物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及BIM技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用

□ 何訓林

智能建造是將信息技術(shù)、智能技術(shù)與工程施工過程密切結(jié)合的一種創(chuàng)新的建造方式。智能建造涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、BIM 技術(shù)以及人工智能技術(shù)等。智能建造的核心在于利用物理信息技術(shù)實現(xiàn)智能施工現(xiàn)場，通過結(jié)合設(shè)計和管理實現(xiàn)對生產(chǎn)方式的靈活調(diào)整，從而推動道路施工方式的升級。智能道路技術(shù)的出現(xiàn)促進了相關(guān)技術(shù)的快速融合和進步，在道路工程行業(yè)的應(yīng)用使得設(shè)計、生產(chǎn)、施工、管理等方面更加數(shù)字化和智能化。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和BIM 技術(shù)在道路工程中結(jié)合，可作為互聯(lián)網(wǎng)的一種具體擴展應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在不斷發(fā)展，將智能化與大數(shù)據(jù)技術(shù)相融合，形成新的服務(wù)模式。構(gòu)建智能建造系統(tǒng)，確保人民生命安全、穩(wěn)定有序以及對突發(fā)事件的快速響應(yīng)與處理。BIM 技術(shù)運用IFC 系統(tǒng)來規(guī)范數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化模型對項目進行管理和處理。BIM 技術(shù)的特點包括信息的完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、仿真性、可視化和圖形化等。BIM 技術(shù)在項目信息集成和共享方面扮演著重要角色，對工程起到至關(guān)重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和BIM 技術(shù)的有機結(jié)合不僅能夠在道路工程中節(jié)省經(jīng)濟和人力資源，還能為保護人民的生命和財產(chǎn)提供必要的保障。促進道路工程的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，智能建造技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用是必不可少的，將推動國內(nèi)道路行業(yè)向更高水平發(fā)展。

一、智能建造概述

1.智能建造的定義

智能建造涉及道路工程的整個周期，包括智能規(guī)劃、智能設(shè)計、智能施工、智能管理和智能服務(wù)。智能建造技術(shù)是通過結(jié)合BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)等具備智能化和信息化能力技術(shù)與道路建設(shè)結(jié)合起來，不同的技術(shù)相互獨立又相互制約、相互影響，最終通過構(gòu)建一個完整的智能化道路體系。

2.智能建造發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國智能化、信息化技術(shù)在道路工程的發(fā)展中取得了較為明顯的效果。然而，發(fā)達國家的智能化技術(shù)指引著整個行業(yè)的發(fā)展方向。目前，我國在智能建造技術(shù)方面仍然存在較多問題。通過對比國內(nèi)外在智能規(guī)劃與設(shè)計、智能裝備與施工、智能設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和BIM 技術(shù)等5 個方面，進而了解國內(nèi)外道路工程智能建造的發(fā)展狀況（見表1 所列）。

表1 國內(nèi)外道路工程智能建造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

3.智能建造未來挑戰(zhàn)

智能建造技術(shù)在我國起步較晚，當前更多地引用了國外的核心技術(shù)，借鑒了國外的創(chuàng)新技術(shù)以推動國內(nèi)發(fā)展，在智能建造的基礎(chǔ)理論和技術(shù)方面的學習相對不足，因此，要想創(chuàng)造出適合中國發(fā)展的智能建造體系，必須制定符合國情的智能建造創(chuàng)新方案。

智能建造技術(shù)的發(fā)展將給道路工程帶來創(chuàng)新性的轉(zhuǎn)變。從道路工程設(shè)計階段的BIM 技術(shù)到施工階段的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨著智能建造技術(shù)的進一步發(fā)展，新一代的信息技術(shù)適用點廣且過于復雜，只有將其程序化、標準化才能達到更好的應(yīng)用效果。各種技術(shù)的集成將成為未來智能建造技術(shù)在道路工程應(yīng)用的重點。高等教育機構(gòu)應(yīng)當設(shè)立智能建造專業(yè)，旨在培養(yǎng)掌握智能建造技術(shù)、具備復合能力的專業(yè)人才，以滿足智能建造行業(yè)的需求。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建設(shè)中的應(yīng)用

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義

物聯(lián)網(wǎng)是智能化和信息化時代中必不可少的一項技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對于道路工程的發(fā)展至關(guān)重要，而利用物聯(lián)網(wǎng)改善建設(shè)管理者的工作環(huán)境也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要方面。物聯(lián)網(wǎng)的功能可以總結(jié)為通過一般感應(yīng)技術(shù)、智能識別技術(shù)或有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接等相關(guān)技術(shù)，將相關(guān)的人和物連接起來，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳遞。將物聯(lián)網(wǎng)和道路工程相結(jié)合，有助于提升企業(yè)和個人的經(jīng)濟效益。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智能化的影響

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于道路工程集成中，能夠有效保障系統(tǒng)信息的安全性。如果道路系統(tǒng)存在安全問題，將嚴重影響人們的生活及使用道路系統(tǒng)的情況，甚至會對人們的安全構(gòu)成威脅。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路智能管理和道路維護方面將會扮演更重要的角色。當物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成到道路工程管理系統(tǒng)中時，整個系統(tǒng)可以實時監(jiān)控道路能耗，實現(xiàn)管理和控制的集成和統(tǒng)一。應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來管理道路內(nèi)的各種設(shè)備，明確每個設(shè)備的實時運行狀態(tài)，并利用這些動態(tài)數(shù)據(jù)來完成能源管理服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能站點實現(xiàn)了對項目進度的充分掌握，使施工現(xiàn)場管理人員能夠準確、及時地掌握和控制施工現(xiàn)場。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能道路系統(tǒng)的傳感層，可以有效地收集該道路的各種數(shù)據(jù)信息，并相應(yīng)地進行處理，有利于更好地傳輸數(shù)據(jù)信息。在傳感器網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)可以獲取智能道路的人員分布、設(shè)備運營和環(huán)境等信息，為智能化的高效運行提供信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能安全防范、快速應(yīng)急疏散指導、低能耗施工設(shè)備系統(tǒng)運行和優(yōu)化運行流程。

3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的具體應(yīng)用內(nèi)容

智能建造是將智能計算機技術(shù)、信息技術(shù)、道路設(shè)計和施工技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合的方法，利用自動監(jiān)測設(shè)備進行監(jiān)控并管理施工信息資源和信息服務(wù)。現(xiàn)代智能建造主要涵蓋報警、監(jiān)控、管理和門禁系統(tǒng)等，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將這些系統(tǒng)整合在同一個平臺，實現(xiàn)實時監(jiān)控和信息共享。這些智能系統(tǒng)可以與道路上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相互連接，進一步實現(xiàn)智能和高度集成應(yīng)用。通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能建造，我們不僅可以獲取人和物體所在的位置，還可以監(jiān)測并追蹤人體的運動狀態(tài)。

三、BIM 技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用

1.BIM 技術(shù)的定義

BIM 技術(shù)經(jīng)過20 多年的改進和發(fā)展，已經(jīng)從最初的試驗階段逐漸成熟，并在整個產(chǎn)業(yè)鏈上實現(xiàn)了協(xié)同作業(yè)，廣泛應(yīng)用于各個階段的項目實施。BIM 技術(shù)采用IFC 系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)標準，通過參數(shù)化建模實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的一致性、相關(guān)性和共享性，為項目相關(guān)方提供了一個工程信息共享平臺。BIM 技術(shù)的特點包括信息完備、信息關(guān)聯(lián)、信息一致、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、仿真性、可視化、圖形化等。該技術(shù)在道路設(shè)計和施工規(guī)劃等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其主要技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在提高施工過程的效率數(shù)據(jù)、增強系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性、顯著降低建設(shè)成本以及減少施工技術(shù)圖紙和文件的錯誤率等方面。

2.BIM 技術(shù)對智能化的影響

BIM 技術(shù)在道路設(shè)計中起著重要的作用，是建設(shè)項目開始前信息統(tǒng)計和模擬的核心渠道。通過廣泛應(yīng)用BIM 技術(shù)，實施現(xiàn)場施工的各個環(huán)節(jié)的相互交替和管理，從而實現(xiàn)建設(shè)項目綠色、智能化、低碳、集約化目標的網(wǎng)絡(luò)化精細智慧管理模式。智能建筑在完成一般建造功能的基礎(chǔ)上，還融合了多項高科技功能。其普遍運用計算機在道路物、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和其他設(shè)備中，結(jié)合BIM 模型、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、運營維護管理系統(tǒng)等專業(yè)系統(tǒng)，以及自動化高科技設(shè)施，有效提升管理的時效性和高效性。

3.BIM 技術(shù)在智能建造中的具體應(yīng)用內(nèi)容

BIM 技術(shù)體現(xiàn)了道路設(shè)計團隊對道路結(jié)構(gòu)的可行性和功能性的信息化方法的過程。除了BIM 在工程成本控制方面的積極作用外，BIM 還為道路工程信息模型中的概念道路的發(fā)展提供了技術(shù)支持；設(shè)計師可以依靠其想象力來滿足項目的需要。概念道路與真實環(huán)境結(jié)合時可能產(chǎn)生的缺陷，促進了先進道路概念的創(chuàng)新和發(fā)展，驗證了概念道路的可行性。BIM不僅可以對數(shù)據(jù)進行建模和分析，還可以模擬道路、使用、操作、維護等各種環(huán)境，預(yù)測和控制道路的整個施工周期和使用壽命周期。

基于大數(shù)據(jù)云平臺的BIM 技術(shù)運維管理系統(tǒng)通過集中管控平臺對道路工程各功能區(qū)進行集中控制和管理，其中包括大量的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器、儲能服務(wù)器、設(shè)備運行管理服務(wù)器和維護管理分析服務(wù)器。在實際應(yīng)用中，相關(guān)技術(shù)人員首先分析建設(shè)項目成本的限制功能和參數(shù)系統(tǒng)，然后構(gòu)建合理的參數(shù)，如各種道路工程項目，道路環(huán)保，道路消防系統(tǒng)和限制模型下的技術(shù)，對項目成本進行合理的評價和科學的預(yù)測。BIM 技術(shù)在道路工程全周期各個階段的應(yīng)用見表2 所列。

表2 BIM 技術(shù)在道路工程全周期各個階段的應(yīng)用

四、結(jié)語

道路工程已經(jīng)開始了一場新的革命，智能信息化正在為道路工程創(chuàng)造高速發(fā)展的平臺，智能建造技術(shù)可以將設(shè)計階段、施工階段、管理階段、服務(wù)階段等數(shù)據(jù)有機結(jié)合起來，為道路工程的智能化轉(zhuǎn)變升級提供了良好的基礎(chǔ)，從而進一步推動智能建造技術(shù)的發(fā)展。盡管智能建造技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)，但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及BIM 技術(shù)對智能道路和智能制造的影響具有極其深遠的影響。我國在智能建造技術(shù)領(lǐng)域取得了一些研究成果，智能道路產(chǎn)業(yè)體系已初步建立。國家對智能建造的支持力度不斷加大，智能建造正在引領(lǐng)未來道路工程的建設(shè)新方式。