智能建造在土木工程施工中的应用.pdf

2023年8 月智能建造在土木工程施工中的应用王婵（济南市公园发展服务中心，山东济南2 50 1 0 0）摘要：近些年，我国的土木工程项目，无论是数量还是规模，都呈现出明显的扩大趋势，其在经济增长中发挥了不容忽视的作用。但是由于土木工程中涉及到的环节较多且复杂，对于施工技术的要求也越来越高，依然采用传统模式已无法满足建筑要求。在此背景之下，智能建造应运而生，并在土木工程施工中得到了较好的应用。本文在对土木工程施工特点进行分析的基础上，重点针对智能建造中BIM技术、智能结构控制体系、物联网技术在土木工程施工中的应用进行了详细阐述，并且梳理了智能建造在土木工程施工中应用的前景，仅供参考与借鉴。关键词：智能建造；土木工程施工；应用0引言当今社会已经步人了智能化时代，土木工程施工过程中应用的技术手段也逐渐呈现多元化，新技术、新方法的运用在很大程度上提高了土木工程施工的质量以及效率。特别是近几年土木工程项目规模不断扩大，数量与日俱增，在国家绿色施工、可持续发展理念的倡导下，土木工程施工中应用智能建造已成必然趋势。智能建造的应用不仅提高了整体施工质量，而且有利于节能降耗目标的达成。越来越多的土木工程施工过程中开始大范围应用BIM技术、物联网，取得了不错的成效。基于此，针对智能建造的应用进行了深层次分析，选取当前应用范围比较广的技术方法作为研究重点，突出智能建造中技术的优势，旨在为土木工程智能化、信息化、绿色环保方向发展提供有价值的参考。1?土木工程施工的特点一是复杂性特点，与土建设计施工相关的所有项目均可以称之为是土木工程，其中既包含着房屋、道路，而且还涵盖了桥梁、水利等，从类型上来，土木工程施工是相对复杂的 。二是固定性特点，在土木工程施工时位置是固定且无法移动的，因此施工场所相对固定，在施工技术的选择中也应该将固定性特点充分体现出来。三是协作性特点，土木工程中涉及到的环节有工程的监理、施工、设计以及材料采购等，每一个环节都包含着诸多细小内容，参与的主体较多，要想保证施工有序进行就要保证各个施工主体间更好的协作，以提高施工质量为共同目标。与此同时土木工程规模较大，施工质量需要每一个分包单位强化相互间的交流、沟通，尽可能将施工过程中多方影74工程施工文章编号：2 0 9 5-40 8 5(2 0 2 3)0 8-0 0 7 4-0 3响因素削弱，推进施工任务的顺利完成。四是流动性特点，土木工程施工中，施工队伍、施工场景是流动的，即便外部结构相似，但是由于受到施工条件、地形等诸多因素的影响，施工流程却有不同。2智能建造在土木工程施工中的具体应用2.1BIM技术的应用土木工程传统施工环节施工图纸采用的是二维技术，设计人员完全依赖于自身想象力完成建筑物三维结构构思，极易出现图纸设计与实际效果偏差严重 2 。BIM技术在土木工程施工中的应用能够解决此问题，其主要运用三维立体设计模型呈现整个施工全过程，设计人员可根据模型分析细节，提出要求与建议。BIM技术可对建筑生命周期模拟，实现了全方位维护，具体见图1 所示。细节设计概念设计规划新拆除图1 BIM技术应用示意图2.1.1进度管理方面的应用BIM技术以进度计划表为重要依据，将施工图导人到了BIM模型中，构建分部项目BIM模型。比如土木工程结构设计、施工方案完成以后，可结合设计要素、指标关系，将二维平面图导人BIM技术平台，出图建筑信息模型4D/5D施工运营维护施工物流预制工程施工运用3 DRevit建模软件，设计出施工结构图、施图工BIM建模，二维平面图抽象图转化为三维可视图，运用project施工进度计划生成软件、4DNavisworks进度信息管理软件，搭建4DBIM模型，借助施工模拟过程提前分析问题，明确最优模型，以最优模型为施工指导，直至项目竣工。采用线上与线下管理相结合的形式，监控进度，现场终端设备采集实时数据，与BIM模型数据库数据对比，了解施工进度。2.1.2质量管理方面的应用构建BIM模型时采用的是基础模型元素，包含结构构件、基础、桩、钢筋、其他构件等。结合名称、几何信息、定位、工程量、力学性能、加载位置等描述信息内容。借助文件编号、建筑类型、专业、项目编号等制作构件名称缩写，以BIM数据接口为依据，完成4DBIM平台相关的建模软件，并基于IFC标准，制作不同类型导人模块导人格式。具体流程是3 D建模、分部项目BIM模型、构件模型、构件元素信息描述、构件编码等，构建质量专项管理方案结合进度管理计划表，完成每日施工质量控制技术指标评估表、监督表的制作，对当日工作现场指导、评估及监督，以当日BIM技术平台数据分析结果为重要依据，完成次日质量控制技术指标评估表、监督表的制作，在此基础之上，结合日、周、月、季、年等，制作、储存、分析、应用每一个进度时期质量管理明细表。2.2智能结构控制体系组成和应用此体系主要包含讯号处理器、控制器、传导器，应用原理是讯号处理器在外部环境刺激下，借助控制器、传导器，作用于架构内部 3 。此体系设计时在器件选择上非常讲究，必须性能良好，以达到集中化处理信号的目的。例如照明系统中（如图2 所示），应用时如果照明系统发生问题，传感器会将外部网传导体系立即开启，信号会传输到控制器中，控制器分析处理并将体系作用充分发挥，确保建筑整体架构更加安全。智能照明系统主要采用的是电磁调压、电子感应两大技术手段，对照明电路不平衡负荷额外功耗进行改善，促进功率因素提升，灯具、线路工作温度降低，确保供电目的照明控制系统得到进一步优化。此系统主要由系统单元、输入及输出单元组成，其中系统单元主要提供工作电源、源系统时钟、PC、以太网、电话等；输入单元会将外部控制信号转变成网络CREATELIVING传输信号，包含开关、红外接收开关、红外遥控器、多功能控制板、传感器；输出单元主要对网络传输信号接收，相应回路输出控制，达到实时管控目的。此系统最为明显的优势是：一是具备了单个独立开、关、调光功能，也可分组控制多个电灯组合；二是根据用户个性化需求设置灯光，开启电灯时由暗变亮，关闭时由亮变暗，保护眼睛，延长灯具使用寿命；三是可对任意一路灯遥控，也可分区域全开全关；或手动、遥控随意对灯光调整；四是具备了一键全开、全关功能；五是延时键开启以后，用户在出门以后3 0 s，屋内所有灯具自动关闭。个人电脑手机因特网Iphone/pad智能遥控器七寸便携网关图2 智能照明系统2.3物联网技术应用此技术主要是借助RFID、数据通信将土木工程施工过程中涉及到的主体、事物整合到一个网络体系中，自动识别、信息共享，结合提前预制的规范实现高效沟通 4。其中主要包括传感器技术、RFID标签以及嵌人式系统技术，具体如图3 所示。二维条形码激光扫描器无线通讯图3 物联网技术关键技术示意图在监督施工人员时通过实名制系统与后台计算机管理系统有效结合，对施工人员信息全面了解及掌握，做到合理安排；在材料进场及库存管理时，材料进场时原材料数据是微电子芯片载体，安装在建筑材75EH智能中控主机智能触摸开关RFID物联网传感器技术视频识别GPS参考文献：工程施工料上，借助物联网监控数据，其中微电子芯片是材料3.2多种技术的融合专属二维码，借助仪器有效识别，若材料处于射频范智能建造技术在创新与应用中不断优化，增强了围以内，便可在第一时间识别，数据实现快速转化，现代建筑的功能性。由目前发展阶段来看，先进的科直接储存于系统共享平台内，工作人员在系统平台中学技术手段为智能建造提供了更大的发展空间，土木对比数据，便可生成材料数据信息，实现材料零库存工程施工各个环节信息化、智能化的改造势在必行，管理。质量监管控环节，采用物联网创建APP系统，不但对设备提出了较高要求，而且软件产品也逐渐向检测施工现场工程质量，负责人只需登录APP系统，着高端化发展。在网络快速发展的当今社会，云计工程质量以图片形式呈现，以便于负责人准确掌握信算、大数据实现了数据的高效共享，资源可以传输到息数据，查看测量情况是否与标准相符，若需要整服务器中。用户借助云计算技术交互、管理流程减改，系统便会及时给予提醒。安全监督中，通过安装少，能够在较短时间内结合自身需求在平台中找到所自动警报系统，将多个传感器设置在无线传感系统需的信息、数据，进而给予施工环节切实可行的建内，识别施工目前的具体情况，将实际情况借助信息议。土木工程施工中借助云计算构建云服务平台，以数据向外传递，感应器安装于电梯、脚手架设备中，大数据、传感器、物联网为基础搭建系统，施工现场分析设备振动频率、温度变化，便能够快速找到问人员、设备管理更加高效。除了当前应用的BIM技题，实现全面管控设备，保证施工人员安全，降低安术、物联网技术以外，基于互联网的大数据、云计全事故发生几率，加快施工进度。算、3 D打印、人工智能等也会逐渐融合应用于土木总而言之，物联网技术可以实时感知以及动态采工程施工过程中，在不断完善与优化中推进程序化、集、传输施工过程中的海量信息；同时采用下达施工规范化建设也将成为未来发展的重点。中不同的控制指令，施工设备控制实时性、自动化更4 结 语强；在采集信息时使用的是二维码、RFID标签、摄社会的快速发展，经济的高速增长都离不开科学像机、传感器等，结合人工录人，保证了数据的真实技术的支持，所以一直以来我国将科技视为第一生产可靠。而在数据传输过程中则采用的是电缆、LoRa、力，并且不断加大技术研发的力度，为社会发展、经WiFi、5G 等通信技术。在智能建造整个系统中，物济增长奠定良好的基础。而土木工程作为当前发展潜联网可以说是神经中枢，主要服务于前端感知以及终力较大的行业，在很大程度上推动了我国经济的增端任务的快速执行。长，为社会发展做出了显著的贡献。要想将土木工程3?智能建造在土木工程施工中应用前景项目价值进一步发挥，需要紧跟时代发展步伐，将智3.1智能装备与施工能建造应用其中，加大新技术引进的力度，在不断改进、优化、创新中，以智能化技术手段为重点，推进当前我国土木工程施工过程中，智能建造技术的土木工程施工绿色、持续、稳定发展。研究、应用正处于初期阶段，未来应用的空间很大，发展前景也非常不错 5。在2 0 1 7 年的时候国内很多智能装备、设备均是从国外进口，特别是在人工智能方面，对于国外先进智能建造装备依赖性较高。但是随着我国科学技术水平越来越高，特别是在政策以及市场扶持下，国内出现了大量优秀智能建造装备企业，设计的装备越来先进，有些还可以通过人工神经网络对建筑结构进行健康检测；施工时采用人工智能机械手臂安装结构；工程管理环节采用人工智能系统管理项目全周期等。人和机器的有效结合，协同完成土木工程项目的建造，这也将是土木工程施工中智能建造技术新设备发展的重要趋势，一方面促进了土木工程建造产业化升级，另一方面实现了建筑产业链延伸。761苑明智能建造在土木工程施工中的应用分析J.电脑高手（电子刊），2 0 2 1（3）：9 47.2孙霄汉，仇帅荣，张庆帅，王建，林思BIM技术在土木工程施工领域的应用 J.中国住宅设施，2 0 2 2(8):61-63.3孙建鹏智能建造应用于土木工程施工中的研究 J.电脑高手（电子刊）,2 0 2 1(3)：3 6.4吴琛智能建造背景下土木工程发展研究J中华传奇，2 0 2 0（2 2)：2 40-2 41.5刘占省，孙啸涛，史国梁智能建造在土木工程施工中的应用综述 J.施工技术，2 0 2 1,50（1 3）：40-53.