基于物聯網技術的裝配式建筑信息化監管平臺

柏 青

（北京達其科技有限公司 北京 100176）

0 引言

對于我國建筑行業而言，要想實現可持續發展，就必須努力實現建筑產業化與建筑信息化，其中建筑信息化不僅滿足行業發展的需求，還需符合我國相關政策要求。而裝配式建筑作為建筑工業化中至關重要的一部分，由于受限于該建筑“系統性”的特點與建設行政管理體系“碎片化”的矛盾，嚴重制約著裝配式建筑的不斷發展。同時，裝配式建筑的建設方式具有一定的特殊性，其監管工作的關鍵在于預制構件的質量，然而當前相關部門的監管方式存在諸多問題，具體包括：監管不到位、欠缺具有針對性的監管體系等，這就難以保證監管質量[1]。基于此，相關部門必須對上述問題進行全面分析，然后依托于物聯網技術，科學合理地構建裝配式建筑信息化監管平臺。

1 物聯網技術分析

物聯網主要是萬物相連的互聯網，即以互聯網為核心，通過對網絡進行延伸與拓展，有機結合互聯網與各種信息傳感設備，構成一個巨大網絡，打破了時空的限制，實現人、機及物的互聯互通。物聯網的組成部分具體包括：感知層、應用層、網絡層，各部分的特點與工作特性有著很大差異。其中，感知層作為物聯網的關鍵技術，可讓物聯網實現全面感知，其由傳感器、RFID、二維碼等擁有數據采集功能的感知終端組成，核心在于具有更加全面、更加精準的感知能力，并且具有低成本、小型化及能耗低的優點。網絡層可實現對移動通信網絡的廣泛覆蓋，這是物聯網中最為成熟、規范化程度最高、產業化能力最強的組成部分，能夠優化和改造物聯網的應用特征，生成系統感知的網絡，該部分的主要作用在于：對感知層中的原始數據進行傳輸、處理、分析及管理。感知層的功能是數據存儲，網絡層的功能是數據處理與管理，然而這些功能均要在應用層中來完成，該部分作為物聯網和行業需求的連接口，最終能夠完整地呈現出已處理的信息。

2 基于物聯網技術的裝配式建筑信息化監管平臺的重要性

近年來，我國信息化管理平臺日益完善，利用這一管理平臺，有利于提高信息與數據的管理水平和能力。基于此，建筑領域可對物聯網技術進行充分利用，構建裝配式建筑信息化監管平臺，該平臺的重要性具體包括：（1）有助于加強建筑工程各參與方的信息交流，即通過信息化管理平臺，各參與方均能夠借助相關系統來進行信息共享、獲取，掌握工程的進行狀態，從而顯著提高預制構件的生產調度能力；（2）有助于實現混凝土構件制造的通用化與規范化，通過建筑信息化平臺開展裝配工作，可以進一步規范預制構件的編碼規則，讓產品編碼相一致，這就能夠實現構件的規范化與通用化，再構件裝配式建筑部品部件庫，借助其通用性與兼容性等特征，從而共享整個建筑工程的產業鏈[2]；（3）有助于優化和更新建筑行業管理模式，通過利用信息化平臺，既能夠強化建筑業全產業鏈之間的關聯，還能夠借助各種先進信息化技術，來強化建筑各階段的信息交互，從而推動裝配式建筑各流程的順利開展；（4）有助于提高監管效果，借助信息化監管平臺，能夠對建筑施工進度等加以有力監管，各參與方均能夠實時登錄平臺獲取工程的進度信息，并且平臺中的信息數據可為裝配式建筑建設提供有力的支持；（5）有利于追尋質量管理全過程，通過信息化監管平臺，能夠采集到的每一個部品部件的全生命周期信息，從而在實際工程建設中對其進行嚴格監控，并且有效保全工程項目所有的數據信息，從而確保后續質量追溯工程的順利開展。

3 基于物聯網技術的裝配式建筑信息化監管平臺的分層

針對裝配式建筑信息化監管平臺而言，其基本管理單元是預制構件，利用物聯網技術來實現對整個建設過程進行跟蹤，圍繞著預制構件廠部品部件工業化生產、施工現場安裝開展一系列工作，而數據信息輸入節點涉及成品圖深化設計、預制構件廠原材料檢驗、構件出廠、構件運輸、施工安裝等環節，并將單向工程作為數據信息匯總單元的一個物聯網技術信息化管理系統。為此，可將該平臺系統的總體架構劃分成感知層、管理層及應用層[3]。

3.1 感知層

在構件廠工業化生產過程中，可在預制構件的表面鑲嵌二維碼或RFTD射頻識別標簽，并寫入部品部件全部的生產信息，具體包括：構件型號、構件設計圖、構件重量等基本信息，伴隨著生產環節的不斷推進，將會依次寫入構件的出廠、運輸、進場、施工安裝等信息。接下來在實際的施工環節中，相關工作人員可借助RFTD或二維碼讀寫器來獲取部品部件的信息數據，然后依據信息化管理平臺的要求將這些信息數據上傳到對應的數據庫之中，從而有利于后續更好地存儲和處理。

3.2 管理層

管理層主要是結合平臺系統的功能需求，為其安全穩定運行提供必要的保障，也可為感知層收集和管理數據提供平臺、數據轉換路徑，并為應用層提供一定的支持。管理層具體涉及數據存儲、數據分析及數據挖掘等信息技術。

3.3 應用層

應用層主要是為裝配式建筑信息化監管平臺系統提供相應的門戶網絡或APP，從而確保參與該建筑項目工程的各方能夠順利開展深化審計、預制構件制作、施工安裝、工程監管等工作。同時，應用層涉及兩個部分：（1）政府監管行業門戶網站，具體作用在于提供行業動態、發布市場原材料信息價、市場材料庫及項目審批；該網站不僅是建筑行業信息發布平臺，更是建筑行業內裝配式建筑項目各參與方的互動平臺，該網站的主導者為裝配式建筑管理辦公室，主要目標是構建優良的裝配式建筑產業生態環境，推動產業內所有企業的健康穩步發展，創造行業內企業之間良性的競爭環境；（2）預制構建互聯網業務支撐系統，在準備階段可提供企業申請和企業審批方面的支持，在設計階段可提供深化設計方面的支持，在生產環節可提供原材料檢驗、生產過程記錄及構件入庫檢驗方面的支持，在交付階段可提供構件出廠、入場記錄方面的支持，在安裝階段可提供預制構件吊裝、安裝節點記錄及監理驗收方面的支持，在驗收階段可提供分項驗收與竣工驗收方面的支持[4]。由此可見，借助裝配式建筑信息化監管平臺，能夠實現建筑行業動態、工程在線審批等一系列信息化管理目標。

4 基于物聯網技術的裝配式建筑信息化監管平臺功能模塊

通過對裝配式建筑信息化監管平臺功能進行合理的模塊劃分，有利于后續對裝配式建筑工程建設過程中產生的各類信息數據進行整理與歸檔，以便更好地進行建筑質量追溯。以下主要對該監管平臺的各功能模塊進行簡要分析。

4.1 企業認證模塊

對于企業認證模塊而言，主要功能在于對裝配式建筑工程各參與方進入系統的資質進行全面審查，待工程項目的審批立項通過以后，這一信息化監管平臺將會自動進行目標項目編號。如果有參與方想要進入系統，那么必須進行認證申請，且獲得政府主管部門審批以后，方可進入到系統之中，同時系統會為其提供能夠登錄平臺的賬號和密碼[5]。當企業認證合格后，有關政府部門將會結合認證結果發放生產許可，然后根據生產企業的申請，為其提供RFID讀寫器和芯片。

4.2 深化設計模塊

對于深化設計模塊而言，主要功能在于為深化設計工作人員提供相關圖紙和建筑模型，以便其結合BIM技術來開展裝配式建筑工程項目的建模、拆模、碰撞檢查、設計圖紙提出、施工模擬等多方面的工作，然后將深化設計成果上傳到信息化監管平臺上，以便預制構件單位根據這一設計成果來開展生產工作。通常而言，會通過圖紙+BIM模型的方式來展現深化設計成果。

4.3 預制構件生產單位管理模塊

對于預制構件生產單位管理模塊而言，主要是在取得深化設計成果以后，為預制構件生產單位提供深化設計圖與BIM模型數據等，以及部品部件編號、數量、規格、生產時間、金屬鍵品牌等一系列數據信息，而這些數據信息將會寫入到RFID標簽中，由于僅有RFID具備ID編碼，所以每個預制件都具備獨一無二的“身份證”，且一一對應BIM模型，從而有效保障后續預制件施工安裝的順利開展，還能夠迅速定位每一個構建，以便預制構件的質量追溯。

4.4 施工安裝管理模塊

對于施工安裝管理模塊而言，主要功能在于對預制構件從出廠至施工各個階段的數據信息進行全面記錄，保障預制構件從運輸、進場、安裝施工等每一個流程均能夠查詢、追溯；同時，該模塊能夠對預制構件的整個運輸過程進行全面記錄，且在其進場時進行驗收、定位及節點裝配記錄等。在具體施工安裝時，信息化監管平臺能夠對預制構件的進場驗收單、吊裝定位信息等數據信息進行籌集，然后把施工模擬BIM模型上傳到這一平臺上，以便相關參與方隨時隨地通過該平臺獲取施工項目進度信息，從而更加合理地管控施工進度。

在預制構件的卸載過程中，可借助RFID技術來實時監控預制構件進入施工現場后的運行路線和施工人員操作情況。由于預制構件的操作在技術上有著很高的要求，因此必須配備具備豐富經驗、專業技術水平較高的操作人才。施工安裝管理模塊的數據庫中存儲著工程施工現場所有人員的信息，一旦所配備的操作人員技術能力不能滿足相關要求，系統則會馬上發出警報。同時，當預制構件的運輸路線存在障礙時，或是操作人員的行為不當，導致預制構件無法保持穩定狀態時，射頻識別系統會把相關信息傳送至閱讀器，以便相關人員及時發現潛在危險，并采取有效措施進行處理。

在預制構件存放過程中，由于預制構件的數量較大、種類較多，這就大大增加了施工安裝監管的難度，而通過合理運用射頻識別技術，對預制構件的庫存信息進行采集，具體包括：庫存地點、進庫日期、各時間段負責監管的人員信息等，若查詢到的實際信息和預期設置不一致，系統會發出相應的警告信息，提醒相關監管人員及時處理。

在預制構件吊裝過程中，通過將RFID讀寫器安裝到施工機械設備上，即可有效把握機械的空間信息，一旦有人員進入到機械設備周圍危險區域，則會馬上發出警報，避免機械對人造成打擊。同時，可將RFID讀寫器安裝到預制構件上，吊裝時能夠將預制構件投影作為圓心，將人的反應距離作為半徑，形成一個圓形區域，也就是危險區域，當有人員進入這一危險區域，就會發出警報。除此之外，可基于現場操作人員和預支構件的空間直線距離，明確是否進入危險范圍的標準，若有人員超過這一標準，系統就會馬上發出警報，以此來確保預制構件施工工作的安全有序開展[6]。

4.5 竣工驗收管理模塊

對于竣工驗收管理模塊而言，主要功能在于在工程驗收過程中，匯總所有的資料信息，然后生成裝配式建筑的工程檔案，以此作為工程竣工驗收的依據。在這一模塊中，可借助Web端來對裝配式建筑工程的文檔資料與圖像影像資料等進行收集，資料收集涉及分項驗收和竣工驗收兩個環節。

以物聯網技術為基礎，構建的裝配式建筑信息化監管平臺通過圍繞著預制構件的生產與安裝，借助物聯網技術等先進信息化技術，實現了對整個建筑工程的信息化管理。同時，該平臺能夠對預制構件的一系列數據信息進行收集，并基于自身的共享性特征使得工程參與各方實現信息共享，并獲得到相應的信息管理服務，強化各參與方之間的互動交流，從而打破以往建筑工程管理中存在的交互壁壘，保障問題可以得到迅速處理，最終有效提高工程的施工效率和質量[7]。

5 裝配式建筑監管中物聯網技術應用的相關建議

5.1 強化政府引導作用

現階段我國建筑行業實施的管理制度，并未明確規定裝配式建筑監管的相關要求，也缺乏對物聯網裝配式建筑的政策和法規，而物聯網技術在裝配式建筑中的應用需要政府與市場的有效引導。因此，政府應積極推廣裝配式建筑，充分發揮自身所具備的指導作用，健全相關政策、法律法規，大力推廣物聯網裝配式建筑。

5.2 積極發展物聯網裝配式建筑技術

針對物聯網裝配式建筑施工而言，當前我國預制裝配式市場中尚未構建起與之相適應的定額依據，很多施工企業也沒有充分掌握相關技術要點。為此，相關部門應盡快創建本土化的裝配式建筑機構體系，提出全面、科學的設計規范。同時，可從預制構件種類豐富的角度出發，積極研究預制構件成套集層技術，并順應5G時代發展的需求，研發相應的運行軟件，以此來確保物聯網技術在裝配式建筑中的有效應用。

5.3 持續完善產業系統

現階段，我國建筑市場缺乏完善的產業配套，尤其是上下游產業鏈亟需整合，缺乏高水平的施工單位，無法滿足裝配式建筑的發展需求。對于裝配式建筑施工而言，需要各參與方都協同合作，生產廠商需結合構件的規范化要求來高品質地生產相關預制構件，施工企業需安排技術水平高的人員負責完成預制構件的安裝與后期維護工作，建設企業必須對整個裝配式建筑施工過程進行嚴格監管，只有各參與方在產業鏈上達成良好的合作，才能夠確保工程施工質量和效率。

6 結語

綜上所述，當前我國建筑事業的蓬勃發展，使得預制裝配式建筑以其工業化、綠色化等優勢逐漸受到了人們的廣泛關注，并成為未來建筑業發展的關鍵趨勢之一。然而在實際的裝配式建筑管理過程中，依然存在信息不對稱、監管難度大等不足，這些不足嚴重影響到裝配式建筑的品質和安全。為了更好地解決這些不足，需要對物聯網技術進行有效利用，構建裝配式建筑信息化監管平臺，從而實現對整個裝配式建筑施工過程的全面、嚴格監管，可讓施工現場有條不紊，有效提高工程的安全管理水平，還能夠切實保障建筑品質，為企業創造更大化的利益，促進我國裝配式建筑行業的良好發展。