首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 建筑工程论文 > 建筑基础科学论文 > 基于智能建造的建筑业智能化升级路径探析

基于智能建造的建筑业智能化升级路径探析

2024-08-24 65 上传者：管理员

摘要：随着科技的快速发展，智能建造已经成为建筑业智能化升级的重要路径。探讨基于智能建造的建筑业智能化升级路径，可以提高建筑业的施工效率。介绍了智能建造的概念，分析了基于智能建造的建筑业智能化升级的优势及路径。实践证明，基于智能建造的建筑业智能化升级是重要的发展方向，通过应用智能建造技术，能提高建筑业的施工效率，实现其可持续发展。然而，智能建造的发展还面临一些挑战，需要各方共同努力解决。

关键词：
升级路径
建筑业
成本超支
智能化
智能建造
加入收藏

随着科技的不断进步，人们对生活质量的要求进一步提高，建筑业智能化升级已经成为很多地区关注的重点。智能建造作为一种新兴的建筑业发展模式，具备高效、精确、可持续的特点，被认为是未来建筑业发展的重要方向。在过去几十年里，建筑业一直是人力密集型行业，存在着工期延误、成本超支等问题，而传统建筑模式的弊端也逐渐显现，如施工质量难以保障、环境污染严重等[1]。因此，基于智能建造的建筑业智能化升级成为当前的研究热点。所谓智能建造，是利用先进的信息技术，实现建筑设计、施工、管理的全过程数字化。通过引入人工智能、物联网、大数据等技术，智能建造实现了建筑过程的智能化控制，从而提高了生产效率，降低了成本，减少了资源浪费，为建筑提供了良好的发展空间。本文旨在探讨基于智能建造的建筑业智能化升级路径，并提出相关的理论，为相关企业提供决策支持，推动智能建造技术的全面推广[2]。

1、智能建造技术概述

1.1智能建造技术的定义和特点

智能建造技术是指通过应用人工智能、物联网、大数据等先进技术，实现建筑施工过程自动化的技术手段。其将传统的建造方式与现代科技相结合，为建筑行业带来全新的发展机遇。智能建造技术具有以下几个特点：①自动化。智能建造技术应用自动化设备和机器人代替传统的人工操作，实现了施工过程的自动化。例如，采用自动导航车辆进行材料运输，使用机器人进行焊接、砌筑等工作，有效提高了工作效率。②智能化。智能建造技术借助人工智能和物联网等技术，使建筑设备和材料具备感知、分析和决策的能力，实现了智能化的施工过程。而借助人工智能技术，使用计算机视觉和深度学习算法对建筑设计进行自动化处理，设计师只需输入建筑需求和约束条件，人工智能系统就能自动生成多种设计方案，并根据实时反馈进行优化，提高设计的创新性。例如，通过传感器和监控系统对施工过程进行实时监测和管理，能够及时发现问题，并采取相应措施，提高了施工安全性和可靠性。③高效化。采用智能建造技术能够快速完成建筑任务，有效节约人力和时间成本。如通过预制构件和模块化设计，缩短现场施工时间，提高项目进度的控制能力，同时，要根据实际需求进行灵活调整，提高施工过程的灵活性[3]。

1.2智能建造技术的分类和应用领域

根据实际应用的层次和领域，智能建造技术可分为智能设计与仿真、智能施工与监控、智能运营与维护三大类。

智能设计与仿真技术利用计算机辅助设计软件，通过模拟建筑结构、材料、参数，优化建筑设计方案（如图1所示）。同时，通过虚拟现实技术实现对建筑模型的可视化，便于设计者和用户科学评估设计效果。将其应用于建筑的能源效率分析，可为建筑节能提供科学依据。

图1 BIM模架深化设计图

智能施工与监控技术利用传感器、无人机、激光扫描仪等设备，实现对建筑施工过程的实时监控，通过数据采集和分析，实现对施工进度的自动监测、对质量的自动检测和安全风险预警。此外，还能有效实现建筑材料设备的自动化运输，提高施工效率。

智能运营与维护技术利用物联网和大数据分析，实现对建筑的智能化运营。通过远程监控、远程操作建筑设备，实时对建筑内部环境和能源消耗的监测，实现建筑能源管理和节能优化。将其应用于建筑的智能安防系统，可提高建筑的安全性。

智能建造技术的应用领域广泛。在住宅建筑领域，智能建造技术被应用在住宅设计、施工和运营过程中，以提高住宅的舒适性；在商业建筑领域，智能建造技术被应用在商业建筑的设计、施工、运营过程中，以提高商业建筑的核心竞争力；在公共建筑领域，智能建造技术被应用在公共建筑建设过程中，以提高公共建筑的服务质量[4]。

2、建筑业智能化升级路径的探讨

2.1建筑信息模型（BIM）在智能化升级中的作用和应用

BIM的全生命周期管理能力是智能化升级的核心。传统建筑设计仅停留在施工图纸阶段，而BIM则对建筑项目的整个生命周期进行全面管理，从设计、施工到运维，BIM能提供全方位的数据支持。通过BIM，设计师在设计阶段就对建筑的各种属性进行模拟，减少施工过程中的错误；施工方利用BIM的协同功能，进一步优化施工计划，加强资源配置的合理性；运维人员通过BIM获取建筑的详细信息进行设备维护管理，使建筑项目建设环节更加精确。

BIM的数字化建模能力是智能化升级的关键点。传统建筑设计需要通过二维CAD软件进行图纸制作，容易产生误差。BIM则采用三维数字建模的方式，能真实展现建筑的形态。设计师采用BIM能在虚拟环境中对建筑进行模拟和优化，减少施工过程中的变更。BIM支持多领域数据的集成，通过整合建筑结构、机电、给排水等各方面的信息，提高了建筑项目的一体化管理能力。

BIM的开放性和可扩展性是智能化升级的保证。BIM作为一个开放的平台，与其他智能化系统进行集成，可实现更高层次的智能化应用（如图2所示）。例如，将BIM与智能建筑系统相结合，实现建筑设备的自动化控制；与物联网技术相结合，实现建筑设备的远程监控；与大数据和人工智能相结合，进行数据分析和决策支持，提高建筑项目的运营管理水平。以华为深圳总部大楼为例，该大楼是一座高度智能化的建筑，采用大量的智能系统和设备，如智能照明系统、智能空调系统、智能安防系统等。这些智能系统通过互联网和物联网技术进行连接控制，实现对建筑能耗、环境舒适度等的智能化管理，提高建筑的智能性。

图2 BIM模型核算工程量示意图

2.2人工智能（AI）技术在建筑设计和施工中的应用

人工智能技术在建筑设计中的应用能大幅度提高设计效率。传统建筑设计过程需要设计师手动绘制平面图、立面图等，耗费了工作人员大量时间。而借助人工智能技术，使用计算机视觉和深度学习算法对建筑设计进行自动化处理，设计师只需输入建筑需求和约束条件，人工智能系统就能自动生成多种设计方案，并根据实时反馈进行优化，不仅缩短了设计周期，还提高了设计的创新性。

人工智能技术在建筑施工中的应用可提高施工效率。在传统施工过程中，需要人工进行测量、布线、搬运等烦琐的劳动，容易出现误差。而引入人工智能技术，工作人员利用无人机、机器人、传感器等设备进行自动化施工。无人机实时监测工地的进度和安全情况，机器人进行自动化搬运和组装，传感器实时监测施工质量，可有效提高施工效率，降低施工事故的发生概率（如图3所示）。

图3场地布置构件族库示意图

人工智能技术在建筑维护中的应用可提高建筑物的智能化水平，传统建筑维护需要人工巡检，工作烦琐且容易忽略隐患。而引入人工智能技术，利用物联网和大数据分析进行远程监控和预测维护，通过传感器实时反馈，可及时发现建筑物的异常情况并进行预警和维修，不仅提高了建筑物的安全性，还降低了维护成本。以亚马逊无人机仓库为例，该仓库是一个全自动化的物流中心，利用无人机、机器人、人工智能等技术实现货物自动分拣、装载、配送。通过智能系统的协同工作，仓库实现了高效的货物处理和快速配送服务，提高了物流效率。

2.3物联网（IoT）技术在建筑设备管理和维护中的应用

随着科技的不断发展，物联网（IoT）技术在建筑行业中的应用越来越广泛。具体应用如下：①物联网技术通过将各种设备与互联网连接，实现设备之间的智能交互以及建筑设备管理维护的创新。传统设备管理通常需要人工巡检和维护，耗费了大量时间和人力。而借助物联网技术，建筑设备通过传感器和智能设备实时采集数据，并将这些数据传输到云端服务器，有利于设备管理人员远程监控设备的运行状况，及时发现并解决问题，提高设备管理的效率。②通过物联网技术，设备管理人员可获取设备的运行数据和维护记录，从而制订更精准的维护计划和进行预测性维护。例如，当设备出现异常时，物联网系统自动发送报警信息给设备管理人员，提醒其及时处理。③通过物联网技术实现设备的自动维护，如定期进行设备保养、清洁，减少人工干预的需求，提高维护效率。通过物联网技术，建筑设备可以实时监测能耗数据，并将这些数据传输到云端服务器进行分析和处理。建筑管理人员基于大数据分析了解设备的能耗情况，发现节能的潜力，并采取相应的措施进行能源优化。如根据设备的使用情况调整设备的工作模式和运行时间，降低能源消耗和运营成本。以中国与德国合作建设的无人工厂为例，该工厂采用了先进的机器人技术和自动化生产线，实现了整个生产过程的无人化操作。通过智能系统的监控，实现了生产过程的可持续运行，提高了生产效率和产品质量。

2.4大数据分析在建筑项目决策和优化中的应用

大数据分析在建筑项目决策和优化中的应用具体如下：①可为决策提供可靠依据。在传统建筑项目中，决策往往依赖于工作人员的经验，容易受到主观因素的影响。例如，在建筑项目中存在众多变量和复杂的关系，很难直观地判断某个方案的优劣，而采用大数据分析历史建筑项目的数据，可发现不同设计方案之间的差异以及相关的成本和效率指标，建筑项目决策者基于数据作出决策，能够降低决策的风险，提高项目的成功率。②对建筑项目进行全面评估。如通过模拟不同场景下的施工过程，找出最佳的施工顺序和方法，以提高工程施工效率。③帮助建筑项目发现潜在问题，并及时采取措施进行调整，确保项目顺利进行。④实现对建筑项目数据的实时监测，提供全面的项目状态和进度信息，便于建筑项目管理者及时了解项目情况，作出相应调整，提高项目的管理效率。

3、结论

随着科技的不断进步，智能建造已经成为建筑业智能化升级的重要路径。本文旨在探讨基于智能建造的建筑业智能化升级路径，并得出以下结论：①通过引入机器人、无人机和自动化设备，能减少人力投入，提高施工速度。此外，智能建造能实现零误差施工，降低人为事故的发生概率，提高施工质量。②通过使用建筑信息模型（BIM）和虚拟现实技术，在设计阶段进行全面模拟，能减少设计变更行为。此外，智能建造还能提供实时的数据和分析，帮助建筑师作出正确决策，优化设计方案。③通过安装传感器和监控系统，实时监测建筑物的能耗、安全和维护情况，能及时发现问题并采取措施。此外，智能建造能实现远程监控和管理，提高运营效率，降低维护成本。④通过使用可再生材料和能源，优化建筑设计和施工过程，能减少资源消耗和环境污染。此外，智能建造提供了智能能源管理系统，能实现能源的高效利用。

综上所述，基于智能建造的建筑业智能化升级具有巨大的潜力，但全面推广应用智能建造仍面临技术、管理、文化等多方面挑战。因此，建筑业需要加强进一步研究，积极推动智能建造的发展，实现建筑业的智能化升级。

参考文献:

[1]尤志嘉,刘紫薇.工业4.0驱动下建筑业智能化转型升级战略研究[J].建筑经济,2022,43(3):21-27.

[2]杨文佳.建筑电气弱电智能化工程的设计与施工技术分析[J].砖瓦世界,2023(18):190-192.

[3]黄宁.深刻领会党的二十大精神推动建筑领域绿色化和智能化高质量发展:专访中国建筑业协会副会长兼秘书长刘锦章[J].绿色建造与智能建筑,2022(11):4-6.

[4]李凯.双碳背景下智能化技术助力建筑行业高质量发展[J].四川建材,2024,50(1):244-245,248.

文章来源:毕研芳.基于智能建造的建筑业智能化升级路径探析[J].科技与创新,2024,(16):74-76.