第31期基于物联网与BIM技术的智慧工地与智能建造

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第31期基于物联网与BIM技术的智慧工地与智能建造

2019-4-24 15:16

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52监测网专家报告分享-第31期基于物联网与BIM技术的智慧工地与智能建造韩兵康上海同济大学土木工程学院副教授

52监测网专家报告分享-第31期

基于物联网与BIM技术的智慧工地与智能建造

韩兵康上海同济大学土木工程学院副教授

人物简介

上海同济大学土木工程学院副教授、研究生导师，建筑工程系土木工程施工与技术经济研究室主任、学科带头人，同济大学房屋质量检测站项目负责人，全国建筑物鉴定与加固标准技术委员会上海分会委员兼副秘书长，中国建筑学会建筑施工分会理事，全国高校建筑施工学科研究会副理事长，上海市土木工程学会建造专业委员会委员等。其主要研究方向为大跨、超深、超高工程施工工艺和方案设计，BIM技术与土木工程信息化施工，城市更新与既有建筑改造检测、鉴定与加固技术，既有建筑地下空间开发技术与房屋渗漏修缮技术，文物建筑、优秀历史建筑、古桥保护与修复技术，建设工程健康监测与事故分析处理技术，土木工程防灾减灾与灾后快速修复技术等。曾参与了多项国家及省部级科技项目和重大工程研究，发表论文和研究报告70多篇，主参编多部国家级教材、规范标准。完成各类检测鉴定、事故处理、改造加固设计与施工项目1000多项。

一、施工企业信息化发展之路

二、智慧工地建设和实施

三、智能建造

内容简介

一、施工企业信息化发展之路

智能穿戴设备将成为智慧建筑重要装备

可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件中的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，它还可以通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，可穿戴设备将会给建筑施工带来很大的转变。

移动智能终端是指拥有接入互联网能力，通常搭载各种操作系统，可根据用户需求定制化各种功能。生活中常见的智能终端包括移动智能终端、车载智能终端、智能电视、可穿戴设备等。

建筑机器人将成为智慧建造辅助工具

我国人口红利逐渐消失后，人员成本高企，机器人技术快速进入建筑施工领域，出现焊接机器人、喷涂机器人、板材安装建筑机器人、砌墙机器人等技术。机器人在建筑施工中应用的基本模式是，通过与设计信息（特别是BIM模型）集成，实现设计几何信息与机器人加工的运动方式和轨迹的对接，完成机器人预制加工指令的转译与输出。机器人建造流程需要仿真模拟与监测，支持高度灵活、个性化的建筑产品服务和生产模式。

物联网将在施工全过程中得到应用

物联网是通过二维码识读设备、射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

在健康监测方面，物联网技术应用主要是利用现场测试、无损检测或各种传感技术进行结构特征分析，监测结构的安全性、强度、整体性及可靠性。在大型基础设施实时监测上，通过对基础设施关键部位设置传感器，实时监测其裂缝、倾斜、沉降、温度等数据信息，达到了方便快捷的监测管理，保障了大型基础设施的结构安全，其效率远超传统监测手段。

云计算

云计算将成为建筑施工企业改造现有信息系统的基础平台，云计算是一种让各种资源按需取用的技术，透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。

大数据

大数据将成为建筑施工企业提升管理效益的重要手段，建筑业是最大的数据行业之一，又是数据化程度较低的行业之一，现状往往是真正想要的数据没有收集上来，已经收集上来的数据没有价值。在“互联网+”时代，数据的价值和重要性将逐步体现，项目的工程量、材料价格数据、区域人工价格数据、设备数据、企业资质数据、工程质量评估数据等信息量庞大，建立和完善企业的大数据决定了建筑施工企业的核心竞争力。企业要提高竞争力、实现持续发展，就必须将企业业务、技术和管理信息等全面数据化。最关键的是要用大数据思维提升宏观把控能力和微观决策水平，充分运用大数据制定企业发展战略、进行战略决策。

高效电池

互联网智能设备和装置的续航能力一直是被诟病的领域，以石墨烯电池为代表的高效电池技术是决定移动互联网发展的重要因素。随着批量化生产、快速充电以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于目前已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。

无线充电

2015年6月无线充电三大阵营之一的A4WP（无线充电联盟）宣布，其技术标准已经升级，所支持的充电功率增加到50瓦，意味着笔记本电脑、平板等大功率设备也可以实现无线充电。类似Wi-Fi那样拥有超远传输距离、稳定性更好的无线充电技术，如果大规模普及，电脑周边设备通过各种庞杂的线缆和主机连接将会成为历史。

在未来，低功率的施工现场移动机器人，如扫描、放样机器人可借助无线充电技术实现无人值守的长距离行走和工作。

二、智慧工地建设和实施

智慧施工理念

智慧施工：基于BIM技术、物联网、普适计算和4D可视化技术等新兴信息技术，实现施工过程中的全面感知、泛在互联、普适计算和集成应用，有效提升施工生产效率的一种施工管理理论。

智慧施工技术

BIM技术——建筑信息模型、集成管理、储存信息。

物联网技术——万物均可通过网络互联、射频识别技术（RFID）、全球定位系统、激光扫描、物体的识别、定位、跟踪、监控和管理。

普适计算技术——实现物理空间和信息空间的融合、上下文感知。

4D可视化技术——3D模型上增加时间维度、施工模拟、信息动态集成管理、实时施工监控。

基于BIM的智慧质量管理

及时发现碰撞问题、并优化工程设计，大大减少由于施工过程的矛盾引起返工的可能性。

三维的深化深计可以减少二维图纸的想象力，从而减少钢筋绑扎的出错率，有效提高工程项目深化设计的质量和效率。

通过三维可视化实现PC构件三维尺寸信息准确，确保构件拼装的准确性，减少由于现场拼装错误导致工期延误，模具重新制作引起成本的增加。

实现构件运输实时监控，从而合理安排运输路线，降低运输成本，确保施工进度。

及时发起质量问题，实时跟踪质量问题，大大提高工作效率和便捷性。

实时掌握施工人员的位置，避免安全事故的发生

施工人员应急疏散模拟

施工人员最终疏散时间与施工楼层数为线性关系，施工人员最终疏散时间随施工楼层数的增加而线性增加。

施工楼层14层是施工人员安全疏散的转折点。14层楼以上施工人员最终疏散时间超过可用安全疏散时间，说明该高层住宅施工过程人员无法全部成功安全疏散。

三、智能建造

智能建造：基于赛博－物理系统，围绕建筑物的设计、制造、运输、装配、运营、维护，乃至迁移、分架、重构和再利用的完整链条的个性化、工业化、智能化解决方案，并从单体建筑到街区系统。

建造4.0：基于信息物理系统（Cyber－PhysicalSystem）的个性化、智能化，全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成（分散制造，实时管理与集成）。个性化、工业化、智能化，前工业4.0革命主要是由技术推动；而工业4.0的兴起则是技术与应用并举的产物，且应用驱动的作用更为突出。

人工智能、经济数据、创新驱动、一带一路、智慧城市等国家战略正在助推建筑业转型升级，从工业化、信息化到智能化。智慧城市、特色小镇、绿色建筑、BIM技术、信息化进程、全寿命运维正在重新定义建筑业新未来。智能建造是同济大学土木工程、机械工程、信息工程、建筑学、材料工程、工程管理等优势学科的交叉融合。

智能建造未来：一天半造出F-35中段机身诺格高呼：速度几十年未有！

"一天半造出一个F-35中段机身？6月29日，美国防务承包商、F-35项目供应商诺斯罗普.格鲁曼在官网上发布消息称，F-35“闪电II”的中段机身已经进入全速生产。这一里程碑标志着1.5天生产周期的开始，意味着每1.5天即可生产一个中段机身。作为F-35战斗机的核心结构，中段机身在诺格公司加州帕姆代尔的综合装配线上生产。"