物联网技术及BIM技术在智能建造中的应用

□ 何训林

智能建造是将信息技术、智能技术与工程施工过程密切结合的一种创新的建造方式。智能建造涵盖了物联网技术、BIM 技术以及人工智能技术等。智能建造的核心在于利用物理信息技术实现智能施工现场，通过结合设计和管理实现对生产方式的灵活调整，从而推动道路施工方式的升级。智能道路技术的出现促进了相关技术的快速融合和进步，在道路工程行业的应用使得设计、生产、施工、管理等方面更加数字化和智能化。

物联网技术和BIM 技术在道路工程中结合，可作为互联网的一种具体扩展应用。物联网技术正在不断发展，将智能化与大数据技术相融合，形成新的服务模式。构建智能建造系统，确保人民生命安全、稳定有序以及对突发事件的快速响应与处理。BIM 技术运用IFC 系统来规范数据，通过数字化模型对项目进行管理和处理。BIM 技术的特点包括信息的完备性、关联性、一致性、协调性、优化性、仿真性、可视化和图形化等。BIM 技术在项目信息集成和共享方面扮演着重要角色，对工程起到至关重要的作用。物联网技术和BIM 技术的有机结合不仅能够在道路工程中节省经济和人力资源，还能为保护人民的生命和财产提供必要的保障。促进道路工程的持续稳定发展，智能建造技术在道路工程中的应用是必不可少的，将推动国内道路行业向更高水平发展。

一、智能建造概述

1.智能建造的定义

智能建造涉及道路工程的整个周期，包括智能规划、智能设计、智能施工、智能管理和智能服务。智能建造技术是通过结合BIM 技术、物联网技术和云计算技术等具备智能化和信息化能力技术与道路建设结合起来，不同的技术相互独立又相互制约、相互影响，最终通过构建一个完整的智能化道路体系。

2.智能建造发展现状

近年来，我国智能化、信息化技术在道路工程的发展中取得了较为明显的效果。然而，发达国家的智能化技术指引着整个行业的发展方向。目前，我国在智能建造技术方面仍然存在较多问题。通过对比国内外在智能规划与设计、智能装备与施工、智能设施、物联网技术和BIM 技术等5 个方面，进而了解国内外道路工程智能建造的发展状况（见表1 所列）。

表1 国内外道路工程智能建造技术发展现状

3.智能建造未来挑战

智能建造技术在我国起步较晚，当前更多地引用了国外的核心技术，借鉴了国外的创新技术以推动国内发展，在智能建造的基础理论和技术方面的学习相对不足，因此，要想创造出适合中国发展的智能建造体系，必须制定符合国情的智能建造创新方案。

智能建造技术的发展将给道路工程带来创新性的转变。从道路工程设计阶段的BIM 技术到施工阶段的物联网技术，随着智能建造技术的进一步发展，新一代的信息技术适用点广且过于复杂，只有将其程序化、标准化才能达到更好的应用效果。各种技术的集成将成为未来智能建造技术在道路工程应用的重点。高等教育机构应当设立智能建造专业，旨在培养掌握智能建造技术、具备复合能力的专业人才，以满足智能建造行业的需求。

二、物联网技术在智能建设中的应用

1.物联网技术的定义

物联网是智能化和信息化时代中必不可少的一项技术。物联网的应用对于道路工程的发展至关重要，而利用物联网改善建设管理者的工作环境也是物联网发展的重要方面。物联网的功能可以总结为通过一般感应技术、智能识别技术或有线或无线网络连接等相关技术，将相关的人和物连接起来，实现物联网的信息传递。将物联网和道路工程相结合，有助于提升企业和个人的经济效益。

2.物联网技术对智能化的影响

将物联网技术应用于道路工程集成中，能够有效保障系统信息的安全性。如果道路系统存在安全问题，将严重影响人们的生活及使用道路系统的情况，甚至会对人们的安全构成威胁。物联网技术在道路智能管理和道路维护方面将会扮演更重要的角色。当物联网技术集成到道路工程管理系统中时，整个系统可以实时监控道路能耗，实现管理和控制的集成和统一。应充分利用物联网技术来管理道路内的各种设备，明确每个设备的实时运行状态，并利用这些动态数据来完成能源管理服务。物联网技术下的智能站点实现了对项目进度的充分掌握，使施工现场管理人员能够准确、及时地掌握和控制施工现场。将物联网技术应用于智能道路系统的传感层，可以有效地收集该道路的各种数据信息，并相应地进行处理，有利于更好地传输数据信息。在传感器网络和通信网络可以获取智能道路的人员分布、设备运营和环境等信息，为智能化的高效运行提供信息数据，实现智能安全防范、快速应急疏散指导、低能耗施工设备系统运行和优化运行流程。

3.物联网技术在智能建造中的具体应用内容

智能建造是将智能计算机技术、信息技术、道路设计和施工技术等多种技术相结合的方法，利用自动监测设备进行监控并管理施工信息资源和信息服务。现代智能建造主要涵盖报警、监控、管理和门禁系统等，利用物联网技术将这些系统整合在同一个平台，实现实时监控和信息共享。这些智能系统可以与道路上的物联网设备相互连接，进一步实现智能和高度集成应用。通过结合物联网技术和智能建造，我们不仅可以获取人和物体所在的位置，还可以监测并追踪人体的运动状态。

三、BIM 技术在智能建造中的应用

1.BIM 技术的定义

BIM 技术经过20 多年的改进和发展，已经从最初的试验阶段逐渐成熟，并在整个产业链上实现了协同作业，广泛应用于各个阶段的项目实施。BIM 技术采用IFC 系统作为数据标准，通过参数化建模实现了信息数据的一致性、相关性和共享性，为项目相关方提供了一个工程信息共享平台。BIM 技术的特点包括信息完备、信息关联、信息一致、协调性、优化性、仿真性、可视化、图形化等。该技术在道路设计和施工规划等领域得到广泛应用，其主要技术优势体现在提高施工过程的效率数据、增强系统的协调性、显著降低建设成本以及减少施工技术图纸和文件的错误率等方面。

2.BIM 技术对智能化的影响

BIM 技术在道路设计中起着重要的作用，是建设项目开始前信息统计和模拟的核心渠道。通过广泛应用BIM 技术，实施现场施工的各个环节的相互交替和管理，从而实现建设项目绿色、智能化、低碳、集约化目标的网络化精细智慧管理模式。智能建筑在完成一般建造功能的基础上，还融合了多项高科技功能。其普遍运用计算机在道路物、网络通信设备和其他设备中，结合BIM 模型、资产管理系统、安全管理系统、运营维护管理系统等专业系统，以及自动化高科技设施，有效提升管理的时效性和高效性。

3.BIM 技术在智能建造中的具体应用内容

BIM 技术体现了道路设计团队对道路结构的可行性和功能性的信息化方法的过程。除了BIM 在工程成本控制方面的积极作用外，BIM 还为道路工程信息模型中的概念道路的发展提供了技术支持；设计师可以依靠其想象力来满足项目的需要。概念道路与真实环境结合时可能产生的缺陷，促进了先进道路概念的创新和发展，验证了概念道路的可行性。BIM不仅可以对数据进行建模和分析，还可以模拟道路、使用、操作、维护等各种环境，预测和控制道路的整个施工周期和使用寿命周期。

基于大数据云平台的BIM 技术运维管理系统通过集中管控平台对道路工程各功能区进行集中控制和管理，其中包括大量的数据存储服务器、储能服务器、设备运行管理服务器和维护管理分析服务器。在实际应用中，相关技术人员首先分析建设项目成本的限制功能和参数系统，然后构建合理的参数，如各种道路工程项目，道路环保，道路消防系统和限制模型下的技术，对项目成本进行合理的评价和科学的预测。BIM 技术在道路工程全周期各个阶段的应用见表2 所列。

表2 BIM 技术在道路工程全周期各个阶段的应用

四、结语

道路工程已经开始了一场新的革命，智能信息化正在为道路工程创造高速发展的平台，智能建造技术可以将设计阶段、施工阶段、管理阶段、服务阶段等数据有机结合起来，为道路工程的智能化转变升级提供了良好的基础，从而进一步推动智能建造技术的发展。尽管智能建造技术面临巨大挑战，但物联网技术及BIM 技术对智能道路和智能制造的影响具有极其深远的影响。我国在智能建造技术领域取得了一些研究成果，智能道路产业体系已初步建立。国家对智能建造的支持力度不断加大，智能建造正在引领未来道路工程的建设新方式。