現代建筑工程中的智能建筑技術研究

（山西應用科技學院，山西太原 030062）

建筑是人們生產生活中必需的重要設施構造。隨著社會發展與時代進步，建筑工程的設計與建設開始大量融入智能技術，以求為用戶提供更便捷、更多元的服務。智能建筑技術在現代建筑工程中的應用是推動傳統建筑行業轉型、產業升級的重要依托，對典型技術的研究具有重要的意義。

1 智能建筑技術概述

智能建筑技術又稱智能建造技術，是實現建筑建造技術與信息通信技術間的科學融合，以建筑結構實體作為基礎，利用信息智能手段建立智能化的施工建設平臺，通過優化設計、管理等不同要素配置建筑要素、改良施工方式的技術。現代社會的智能建筑技術的誕生和推廣，基于不同學科成熟技術的交叉融合，確保建筑體的設計、建設、生產、施工、管理、運維等諸多環節均更有條理性，智能建筑技術貫穿于現代建筑工程全周期。探討智能建筑技術，主要是解決以下問題，滿足工程各參與方的需求：（1）施工設計智能建模及仿真驗證；（2）施工環節由人工智能系統支配的建筑機器人完成作業，減少人工作業；（3）施工管理強調智能協調，憑借物聯網技術實現數據共享；（4）工程運維需要海量數據采集和精準分析。從滿足現代建筑建造需求來研究智能建筑技術，即從智能規劃與開發設計、智能裝備與整合施工、智能設施與科學防災、智能運維與高效服務四個層面挖掘和提取智能建筑技術，可知主要包括BIM（建筑信息模型）技術、IoT（物聯網）技術、3DP（3D打印）技術、大數據及云計算技術、AI（人工智能）技術等。這些智能建筑技術雖具有獨立的理論體系，但在實際應用中有所關聯，為構建智能建筑技術體系提供支撐。

2 現代建筑工程中的智能建筑技術分析

2.1 BIM技術

BIM技術是當下建筑工程中所運用的新型工具，根據美國NBIMS標準，BIM是以數字化方式表達設施對象的物理與功能特性，作為一類可共享信息的知識體系存儲并傳遞設施對象的信息，為設施的全生命周期各類決策的制定與實施制造依據，BIM體系應兼容相關利益方在不同階段的信息編輯與更改，保障不同主體履行相應職責，協同完成項目。因此，現代建筑工程中應用BIM技術已成為主流，不斷輔助技術人員完成涉及建筑工程項目全周期的智能管理。從世界范圍看，美、北歐等國家地區的BIM技術應用起步早且技術發展成熟，強制技術推廣應用；英、韓、新等國家地區的BIM技術強制應用進入快車道；日、澳等國家地區未進行強制，但已有本土化的BIM執行標準。我國BIM技術研究較晚，在建筑工程中的應用時間較短，主要體現在施工階段。國外主要國家和地區的BIM技術應用規定內容如表1所示。

表1 國外主要國家和地區的BIM技術應用規定內容

隨著現代建筑工程建設節奏的加快，更多企業對BIM技術保持緊密關注。更多設計類企業利用BIM技術開展方案規劃與圖紙設計，強調設計重心前移、共享協同設計、深化設計、可視化設計控制等問題落實，以求增加初期設計科學性，統籌在方案創新方面的技術配置。更多施工企業利用BIM技術加強了整體建設力量，可用于檢查施工缺陷或直接構建三維模型模擬施工進度與工藝要求，可配合完成知識管理，進一步優化改良施工方案。

2.2 IoT技術

IoT技術屬于新時期的創新信息技術，主要在于實現了不同物體之間關聯的互聯網絡。現代建筑工程中引入IoT技術，是IoT技術面向工業領域的重要應用，項目管理人員以及技術人員均可以憑借IoT技術改善優化工作及活動環境。IoT技術最早由美國提出，在《2025年對美國利益潛在影響的關鍵技術報告》中將IoT技術認定為六種關鍵技術之一。我國的IoT技術在現代建筑工程中的應用出現在2012年以后，主要的用途是掃描目標建筑物、不同部位的基本構件，完成整體與部件、人員與物品、物品與物品之間的信息化交互。

隨著建筑工程智能化建筑IoT技術的推廣應用，部分企業獲得了可觀的經濟效益。常見的應用諸如使用RFID技術對建筑項目中的不同材料編碼標簽，產生可識別的二維碼，再利用可靠設備在掃描后準確獲取預制構件信息，實施智能化管理，由于預制構件的信息在初期掃描后已經將相關信息進行補充并上傳數據庫，后期可通過數據庫準確定位具體參數的預制構件。智能化建筑IoT技術可以應用構建工程施工管理系統，系統及時跟蹤工程進度，對存在的疑點設置異常提醒，輔助技術人員及時糾正和處理，以降低建筑工程的經濟損失。預制構件的RFID編碼如圖1所示。

圖1 預制構件的RFID編碼

2.3 3DP技術

3DP技術是一類快速成型創新技術，主要是基于數字模型文件，將各種結構體所需要的原材料鋪層，實現快速打印生產，盡可能選擇具有黏合性的材料，因此，3DP技術也可稱增材制造技術。在現代建筑工程建設中，3DP技術是典型性顯著的智能建筑技術，其逐層打印的材料主要包括水泥、金屬、塑料等不同類粉末。現階段，很多人將3DP技術視為“第三次工業革命”，其在建筑工程設計規劃、建設施工、管理運維等多個方面發揮出獨特的自動化、信息化、智能化、高效化特點。在3DP技術應用下，建筑工程設計更靈活，用料更豐富，建筑結構更奇特。

國內外的3DP技術發展相比，國外早于國內，美、德、英等發達國家在制造行業3DP技術應用方面不斷增加投入，體現出對3DP技術的高度重視。國外主要國家和地區在3DP技術方面的資金投入情況如表2所示。

表2 國外主要國家和地區在3DP技術方面的資金投入情況

3DP技術可以為設計階段的建筑提供更多的結構方案，經過計算機對建筑物構造設計并先行打印樣本，基于實物再次考究建筑中的關鍵參數，驗證更多方案的可行性。對3DP技術應用在建筑行業的研究取得了一定的成果，如蘇州工業園區別墅是科技公司聯合建筑企業打造的3D打印建筑代表。

2.4 云計算和大數據技術

云計算是互聯網數據用戶對資源進行共享的一種新型模式，從服務器到網絡、從硬件到軟件均可以進行必要的共享，所有資源均可上傳至云服務器，虛擬服務器的容量擴展性較強。用戶通過云計算可減少交互和管理流程，可快速按照需求找到合理的資源，云計算支配的相關網絡系統可實時按照用戶需求完成動態部署、配置以及監控。

相關研究表明，2020年我國的私有云計算整體規模產生的效益達976.8億元。云計算技術的發展需要海量數據的支撐，大數據技術成為前沿技術，通過對龐大數據的采集統計、分析處理等數據整合方式，將實現數據的快速流轉，其數據體量、數據類型、價值密度等方面的特征鮮明。在現代建筑工程的智能建筑技術中，云計算和大數據技術融合作用于實際應用領域，首先對標建筑工程項目使用云計算技術構建云服務平臺，在平臺上靈活借助大數據技術完成項目數據處理分析，配置傳感器監測、物聯網絡來組建運行穩定的建筑項目管理系統，真正在施工現場建立虛擬化管理體系，發揮人臉圖像識別、人員流動考勤、施工機械管理、輔助設備管理、工業粉塵監測、風險隱患預警等多種功能。

3 未來的智能建筑技術發展趨勢

3.1 技術發展趨勢

我國現代建筑工程的智能建筑技術研究和應用目前仍處于初期階段，部分核心技術依賴從國外引進，需要大量的財力支撐，應加強對技術發展的研究。因此，國內企業在合理借鑒國外企業創新理念的基礎上，應強化基礎理論再研究和再升級，努力探尋關鍵技術，積極推動技術創新，結合國內的實際情況開辟新的技術領域，以富有我國特色的智能建筑技術體系來推動現代建筑行業的崛起。

3.2 應用發展趨勢

現代建筑工程應智能建筑技術的成功應用發生變革，新技術可在設計、施工、管理、運維等不同階段發揮強大的功能，可以不拘泥于單一領域，在建筑工程建設全生命周期內發揮出色的技術優勢。可以預見，應用領域、應用強度、應用效益的升級突破，將反作用于智能建筑技術的發展，使技術科技含量更強，融合效應更明顯，在具體的建筑工程建設程序化、標準化應用中發揮更大的作用。

4 結語

智能建筑技術的不斷創新和應用，讓現代建筑的功能價值持續得到增強。從現階段看，搭載先進科學技術形成的智能建筑技術，可積極對建筑工程設計和施工各環節進行信息化、智能化融合改造。隨著智能技術的發展，未來的建筑工程智能建筑技術的應用將更加先進，將全力打造安全舒適的智慧建筑。