種測量方法能夠解決各種測量任務。每種測量和制圖方法都有自己的優(yōu)勢和特征，可以相互補充，從而獲得更加準確的工程測量效果。③勘探應用在現代工程和地質研究中，RTK技術的使用非常普遍，并且在促進地圖技術的發(fā)展中起著重要作用。將數字測繪和大地測量技術應用到工程和地質研究中，可以體現出高精度和便利性的優(yōu)勢，并確保大地測量工作的有效實施。④制圖技術的應用數字制圖和大地測量技術可以使用適當的建模軟件，確保各種測量數據滿足建筑要求。數字地圖技術使專業(yè)人員可以分析和歸類工程勘測期間發(fā)生的現象，從而降低發(fā)生安全事故的可能性。3.15數字測繪技術（2）數字測繪技術作用①用現代數字測繪技術進行測量，所有的讀數誤差都能被消除，避免了誤差的大量累積帶來的精度影響，更能夠避免記錄和讀數產生的錯誤，因此精度得到了保證，實現了質變。②豐富的圖形信息使得測量結果更加直觀的展示，進一步降低了對于測繪人員的要求，簡化了工作難度，提升了工作效率③自動化程度更高，節(jié)約人力物力數字測繪技術的應用，借助數字化儀器進行測量，不僅僅在精度上得到了提升，而且相應自動化程度也在不斷地提高。④數字化測繪技術的測繪結果，直接保存在計算機當中，隨著移動存儲和云存儲技術的不斷升級，測量結果可以實時傳遞到網絡數據庫當中，即便測繪的儀器、處理數據的計算機發(fā)生了故障，數據仍然不會丟失3.16建筑機器人技術3.16.1國內外應用現狀（1）日本清水株式會社于20世紀80年代首次研發(fā)出世界上第一臺建筑機器人,即SSR-1的耐火材料噴涂機器人。之后幾十年內,建筑機器人備受世界各國重視,并得到快速發(fā)展,在工程中獲得一定程度應用。根據建筑機器人使用功能不同,可分為墻體施工機器人、裝修機器人、維護建筑機器人、救援建筑機器人、3D打印建筑機器人等五類懸掛式墻體施工機器人①墻體施工機器人HadrianX型墻體施工機器人3.16建筑機器人技術外墻自動噴漆機器人②裝修建筑機器人可重構模塊化外墻體清洗機器人③維護建筑機器人④救援建筑機器人。Kenaf型履帶式機器人以及Quince型履帶式機器人⑤3D打印建筑機器人DCP型3D打印建筑機器人3D打印AI機器人3.16建筑機器人技術

國內三一集團的拆/布模機器人抹平機器人通過標準網關對物聯網監(jiān)測數據進行轉譯，同時將BIM與IOT聯動映射，實現建筑靜態(tài)資產與動態(tài)資產交互。思考題與習題：1.如今的智能建造發(fā)展有哪些技術背景？2.簡述BIM的含義及其在智能建造中的應用。3.簡述GIS的含義及其在智能建造中的應用。4.什么是物聯網，在智能建造中的應用有哪些？5.數字孿生技術是怎樣運用到建造過程中？6.簡述云計算內容以及其特點。7.簡述大數據內容以及其特點。8.5G技術有哪些特點以及優(yōu)勢？9.3D打印的應用價值有哪些？10.三維激光掃描技術與數字測繪技術有哪些優(yōu)點？第4章

智能建造系統(tǒng)4.1智能建造系統(tǒng)架構4.2數字建筑平臺4.3智能建造執(zhí)行系統(tǒng)4.1智能建造系統(tǒng)架構智能建造系統(tǒng)依附于數字建筑平臺來架構，實現全方位全過程的智能化。全方位是指建設方、設計方制造廠商、供應商、施工方、和運營方等全員參與；全過程是指設計、采購、制造、建造、交付、以及運維的項目建設全過程；實現智能化是指運用智能設計、數字供采、智能生產、數字施工、數字交付、智慧運維等手段來實現智能建造。數字建筑平臺4.1智能建造系統(tǒng)架構

在智能建造系統(tǒng)中，建造階段可分為智能規(guī)劃與設計、智能裝備與施工、智能設備與防災、智能運維與服務四大模塊：（1）智能規(guī)劃與設計：即憑借人工智能、數學優(yōu)化，以計算機模擬人腦進行滿足用戶友好與特質需求的智能型城市規(guī)劃和建筑設計。（2）智能裝備與施工：即憑借重載機器人、3D打印和柔性制造系統(tǒng)研發(fā)，使建筑施工從勞動密集型向技術密集型轉化。（3）智能設施與防災：即憑借智能傳感設備、自我修復材料研發(fā)，實現智能家居、智能基礎設施、智慧城市運行與防災。（4）智能運維與服務：即憑借智能傳感、大數據、云計算、物聯網等技術集成與研發(fā)，實現單體建筑和城市基礎設施的全壽命智能運維管理。4.2數字建筑平臺

4.2.1數字建筑平臺的定義與內涵數字建筑平臺將是賦能產業(yè)轉型升級的新動能，通過數字建筑平臺在數字世界中進行全數字化的虛擬設計與建造，再通過工業(yè)化的建造方式在物理世界中建造出實體建筑。

通過數字建筑平臺的賦能，工程項目的建造方式將經歷從實體建造向“虛擬建造+實體建造”的轉變。這一轉變可以通過數字孿生來實現。數字孿生是一種新興的現代化信息技術，將物理對象以數字化方式在虛擬空間呈現，模擬其在現實環(huán)境中的行為特征。數字建筑平臺4.2數字建筑平臺4.2.2數字建筑平臺的事理邏輯數字建筑平臺作為建筑產業(yè)的互聯網平臺，將構筑起支撐產業(yè)數字化轉型的“新基建”。它貫穿工程項目全過程，升級產業(yè)全要素，連接工程項目全參與方，提供虛擬建造服務和虛實結合的孿生建造服務，系統(tǒng)性地實現全產業(yè)鏈的資源優(yōu)化配置，實現生產效率最大化，賦能產業(yè)鏈各方，實現讓每一個工程項目成功的產業(yè)目標。在智能設計領域，衍生式智能設計有別于傳統(tǒng)建筑設計“設計師方案構想+計算機輔助表達”的人機交互設計模式。通過人工智能、云計算和大數據技術，計算機自動探索解決方案的所有可能排列，快速生成設計備選方案.在智能施工領域，在數字化設計模型基礎上，附加工程建造所需的工藝工法、定額、工料等附加信息，形成智能化的施工信息模型。在智能運維領域，擁有著數字化的健康建筑分析，實現建筑性能更佳。健康建筑是在綠色建筑的基礎上發(fā)展起來的建筑理念，與綠色建筑注重“設施設備的節(jié)能低碳”相比，健康建筑更加關注“使用者以人為本的舒適健康”需求。利用數字技術可以在設計階段對建筑健康空間進行模擬優(yōu)化，在運維階段進行數據驅動的智能運維管理。4.2數字建筑平臺4.2.3數字建筑平臺的主要特征連接基于工程物聯網的萬物互聯。數字建筑平臺以工程項目為中心，通過工程物聯網構建起“人、機、料、法、環(huán)”等工程項目全要素的實時在線.協(xié)同數智項目為核心的多邊網絡協(xié)同。產業(yè)鏈各方通過平臺協(xié)同完成建筑的設計、采購、建造和運維，系統(tǒng)性地實現全產業(yè)鏈的資源優(yōu)化配置。數據驅動的智能服務。數字建筑平臺將成為工程項目的智慧大腦和調度中心，通過部署物聯網設備和現場作業(yè)各類應用系統(tǒng)，實現對項目生產對象全過程、全要素的感知與識別，通過“數據+算法”提供模擬推演、智能調度、風險防控、智能決策等智能化服務。數字建筑平臺的主要特征表現為：連接+協(xié)同+數智4.2數字建筑平臺4.2.4數字建筑平臺的架構體系數字建筑平臺架構體系是基于BIM和信息集成技術，結合物聯網智能硬件實時采集工程相關數據信息，按照從物理感知層、網絡層、數據層、算法層、平臺層到功能層的順序搭建而成。數字建筑平臺的架構體系4.3智能建造執(zhí)行系統(tǒng)

智能建造執(zhí)行系統(tǒng)是指智能建造的實現機理，前國內逐步重視BIM技術的應用，但是并沒有改變國內基本的建筑行業(yè)狀況，業(yè)主、設計院和施工方的信息傳遞均以傳統(tǒng)方式為主。建筑行業(yè)內主要以圖紙為媒介進行信息交流傳遞，而BIM則依托信息模型和信息應用技術平臺進行信息傳遞。在此背景下，數字建筑平臺通過建立統(tǒng)一標準、統(tǒng)一平臺和統(tǒng)一管理，依托BIM技術和信息技術，打通項目設計、生產、運輸、施工、運維、監(jiān)管全過程，實現建造產業(yè)“標準化、產業(yè)化、集成化、智能化”目標。裝配式建筑全產業(yè)鏈智能建造平臺4.3智能建造執(zhí)行系統(tǒng)

4.3.1智能建造執(zhí)行系統(tǒng)概述

作為智能建造概念的實現形式，智能建造執(zhí)行系統(tǒng)是一種基于“信息－物理”融合的智能系統(tǒng)，通過物理施工進程與信息計算進程的循環(huán)反饋機制實現兩者之間的深度集成與實時交互，形成“狀態(tài)監(jiān)控－實時分析－優(yōu)化決策－精準控制”的閉環(huán)體系，進而解決項目建造過程中的復雜性與不確定性問題，提高建造資源的配置效率，實現建造過程的動態(tài)優(yōu)化機制。通過對智能建造執(zhí)行系統(tǒng)的架構、功能及應用進行梳理，闡明智能建造的實現機理。智能建造執(zhí)行系統(tǒng)的架構可以從總體功能架構和技術架構兩個維度展開；智能建造執(zhí)行系統(tǒng)的主要功能為泛在連接、數字孿生、面向服務；主要應用則體現在高度集成化、實時分析（系統(tǒng)自治）、數據運營（數據驅動）。4.3智能建造執(zhí)行系統(tǒng)4.3.2智能建造執(zhí)行系統(tǒng)架構及主要功能智能建造執(zhí)行系統(tǒng)總體功能架構通過建立智能建造系統(tǒng)通用體系結構，以明確系統(tǒng)的基本功能框架、各類組件及其依賴關系、交互機制與約束條件等，為設計開發(fā)面向不同工程類型的智能建造系統(tǒng)提供理論依據。智能建造執(zhí)行系統(tǒng)技術架構智能建造系統(tǒng)的技術架構建立在物聯網、云計算、BIM、大數據以及面向服務架構等技術的基礎上，形成一個高度集成的信息物理系統(tǒng)。智能建造系統(tǒng)體系結構基本特征分析智能建造系統(tǒng)體系結構的主要功能可以概括為“泛在連接、數字孿生、數據驅動、面向服務、系統(tǒng)自治”五個方面。4.3智能建造執(zhí)行系統(tǒng)4.3.3智能建造執(zhí)行系統(tǒng)應用

智能建造系統(tǒng)是當今先進的網絡技術、計算機技術、通信技術、控制技術和數據處理技術等多項技術為基礎，以現代化建筑經營管理模式為手段，以實現安全、穩(wěn)定、高效和集約式管理為目的的綜合管理體系。智能建造執(zhí)行系統(tǒng)的應用體現在：高度集成化、實時分析（系統(tǒng)自治）和數據運營（數據驅動）。1.智能高度集成化需集成應用新技術開發(fā)智能化系統(tǒng)建筑工程最顯著的特性是建造場地的流動性、產品的單件性和多樣性。近年來，以物聯網、大數據、云計算、人工智能為代表的新興技術正日益廣泛地被應用于智慧工地建設，但它們目前仍局限于碎片化地解決特定工程問題，如何將其整合到高度集成的框架體系中，以提高整體施工組織能力是一個有待解決的難題。2.智能實時分析：智能建造在智能分析時擁有著系統(tǒng)自治的應用方向。所謂系統(tǒng)自治是指智能系統(tǒng)獨立協(xié)調各子系統(tǒng)完成相應功能，并能夠根據環(huán)境變化而做出相應的反應，即實現系統(tǒng)的自組織與自適應能力。4.3智能建造執(zhí)行系統(tǒng)數據驅動決策支持機制資源-任務多智能體協(xié)同機制平臺內嵌多種規(guī)則比對及聯動控制邏輯，能實現實時預警提醒及聯動控制、維保工單追蹤、建筑能耗實時管控。詳見圖5智能建造平臺精準執(zhí)行模式思考題與習題：1.智能建造系統(tǒng)包括什么？2.智能建造的四大模塊是什么？3.工程項目建造方式如何實現從實體建造向“虛擬建造+實體建造”的轉變？4.數字建筑平臺的事理邏輯是什么？5.簡述數字建筑平臺的主要特征。6.數字建筑平臺架構體系是如何搭建的？7.簡述智能建造執(zhí)行系統(tǒng)。8.平臺的數字化建造主要體現在哪些方面？第5章

智能建造與全生命周期的目標規(guī)劃5.1智能建造預期效果5.2建造過程的動態(tài)感知5.3建造過程的智能診斷5.4建造過程的科學預測5.5建造過程的精準執(zhí)行5.1智能建造預期效果近年來，以建筑信息模型BIM、物聯網、大數據與云計算為代表的新一代信息技術與人工智能技術正在逐步應用到建筑施工行業(yè)物聯網技術提高了建造過程的可追溯性，應用于施工進度、質量、安全及環(huán)保監(jiān)控，當發(fā)生異?；驍_動時得到實時反饋。智能建造的內涵不僅包括智能科學技術在建筑業(yè)的集成應用，并且涵蓋了在此基礎上對生產組織方式的提升，通過智能技術實現建造過程中計劃、執(zhí)行、監(jiān)控與優(yōu)化的迭代循環(huán)，從而提高施工組織管理與決策能力。智能建造是設計、生產、施工一體化的建造體系，是建造新思維、新技術和新模式的集成創(chuàng)新，是建造方式的深刻變革。智能建造全生命周期架構5.1智能建造預期效果在設計階段應用BIM技術，彌補了2D圖紙的缺陷，建筑設計單位根據BIM可視化優(yōu)勢進行分析和驗證，顯著提升了方案設計的合理性和科學性。在施工