劉二虎 王鵬洲 徐濤 趙琛

中國建筑第四工程局有限公司 廣東 廣州 510000

1 研究背景

智能建造是一種新型的、智能化的建造方式，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等高科技技術(shù)應(yīng)用于建筑建造的各個階段，從而實(shí)現(xiàn)智能化、智能聯(lián)網(wǎng)、精益生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。在當(dāng)前快速發(fā)展的信息化時代，智能建造成為了新建筑技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)和未來發(fā)展的趨勢。實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵在于智能技術(shù)的應(yīng)用，尤其是人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，必須將智能技術(shù)與建筑工程的傳統(tǒng)方式相結(jié)合，從而提高效率、降低成本，并實(shí)現(xiàn)建筑工程的質(zhì)量控制。

2 智能建造的概念界定

2.1 智能建造的特點(diǎn)

智能建造作為新一代建筑業(yè)發(fā)展趨勢，具有多種特點(diǎn)。首先，智能建造是基于數(shù)字化和信息化技術(shù)的建造方式，采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬仿真等現(xiàn)代技術(shù)手段。其次，智能建造具備高度集成性和協(xié)同性，具有較強(qiáng)的生產(chǎn)與管理創(chuàng)新能力。此外，智能建造還具有快速、靈活、可重復(fù)性、可持續(xù)性等特點(diǎn)，能夠滿足不同需求和多元化市場的應(yīng)用要求[1]。智能建造的快速性體現(xiàn)在建筑工程建造周期明顯縮短，檢測和驗(yàn)收時間大幅縮短，提高了工程建設(shè)效率，降低了建設(shè)成本。靈活性則表現(xiàn)在智能建造過程中具有多元化的建造方式，能夠?yàn)榻ㄖI(yè)提供更靈活的應(yīng)對策略，滿足不同層次客戶的需求。在可重復(fù)性方面，智能建造采用現(xiàn)代化管理方式，對建筑建造中的每一個環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的質(zhì)量控制，從而保證了建筑質(zhì)量的一致性。最后，智能建造還具有可持續(xù)性，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排、減少建筑廢料產(chǎn)生等可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，具有響應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)等重要意義。綜上所述，智能建造具有多種顯著的特點(diǎn)，因此在未來的建筑業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.2 智能建造的主要內(nèi)容

智能建造是當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，其主要內(nèi)容可以從多個角度進(jìn)行劃分和描述。其中，從技術(shù)應(yīng)用的角度來看，智能建造的主要內(nèi)容可包括以下幾個方面。首先是數(shù)字化建造技術(shù)。數(shù)字化建造技術(shù)是智能建造的核心，其主要包括BIM技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。其中，BIM技術(shù)是當(dāng)前最為重要、應(yīng)用廣泛的數(shù)字化建造技術(shù)，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑設(shè)計(jì)和施工過程中的數(shù)字化管理，還可以對建筑物的運(yùn)營和維護(hù)提供支持。而機(jī)器視覺技術(shù)則可以通過攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器對建筑物進(jìn)行三維掃描和圖像識別，從而實(shí)現(xiàn)對建筑物的自動化檢測和監(jiān)測。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)對建筑物的虛擬仿真和交互式展示，是建筑設(shè)計(jì)、營銷和教育等領(lǐng)域的重要手段[2]。其次是智能施工技術(shù)。智能施工技術(shù)是數(shù)字化建造技術(shù)在施工過程中的具體應(yīng)用，主要包括施工機(jī)器人、智能設(shè)備、云輔助施工等。其中，施工機(jī)器人是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛、最為成熟的智能施工技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對建筑物混凝土施工、墻體構(gòu)建等環(huán)節(jié)的自動化控制，從而提升施工效率和質(zhì)量。智能設(shè)備則可以通過無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場的信息化管理和監(jiān)控。云輔助施工則可以通過互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)對施工流程的協(xié)同和優(yōu)化。最后是智能運(yùn)營技術(shù)。智能運(yùn)營技術(shù)是數(shù)字化建造技術(shù)在建筑物使用階段的具體應(yīng)用，主要包括智能能源管理、智能安全管理、智能維保管理等。其中，智能能源管理可以通過智能傳感器、建筑自控系統(tǒng)等手段實(shí)現(xiàn)對建筑物用電、用水、用氣等能源消耗的實(shí)時監(jiān)測和控制。智能安全管理則可以通過視頻監(jiān)控、人臉識別等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對建筑物的安全風(fēng)險預(yù)警和防范。智能維保管理則可以通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對建筑物設(shè)施和設(shè)備的狀態(tài)、使用壽命等信息的實(shí)時監(jiān)測和管理。這些技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地提高建筑物的安全性、節(jié)能性以及運(yùn)營效率。綜上所述，智能建造的主要內(nèi)容包括數(shù)字化建造技術(shù)、智能施工技術(shù)和智能運(yùn)營技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地提升建筑行業(yè)的發(fā)展水平和建筑物的建設(shè)、使用和維護(hù)質(zhì)量。

3 智能建造的技術(shù)支撐體系

3.1 智能建造的技術(shù)支撐體系模型

智能建造的技術(shù)支撐體系模型是智能建造技術(shù)體系中至關(guān)重要的一部分。通過對該模型的研究，可以更好地理解智能建造技術(shù)的運(yùn)行機(jī)制，從而為智能建造技術(shù)的應(yīng)用提供更好的支撐。該模型可以分為三個基本模塊：感知模塊、決策模塊和執(zhí)行模塊。感知模塊通過各種傳感器來實(shí)現(xiàn)工程信息的采集，如溫度、濕度、壓力等。決策模塊則主要是通過智能算法對感知模塊所采集的信息進(jìn)行分析和判斷，得出最優(yōu)的決策，并通過控制指令傳遞到執(zhí)行模塊。執(zhí)行模塊則對控制指令進(jìn)行執(zhí)行，包括機(jī)械控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等，從而實(shí)現(xiàn)對整個工程建造過程的控制和管理。此外，在模型的應(yīng)用中還可以考慮一些非常重要的要素，如安全性、高效性、靈活性和可靠性等，使智能建造技術(shù)更好地實(shí)現(xiàn)對工程建造的全方位支持和保障?？偟膩碚f，智能建造技術(shù)支撐體系的模型精簡而又不失重要，實(shí)踐證明，采用該模型進(jìn)行智能建造技術(shù)的研究和應(yīng)用，能夠更好地支持和推進(jìn)工程建造自動化、信息化和智能化的發(fā)展，促進(jìn)工程建造效率的提升，實(shí)現(xiàn)對城市建設(shè)的快速發(fā)展以及人民生活的改善。

3.2 智能建造的技術(shù)支撐體系運(yùn)行機(jī)制

智能建造的技術(shù)支撐體系運(yùn)行機(jī)制是指智能建造領(lǐng)域中系統(tǒng)的運(yùn)行和交互過程，包括構(gòu)建、管理、應(yīng)用等環(huán)節(jié)。在智能建造的運(yùn)作中，技術(shù)支撐體系的作用非常重要，因?yàn)樗鼘⒐こ躺芷诘乃须A段有機(jī)地結(jié)合在一起，使整個建造過程更加高效、智能化和可控[3]。首先，智能建造的技術(shù)支撐體系運(yùn)行機(jī)制需要有高效的通訊和信息傳輸機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)不同方面信息的互聯(lián)互通，方便各單位之間的協(xié)作和合作，減少信息傳輸?shù)臅r間和成本。其次，技術(shù)支撐體系需要建立具有強(qiáng)大計(jì)算和分析能力的模型，不斷優(yōu)化模型和算法，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的智能識別、處理和智能決策。在智能建造的運(yùn)作中，智能管理系統(tǒng)是不可或缺的，它具有項(xiàng)目管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、成本管理等多種功能，可實(shí)現(xiàn)對工程生命周期的全面管理，提高管理效率和精度。同時，技術(shù)支撐體系還需要有智能數(shù)據(jù)分析和處理能力，可以通過大數(shù)據(jù)的分析和挖掘，實(shí)現(xiàn)對建筑預(yù)算、設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)的優(yōu)化和升級，為建筑實(shí)現(xiàn)智能化提供加速和支持。在智能建造的支撐體系中，從業(yè)人員的培訓(xùn)和管理不可或缺。需要建立一個系統(tǒng)化的培訓(xùn)機(jī)制，防止錯誤信息的傳遞，提高從業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)和技能水平，提高產(chǎn)品整體品質(zhì)?？傮w而言，智能建造的技術(shù)支撐體系運(yùn)行機(jī)制需要有智能化、信息化、集成化的特點(diǎn)，不斷優(yōu)化更新，確保其能夠適應(yīng)建筑市場的需求和變化，推動建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級。

4 智能建造的應(yīng)用模式

4.1 智能建造在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

智能建造是指在建造過程中采用智能化技術(shù)手段，以提高建造效率、降低建造成本、提升建筑品質(zhì)、提高節(jié)能環(huán)保性能等為目的的建造方法。在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，智能建造的應(yīng)用涉及到建筑設(shè)計(jì)的多個方面。首先，在建筑設(shè)計(jì)的初期，利用BIM技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行三維建模、工程量計(jì)算和材料計(jì)劃，并可以進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)演示，這樣可以節(jié)約建造成本，同時也可以提高設(shè)計(jì)效率和建筑品質(zhì)。其次，在建筑設(shè)計(jì)的實(shí)施過程中，采用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)可以自動化地進(jìn)行建筑元素參數(shù)的計(jì)算和模型生成，從而降低出錯幾率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)各種基于智能算法的建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足建筑設(shè)計(jì)的高效、快速、精細(xì)的要求。此外，智能建造在設(shè)計(jì)領(lǐng)域還體現(xiàn)在對建筑材料的選擇和管理上。通過搭建材料數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地選擇適合的材料，以及為后續(xù)施工、運(yùn)營和維護(hù)做好數(shù)據(jù)儲備和管理。值得注意的是，智能建造在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用還需要涉及到很多關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能建造在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用將會越來越廣泛。

4.2 智能建造在施工管理領(lǐng)域的應(yīng)用

智能建造在施工管理領(lǐng)域的應(yīng)用，是許多建筑企業(yè)關(guān)注的領(lǐng)域之一。目前，許多公司正通過引入智能建造技術(shù)，優(yōu)化施工管理流程，提高施工效率，縮短工期，降低成本，提高施工質(zhì)量。一方面，智能建造技術(shù)在施工管理環(huán)節(jié)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)為：通過智能化的輔助設(shè)備、儀器和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場的自動化、信息化和智能化，并通過實(shí)時數(shù)據(jù)交互和分析，進(jìn)行全面監(jiān)測和管理施工進(jìn)程，從而大大提高施工效率和質(zhì)量。另一方面，智能建造技術(shù)在施工管理環(huán)節(jié)的應(yīng)用，還包括多方面的管理手段和方法，如建立信息化施工管理平臺、引入施工工藝仿真技術(shù)、建立現(xiàn)場協(xié)同管理體系等。其中，信息化施工管理平臺是最常用的手段之一，可以通過信息化手段，實(shí)現(xiàn)施工計(jì)劃的有效制定和執(zhí)行，施工過程的全面監(jiān)控和管理，以及施工質(zhì)量的實(shí)時監(jiān)測和評估。此外，智能建造技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用，還涉及到了數(shù)據(jù)采集和管理，智能機(jī)器人和系統(tǒng)的應(yīng)用，以及智能化施工項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)等等。在未來，隨著智能建造技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用，施工管理的智能化與科學(xué)化將會成為建筑施工行業(yè)的趨勢和重要發(fā)展方向。綜上所述，在當(dāng)前的建筑施工行業(yè)中，智能建造技術(shù)的應(yīng)用帶來了諸多優(yōu)勢，并在施工管理流程中具有重要作用。未來，在建筑施工領(lǐng)域進(jìn)行深度智能化改革，將會改變傳統(tǒng)施工管理模式，推動建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.3 智能建造在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用

智能建造在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用建筑節(jié)能一直是建筑行業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，傳統(tǒng)的建筑節(jié)能技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)今的要求。智能建造技術(shù)作為一種新興技術(shù)，其在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用也成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)在，智能建造技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域，達(dá)到了讓建筑變得更加環(huán)保、舒適、節(jié)能的目的。首先，基于智能建造技術(shù)的建筑節(jié)能控制系統(tǒng)具有通過建筑信息采集、數(shù)據(jù)處理、控制指令輸出等方式對建筑進(jìn)行全方位、精細(xì)化的能耗監(jiān)測和調(diào)控的能力，從而實(shí)現(xiàn)建筑能耗的最優(yōu)化控制。例如，在一座大型商業(yè)綜合體中，建筑物通過感應(yīng)器、溫度探頭、光照傳感器等多種智能化設(shè)備對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，并且建立了智能化的節(jié)能控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時變化，調(diào)整室內(nèi)溫度、照明亮度、空氣質(zhì)量等多項(xiàng)因素，實(shí)現(xiàn)更加舒適、節(jié)能、環(huán)保的室內(nèi)環(huán)境。其次，利用智能建造技術(shù)的建筑外墻保溫系統(tǒng)，在保證建筑外觀美觀的前提下，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的一種有效措施。采用智能建造技術(shù)設(shè)計(jì)的外墻保溫系統(tǒng)可根據(jù)氣候環(huán)境及建筑耐用性的要求，對建筑所采用的保溫材料、保溫厚度、保溫方式、透氣性等建筑細(xì)節(jié)方面進(jìn)行精準(zhǔn)定制，從而實(shí)現(xiàn)保溫隔熱的效果。比如，采用防火耐火、自清潔、抗紫外線的環(huán)保材料，進(jìn)行耐用性和保溫效果的雙重保障，從而實(shí)現(xiàn)了建筑的高效節(jié)能。再次，利用智能建造技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑太陽能、風(fēng)能、水能等可再生資源的利用，是建筑節(jié)能領(lǐng)域的重要手段。以太陽能利用為例，在采用智能建造技術(shù)的建筑中，太陽能電池板可以通過先進(jìn)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對太陽能的最大化利用。建筑物中的太陽能電池板可以通過光敏器件進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，生成電能供建筑物使用。采用智能建造技術(shù)優(yōu)化太陽能供電系統(tǒng)電源管理，能實(shí)現(xiàn)最大化利用可再生能源，從而提高建筑的能源效率。最后，在建筑節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用智能建造技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑信息的數(shù)字化、可視化管理，是達(dá)到節(jié)能目標(biāo)的重要手段。通過智能化的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用等技術(shù)手段，管理人員可以實(shí)時獲取建筑能耗情況、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀況、物料使用量、生產(chǎn)效率等信息，對建筑進(jìn)行全過程監(jiān)督，及時預(yù)警和調(diào)整。這不僅有利于保證建筑物的節(jié)能效果，同時也有助于提高建筑的使用效率和運(yùn)營效益。綜上所述，智能建造技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用，對于提高建筑的能源利用效率、節(jié)能效果和使用效益具有重要的意義。

5 總結(jié)

在本研究中，我們對智能建造的現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)和未來發(fā)展進(jìn)行了全面系統(tǒng)的綜述和分析。在總結(jié)部分，我們從以下三個方面對研究結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)。第一，智能建造在推進(jìn)智慧城市、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、社會可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要意義。本研究鮮明地表明了智能建造在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級和城市發(fā)展等方面的巨大潛力，能夠提高建筑節(jié)能、環(huán)境保護(hù)等方面的效率，進(jìn)一步推動智慧城市建設(shè)的能力。第二，智能建造的核心技術(shù)主要包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能，這三個技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和發(fā)展將在未來的智能建造領(lǐng)域扮演至關(guān)重要的角色。物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能三者相輔相成，可以大幅提高建筑物的智能化水平和智能運(yùn)維的效率，進(jìn)一步提升智能建造的可持續(xù)發(fā)展性。第三，智能建造在未來將面臨著許多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，隨著技術(shù)的不斷推進(jìn)，智能建造將逐漸應(yīng)用于更多領(lǐng)域和業(yè)務(wù)，如智慧醫(yī)療和智慧社區(qū)等，將為人類創(chuàng)造更美好的生活。另一方面，智能建造的普及和推廣還受到地域、資源、人才等多方面制約。因此，在未來的發(fā)展過程中，需要不斷完善相關(guān)政策和規(guī)范，進(jìn)一步加強(qiáng)國際合作和技術(shù)交流，推動智能建造的可持續(xù)發(fā)展。