智能建造技术在工程建设中的创新应用

摘 要：探讨了数字化和智能化技术在建筑施工行业中的应用，通过对智能建筑技术的定义和关键技术的解析，阐述了人工智能、BIM和模块化技术在建筑施工中的具体应用。研究涵盖了智能建造技术在勘察设计、施工建造和运营维护阶段的创新应用，利用BIM模型、物联网技术和智能设备，提高了施工效率和管理水平，确保项目顺利进行。研究结果显示，智能建造技术不仅能够提高施工效率，减少资源浪费，还能够在运营维护阶段通过智能化管理系统进行设备监测和风险预警，提高设备的可靠性和使用寿命。

关键词：智能建造技术；工程建设；创新应用

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）08-0038-03

0 引言

随着数字化与智能化的迅猛发展及其创新应用的不断拓展，建筑施工行业迎来了数字化转型与智能化升级的崭新契机。广泛采纳智能建筑技术，不仅能够显著提升建筑项目的品质与持久性，还能助力节能减排与管理效能的改善。为了深入推动智能建筑技术的普及与应用，必须坚定致力于加强研究与技术创新的投入，积极推动相关政策的落地与实施，并提供必要的经济激励措施。此外，还需建立健全的管理体系与推广机制，以确保智能建筑技术的稳健发展与广泛应用[1]。

1 智能建造内涵及关键技术

智能建筑作为工程建设领域的一种创新发展方式，通过深度融合数字科技与工程建设系统，实现了技术的高度集成。该模式基于人工智能、云计算、大数据、BIM及模块化等核心技术的综合运用，为工程建造领域带来了显著的创新和发展动力，有力地推动了建筑行业的数字化转型步伐[2]。

1.1 智能建筑技术定义

智能建筑技术作为一种融合信息、通讯与控制等先进科学方法的技术架构，其发展历程涵盖了从传统智能化、集成智能化，到智能网联化，直至人工智能化的4个阶段[3]。其主要目标在于实现对建筑环境、设备以及系统的智能化监控、操作和管理。随着技术的不断进步与迭代，智能建筑技术已从早期独立设备的智慧化阶段，逐步演进至当前的互联网与AI时代。其智慧化程度持续得到增强，并在建筑能源运营、自动操作、环保检查以及设备维护等多个领域实现了全面的智慧化。

1.2 人工智能技术

人工智能跨越多个关键领域，涵盖机器学习、知识搜索、智能化的知识管理体系、智能机器人、具备独立推断和发现能力的技术以及计算机视觉等方面。在建筑行业，人工智能技术的应用日益普遍。在建设项目运营过程中，人工智能科技已广泛渗透至构造设计、实地布局规划、项目预算制定以及项目收益评估等多个关键环节[4]。

目前，C/S环境下的建筑施工管理系统得到广泛应用，该系统囊括了施工人员管理、施工进度监控、分包合同管理等多个方面，致力于实现工程管理的精细化。随着建筑机器人的崛起，它们正逐步成为关键的建筑辅助设备，替代人类执行高级任务及高风险工作。人工智能技术的持续发展，将进一步推动建筑行业的创新与发展，提升工程管理的效率与质量，为建筑领域带来更为广阔的机遇与多方位挑战。

1.3 BIM技术

BIM技术作为一种先进的工程数据模型，其基础在于三维数字技术，该技术全面整合了从工程设计、施工到维护等整个项目流程中的各项相关数据。通过BIM技术所建立的信息化模型，将建筑信息的表达形式从传统的二维图纸转变为三维数字模型，实现了从图像到数字的跨越。

在控制建设周期方面，BIM技术相较于传统的设计和施工方法展现出了显著的优势，有效降低了出错的可能性。此外，BIM技术的价值不仅仅局限于设计与施工环节，其在未来的建筑运行、保养及设备管理中同样发挥着重要作用。BIM技术能够显著提升工作效率，减少错误发生，缩短工作周期，进而降低整体建设成本。

目前，BIM技术已在施工过程中得到广泛应用，涵盖了三维模型的创建、VR技术的推广、施工方案的仿真模拟以及对潜在疏忽和遗漏的及时修补等多个方面。这些技术应用不仅有助于提升施工效率，还有效降低了重复制造的可能性，为项目的成功实施提供了有力保障。

1.4 模块化技术

传统的建筑施工流程通常遵循主体结构建设、保养及装饰的既定顺序。然而，随着建筑行业的不断发展，如装配式结构和装配式装饰等创新技术的引入，显著提升了施工效率。尽管如此，这些创新方法仍在一定程度上遵循了传统的建设流程。比如船舶制造领域的制作过程与建筑施工存在显著差异。船舶制造过程中，结构与装饰在生产阶段已融合为模块化单元，实现了模块化生产，仅需完成组装即视为施工完成。这一模式对技术要求极高，需确保各组件间顺畅连接。因此，在模块化设计过程中，BIM技术的运用至关重要[5]。

建筑师与工程团队可借助BIM技术，在设计阶段即进行模块化的规划与定制。BIM模型能够虚拟展示建筑结构与装修的集成情况，通过模拟和分析各构件间的相互关系，确保设计的精确性与可靠性。此外，BIM模型与生产、建设环节实现无缝对接，确保从设计到装配的全程信息共享与协作。

借鉴智能制造的成功经验，智能建造能够实现更高效、精确的施工，有利于缩短建设周期，降低资源浪费和错误发生的可能性。随着技术的不断进步与应用的推广，智能建造将推动建筑行业向更加智能、可持续的方向发展。

2 工程建设管理中智能建造技术的创新应用

随着当今世界信息技术的迅猛发展，各种新技术层出不穷，将新一代技术引入到工程施工技术中，并应用于施工管理领域中，可以提高施工各个环节的效率，使建筑行业的工作变得更加高效、有力。

2.1 勘察及设计阶段

在项目施工启动之前，建筑施工团队应将工程地质的详细研究委托给专业的调查单位，并基于其调查结果来制定详尽且适宜的工程设计。地质勘查工作应全面涵盖对工程地质的测量、检验、数据收集及制图等所有必要环节。在设计阶段，应明确规划并严格执行设计方案，包含施工蓝图在内的所有设计要素亦需精心策划[6]。

随着智能科技的持续进步，勘察设计者已具备将前沿科技融入地质研究、信息搜集及设计分析改进流程的能力，此举显著提升了勘察设计的精准性与完整性。

在地质勘查过程中，首先需进行深入的勘探工作，包括运用如雷达等先进检测手段，自动捕捉、辨识并保存地质、水文等环境相关信息。需运用智能化的遥感数据分析方法，通过对测量数据和遥感数据的科学解读，对建筑工地的多维度勘查资料进行高效处理，以迅速获取有价值的设计参考资料，并实现勘查资料的自动化分类。

BIM技术作为当前建筑工程领域的核心技术之一，在设计与运行方面均发挥着举足轻重的作用。将BIM技术与GIS技术、VR技术相结合，能为建筑设计提供更为丰富的三维信息。例如，将BIM模型有效应用于GIS领域，能够高效处理复杂的空间关系，如线路和桥梁等工程项目，为工程设计提供更为优越的数字分析工具和沉浸式体验。

2.2 施工建造阶段

在现代工程建设管理的语境下，智能建造技术的运用正逐步革新传统的施工模式，特别是在施工建造阶段。当施工图设计经过严格审核并获得通过后，业主将委托专业的施工团队开展实地的建设工作。这一阶段的工作涉及多方面的细致考虑，包括但不限于选址规划、建设设计、材料调配以及项目控制。更为突出的是，智能设备在施工过程中的创新应用已成为不可或缺的一部分。

通过BIM模型的运用，施工团队能够模拟并验证现场布局，预先发现并解决潜在问题，确保在项目启动前排除所有不合理因素。利用BIM模型，对加工场地、生活区以及临时设施等进行合理规划，并通过模拟确定最优排布方案，可确保工程的顺利进行。

在材料管理方面，物联网技术的应用显得尤为关键。借助RFID技术，建筑材料能够被快速、准确地采集和加工。结合物联网技术，实现对物料的实时跟踪和监控，从而确保物料管理的便捷性和精确性。该技术不仅提高了施工效率，也提升了管理水平，确保了材料的及时供应和合理使用。

智能设备在施工中的应用同样是创新施工的重要体现。与传统施工模式相比，无人机、自动化机械臂、3D打印设备和机器人等智能设备在施工现场的引入，显著提高了工作效率。例如，无人机被用于工地的空中监控和进度跟踪，自动化机械臂则能够执行精确的材料搬运和安装工作。此外，3D打印技术被用于快速构建复杂的建筑结构，而机器人则能在高风险或难以人工操作的环境中发挥重要作用。

2.3 运营维护阶段

在各项工程建设圆满竣工并投入运营后，业主需承担起组织设备维护、区域清洁与安全管理，以及基础设施维护与管理的责任。为达成这一目标，借助智能化技术，业主能够有效实现基础结构和各类设备的远程监测，对地区人流进行全方位监控，及时识别潜在风险并预先发出警示。

基于大数据和云计算的智能化建筑管理系统，在此过程中发挥着至关重要的作用。该系统通过物联网、BIM等先进技术，智能检索并实时分析运行过程中产生的大量数据，深入挖掘其中蕴含的信息，为建筑运营和决策提供优化支持。借助此系统，业主可远程监控各设备的运行状态，及时发现并处理设备故障或异常，从而增强设备的可靠性并延长其使用寿命。

云计算技术则能够存储、计算并优化处理涉及安全、设备等多维度、多层次的建设管理信息，为运行单位提供全方位的监控、预警以及决策分析支持，显著提升运行和管理的效能。通过智能化技术可对设备维护、卫生管理以及基础设施维护和管理进行远程监控，展现出强大的人流监测和风险预警能力。以大数据和云计算为基础的智能化建筑管理系统，不仅能够实现对运行数据的智能分析和深度挖掘，为决策提供有力支持，更能有效优化运行效能。借助云计算，全面处理与安全、设备等相关的多维、多层次建设管理信息，可为运行单位提供全方位的监控、预警及决策分析支持，进一步提升了运行和管理水平。

3 智能建造技术面临的挑战与发展展望

智能建造技术的发展前景广阔，然而目前面临诸多挑战，包括缺乏中长期发展策略、智能建造技术体系尚未完善以及关键技术和普遍技术尚未实现大规模普及。要推动智能建造技术的发展，建筑行业亟需制定明确的发展战略，结合工业化和信息化，深入推进智能技术与工程建设技术的融合。

政策引导是智能建造技术发展的重要保障。政府应出台具体的政策措施，支持智能建造技术的研发和应用，提供财政补贴和税收优惠，以激励企业进行技术创新。应建立统一的智能建造技术标准和规范，确保技术应用的规范性和统一性，促进智能建造技术的标准化和规模化发展。

在技术层面，需加强基础共性技术和关键核心技术的研究与开发。例如，人工智能、物联网、大数据和云计算等技术在建筑行业的应用潜力巨大，相关研究应侧重于这些技术的集成应用和优化提升。应大力推动BIM技术的应用与发展，通过BIM技术的普及，促进建筑信息的共享和协同，提高设计和施工的精度和效率。

跨学科的协同创新是智能建造技术发展的重要路径。建筑行业应加强与信息技术、材料科学、环境工程等领域的合作，推动跨学科的技术集成与创新。在智能建造技术的研发和应用过程中，应注重实践与理论的结合，通过实际工程项目的应用，验证和优化智能建造技术，为未来的技术推广和应用提供经验和参考。

4 结束语

智能建造技术的发展为建筑行业带来了革命性的变革，推动了从传统建造模式向数字化、智能化转型。在工程建设的各个阶段，智能建造技术通过集成人工智能、BIM、物联网等先进技术，不仅提高了施工效率和管理水平，还显著提升了建筑项目的品质和可持续性。政策引导和技术创新是智能建造技术发展的重要保障，应制定明确的发展战略和政策措施，支持技术研发和应用，推动技术的标准化和规模化发展。建筑行业需加强基础共性技术和关键核心技术的研究，促进跨学科的协同创新，推动智能技术与工程建设技术的深度融合。

参考文献

[1] 淑桃.工程建设管理中智能建造技术的创新应用[J].建筑经济，2021，42（4）：49-52.

[2] 赵立阁.工程建设管理中智能建造技术发展及应用[J].《中文科技期刊数据库：（引文版）工程技术》，2021，42（4）：49-52.

[3] 杜秉旋，颜特亮.探讨智能建造技术在工程建设管理中的应用[J].丝路视野2021（22）：127-128.

[4] 王可飞，郝蕊，卢文龙，等.智能建造技术在铁路工程建设中的研究与应用[J].中国铁路， 2019（11）：45-50.

[5] 李拥政.智能建造技术在铁路工程建设管理中的应用[C]//中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会.2020年智慧工程建造设计座谈会（一）论文集.中铁三局集团华东建设有限公司，2020：7.

[6] 吴俊.建设工程智慧建造体系构建及实践[J].重庆大学，2022 （4）：120.