袁海天

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東分公司）

1 引言

2013年，德國(guó)首先提出“工業(yè)4.0”的概念：人們將迎來(lái)以信息物理融合系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命?！皺C(jī)器自組織”要求機(jī)器不但智能，還要能溝通和協(xié)調(diào)。作為與工業(yè)聯(lián)系最為緊密的建筑業(yè)，高度智慧的建筑建造必將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)[1]。

2 智慧建造相關(guān)概念

智慧建造是智慧城市、智能建筑發(fā)展的拓展和外延，指在建筑建造過(guò)程中利用智能技術(shù)及數(shù)字信息技術(shù)，通過(guò)搭建和應(yīng)用智能化系統(tǒng)，提高建筑建造的智慧化水平；在減少人為操作的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)安全建造，節(jié)約建造成本、提高建筑質(zhì)量。

智慧建造以智能技術(shù)及數(shù)字信息技術(shù)為抓手進(jìn)行架構(gòu)：感知層，物聯(lián)網(wǎng)、定位技術(shù)；傳輸層，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)；分析層，數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)和移動(dòng)終端、觸摸終端等技術(shù)；記憶層，BIM、GIS等技術(shù)。此外，還有三維激光掃描、三維打印、機(jī)器人等技術(shù)。這些技術(shù)的綜合利用使智能化系統(tǒng)具有靈敏感知、高速傳輸、精準(zhǔn)識(shí)別、快速分析、優(yōu)化決策、自動(dòng)控制、替代作業(yè)等特征[2]。

智慧建造的應(yīng)用主要有智慧組織、智慧設(shè)計(jì)、智慧制造和智慧施工。本文結(jié)合具體實(shí)踐項(xiàng)目，重點(diǎn)介紹建筑工程項(xiàng)目的智慧施工。智慧施工可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量施工、安全施工以及高效施工。

3 裝配式建筑智慧建造具體實(shí)踐和應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

南京百水工業(yè)園保障房一期項(xiàng)目是南京市“十三五”規(guī)劃建設(shè)首個(gè)開(kāi)工的重點(diǎn)保障房工程，項(xiàng)目位于南京市棲霞區(qū)，建筑面積28.7萬(wàn)m2，包括19棟高層住宅及地下車(chē)庫(kù)、4棟單體商業(yè)樓，配套設(shè)施有6個(gè)配電房以及門(mén)衛(wèi)房。其中，19棟高層住宅樓均為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.2 智慧建造應(yīng)用

本項(xiàng)目首先搭建了智慧工地?cái)?shù)字項(xiàng)目管理平臺(tái)，將項(xiàng)目信息集成匯總，包括項(xiàng)目概況、BIM建造、安全管理、勞務(wù)管理、質(zhì)量管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)、物料管理等內(nèi)容，便于管理、方便查閱。具體應(yīng)用有爬架荷載的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、消防水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、BIM模型的構(gòu)建等。

3.2.1 爬架荷載實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

傳統(tǒng)爬架通過(guò)WiFi局域網(wǎng)控制爬架的升降，不能遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爬架系統(tǒng)的荷載情況，此系統(tǒng)有一定的局限性。隨著距離的增大，管理人員接收到的信號(hào)會(huì)逐漸減弱，甚至不能接收到信號(hào)。

爬架智能監(jiān)測(cè)方案基于NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用感知化、互聯(lián)化、智能化的手段，全天24h監(jiān)測(cè)各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳至智能設(shè)備管理平臺(tái)（見(jiàn)圖1）。監(jiān)測(cè)到預(yù)警信息時(shí)，系統(tǒng)可通過(guò)電話、短信、移動(dòng)端等多種方式分級(jí)別、分權(quán)限實(shí)時(shí)推送給管理人員和相關(guān)主管部門(mén)。利用“感、傳、知、用”等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，綜合RFID、無(wú)線傳感等技術(shù)，為監(jiān)測(cè)爬架荷載提供技術(shù)支撐。本項(xiàng)目所用智能爬架控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由重力傳感器、NB-LOT信號(hào)數(shù)據(jù)線、物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)、手機(jī)app系統(tǒng)組成。在超極限荷載狀態(tài)下保護(hù)停機(jī)，整體升降過(guò)程中超15%、30%動(dòng)態(tài)荷載警示及停機(jī)保護(hù)，并在手機(jī)app中用不同的顏色加以區(qū)分。

圖1 爬架智能監(jiān)測(cè)方案

3.2.2 消防水系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)方案

消防水系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于NBIoT/LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用感知化、互聯(lián)化、智能化的手段，全天24h對(duì)消防水系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力、閥門(mén)開(kāi)關(guān)、水箱液位、消火栓水壓和位置進(jìn)行智能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳至消防水系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可解決管網(wǎng)無(wú)水或欠壓、管道堵塞、管道破裂、閥門(mén)誤關(guān)閉、消火栓被破壞、設(shè)備運(yùn)行故障等狀況出現(xiàn)時(shí)無(wú)法監(jiān)管的問(wèn)題，使消防設(shè)備狀態(tài)可直觀展現(xiàn)，提高救火效率，規(guī)避事故風(fēng)險(xiǎn)，降低管理成本，為消防安全監(jiān)控管理提供高效輔助手段（見(jiàn)圖2）。

圖2 消防水系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

此方案的優(yōu)點(diǎn)：

①消除消防安全隱患，解決了人工巡檢和攝像頭無(wú)法監(jiān)測(cè)消防管網(wǎng)管道內(nèi)部壓力的問(wèn)題，從根本上保障了消防水系統(tǒng)的可用性；

②降低設(shè)備被盜風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)對(duì)消火栓等設(shè)備定位和狀態(tài)的及時(shí)報(bào)警，有效防止消防器材被盜；

③構(gòu)建消防責(zé)任體系；

④快速覆蓋消防盲點(diǎn)。

3.2.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)圍擋噴淋系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，揚(yáng)塵值超過(guò)允許范圍會(huì)發(fā)出預(yù)警通知，同時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟圍擋噴淋裝置，有效降塵、節(jié)約用水，符合綠色施工的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.4 BIM技術(shù)

1）工程施工進(jìn)度模擬

通過(guò)軟件建立建筑、結(jié)構(gòu)的BIM模型與施工進(jìn)度相關(guān)文件，對(duì)施工過(guò)程與施工場(chǎng)地布置情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，直觀整個(gè)施工過(guò)程，并進(jìn)行可視化管理，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了4D施工進(jìn)度模擬的目標(biāo)。

2）預(yù)制構(gòu)件拼裝精細(xì)化

為達(dá)到構(gòu)件整體拼裝的嚴(yán)密性，避免因累計(jì)誤差超過(guò)允許偏差值而使后續(xù)構(gòu)件無(wú)法正常吊裝就位等問(wèn)題的出現(xiàn)，構(gòu)件排產(chǎn)前通過(guò)3D實(shí)體模型進(jìn)行圖紙深化，對(duì)預(yù)拼裝、結(jié)構(gòu)沖突等問(wèn)題進(jìn)行預(yù)警。

3）機(jī)電管線碰撞分析

通過(guò)建立BIM模型，在施工前期進(jìn)行管線碰撞檢查、優(yōu)化原有圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、提高圖紙閱讀效率。同時(shí)，運(yùn)用BIM技術(shù)交底，形象直觀，能有效指導(dǎo)后續(xù)施工，達(dá)到管線綜合的優(yōu)化布置。

3.2.5 地坪研磨施工機(jī)器人

本項(xiàng)目通過(guò)使用地坪研磨施工機(jī)器人，解決人工地坪磨平效率低、耗費(fèi)高、標(biāo)準(zhǔn)化程度低的問(wèn)題，同時(shí)也保證了施工的安全性，減少揚(yáng)塵。

3.2.6 生活區(qū)智能防火方案

生活區(qū)智能防火解決方案基于NBIoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用感知化、互聯(lián)化、智能化的手段，全天24h監(jiān)測(cè)各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳至家庭消防智能設(shè)備管理平臺(tái)，為生活區(qū)消防管理難點(diǎn)區(qū)域提供火災(zāi)監(jiān)控及預(yù)警的有效輔助手段。監(jiān)測(cè)到預(yù)警信息時(shí)，系統(tǒng)可通過(guò)電話、短信、移動(dòng)端等多種方式分級(jí)別、分權(quán)限實(shí)時(shí)推送給業(yè)主和相關(guān)主管部門(mén)。

此方案的優(yōu)點(diǎn)：①消除消防安全隱患，全面降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；②完善消防報(bào)警機(jī)制，使消防管理便捷。

3.2.7 安全教育體驗(yàn)區(qū)

設(shè)置BIM-VR安全教育體驗(yàn)區(qū)，VR技術(shù)融合3D影像投影技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的隱患排查、消防滅火等進(jìn)行體驗(yàn)，做到沉浸式感受，讓施工人員更直觀了解當(dāng)事故發(fā)生時(shí)如何處理，時(shí)刻銘記安全第一。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然智慧建造是近幾年才出現(xiàn)的理念，但隨著物聯(lián)網(wǎng)、BIM等信息技術(shù)的高速發(fā)展、推廣和應(yīng)用，已經(jīng)在部分工程項(xiàng)目中取得了成功經(jīng)驗(yàn)。