裝配式建筑智能化工程管理方法研究

譚小燕（茂名職業技術學院，廣東 茂名 525000）

裝配式建筑是具有極大發展潛力的項目，此類項目能為社會發展創造巨大的經濟價值，并為房地產開發商帶來可觀的回報。目前，國內裝配式建筑開發項目數量和規模呈逐年增長趨勢，但裝配式建筑項目普遍存在低效率、缺乏生態環保意識等問題[1]。中國的建筑地產市場蓬勃發展，但由于地產整體開發周期長、投入大，使得其面臨著資金、管理、運營能力等多方面壓力[2]。因此，如何通過項目管理和運營，將裝配式建筑打造成高質量發展的標桿建筑項目是當前的研究重點。

1 項目概況

本研究的建筑工程項目為某地區裝配式項目，項目擬建于A 市某區，項目中共包含21 棟塔樓建筑。項目施工分為二期完成，一期建筑均為現澆式建筑，二期建筑均為裝配式建筑。為滿足本研究需求，選擇二期某棟建筑為例，對其展開研究，所選的試點工程項目結構為框剪結構，建筑面積為9547m2，建筑高度為52.69m，地上層數為16層，地下層數為1層，其中2層～16層的陽臺、樓梯、外墻等結構均為預制結構。根據工程項目的現場勘查發現，試點工程項目的預制率可以達到35%。

2 裝配式建筑智能化工程管理方法

2.1 基于物聯網技術的裝配式建筑實時數據獲取

在裝配式建筑工程項目中，針對裝配式構件生產環節，引入物聯網技術，對其生產線進度進行識別。具體的生產進度跟蹤，及時對生產線上的組件信息進行識別和上報，并通過Web 端管理平臺掌握組件的生產進度。本設備主要被布置在生產中的關鍵工藝節點上，具體包含裝模、預埋鋼筋、澆筑混凝土、養護、拆模、倉庫等，使用RFID識別構件的編碼[3]。利用RFID對已完成部件的代碼進行識別，并由MCU進行分析，將代碼發送到Lora網關。圖1為生產線進度識別架構示意圖。

圖1 生產線進度識別架構示意圖

將所有采集到的數據經過處理后統一存儲在數據庫當中，對其進行管理和利用。將網關Lora 設置為監聽狀態，用以監聽附近所有Lora 串口數據[5]。通過對Wi-Fi 與MySOL 兩個數據庫進行組態連接，可以將串行數據直接存儲到對應的數據庫中。

2.2 裝配式建筑智能化信息集成

對上述利用物聯網技術實時獲取到的裝配式建筑數據進行集成，根據裝配式建筑工程管理設計數據的類型與結構特征，提出通用數據整合與眾包融合的兩種方法[6]。在數據庫模型的設計中，充分考慮數據間的相關性。在此基礎上，利用組件D和終端ID的等價性，建立數據表間的關聯關系。因此，在以后的應用中，只要將字符串直接進行匹配，就能得到相應的數據。

為方便工程管理，需要實現裝配式建筑三維模型Web 端顯示和交互。顯示方面主要借助Three.Js 實現場景的搭建，其中主要有渲染器、攝像機和光源等對象的添加和參數的設置，借助FC.Js、FC 文件進行加載和解析，將三維模型顯示在已經加載的場景中[7]。交互方面主要借助IEFCJs 實現構件的選取、高亮顯示和參數查詢。

對裝配式建筑模型的加載顯示中，攝像機決定著展示畫面的效果對三維場景進行二維化處理，為滿足工程管理所需的成像效果，采用遠景相機，其投影方式如圖2所示。

圖2 遠景相機投影方式示意圖

在管理過程中，為實現與裝配式建筑模型的交互，可通過以下操作完成：首先，在三維空間中，通過單擊來選取零件，與在二維空間中直接單擊來選取零件不同。在3D 場景中，要用3D.J.Raycaster 進行選擇，利用其可以模擬出“光束”的發射，幾種場景中的物體為鼠標選擇的物體[8]。使用Raycaster將光線投影到屏幕上，然后計算出鼠標的位置，從而完成對零件的選擇。在點擊選擇構件之后，模型不會發生任何改變，因為用戶的認知性不高，所以無法直觀地判斷所選擇的構件是否就是所要的構件，所以需要將點選構件高亮顯示出來。用新的Mesh Lambert Material 制作一個新的突出材質，對鼠標點擊事件進行監測，選中一個構件后，對其亮度進行調整，從而實現差異化顯示，提高工程管理的交互性。

2.3 工程質量追溯管理

在對裝配式建筑工程的質量進行追溯管理時，通過輸入構件的ID，可以查詢到該構件的歷史信息。針對單個構件的整個生產、運輸、施工等所有信息進行追溯。質量溯源是指構件在制造、運輸、儲存、施工等各個環節上的狀態的追溯。分析造成零件質量問題的主要因素，并對這些因素進行分析。采用UHF-RFD標識技術和二維碼技術，實現對裝配式建筑構件的全壽命、全過程的可追溯性。在生產、運輸、施工的各個環節中，對生產單位、加工時間、產品質量檢測等相關信息，實現質量追溯。圖3為裝配式建筑質量追溯流程圖。

圖3 裝配式建筑質量追溯流程圖

在對裝配式建筑質量追溯時，只允許對相關信息進行查詢，不得修改信息。通過裝配式構件ID 對歷史數據進行追溯。

2.4 超限預警

為實現對超限問題的預警管理，將超限內容按照施工單位的要求進行配置。在管理期間，獲取施工過程中溫度、進度、設備在線數量等預警信息。在完成對預警信息的識別后，從用戶端接收預警通知。裝配式構件在運行過程中會由于運輸線路的問題造成構件延期，管理人員在接收到相應的預警信息后，應當及時與負責的駕駛人員取得聯系，并更換運輸線路后，將構件及時送達，確保裝配式建筑工程的施工進度。圖4為進度超限預警流程圖。

圖4 進度超限預警流程圖

3 管理效益評價

為檢驗管理方法的效益，從經濟、社會、環境效益三個維度展開評價研究。

其中，用于評價管理方法的經濟效益指標見表1。

表1 經濟效益指標

以表1 的節水指標為例，進行評價中的量化計算，計算公式見式（1）。

式中E-節水指標在評價中的量化計算（管理方法應用后的節水能力/節水性）；

P-建筑所在地的水費單價；

Q-管理方法應用后的節約水量。

完成上述分析后，對用于評價管理方法的環境效益指標進行描述，相關內容見表2。

表2 環境效益指標

以表2中的大氣綜合指數統計值為例，進行評價中的量化計算，計算公式見式（2）。

式中θ-大氣綜合指數統計值；

a-大氣環境中二氧化硫的年均含量，mg/m3；

b-大氣環境中二氧化氮的年均含量，mg/m3；

c-大氣環境中PM10的年均含量，mg/m3。

在上述內容的基礎上，對用于評價管理方法的社會效益指標進行描述，相關內容見表3。

表3 社會效益指標

以表3中的居民居住福利指標為例，進行評價中的量化計算，計算公式見式（3）。

式中S-管理后居民居住福利情況；

N-參與福利調查的人數；

ω-調查中愿意支付代表的人數；

P-最大支付金額比例。

完成各項指標的設計后，按照式（1）、式（2）、式（3），從三個方面進行裝配式建筑管理后的評價，將三個方面指標的評價分數設定為100，統計三個指標的評價結果后對其進行累加處理，累加處理后除以3，得到管理后的最終評分，按照以上指標，進行工程管理前與管理后的評估。統計評估結果發現，工程管理前的評估分數為65，屬于勉強及格分數，而按照此方法進行工程管理后的評估分數為96，分數極高，說明管理后工程項目的綜合效益良好。

4 結語

作為助力國家經濟產業發展、推動行業建設的支柱性產業，建筑行業的生產能力和經營規模都得到了極大的提高，根據市場不完全統計，建筑業的總產值已達到國內生產總值的6%以上，為國家的經濟發展和民生的改善做出了重要貢獻。與此同時，建筑行業也面臨著嚴峻的挑戰，傳統的生產模式、能源資源利用模式、環境污染等問題，使得建筑行業長期以來的粗放式發展模式受到了極大的沖擊。特別是在我國“碳達峰”戰略背景下，建筑行業亟須改變傳統的高能耗、高污染、低生產率的現狀，向“低能耗、低污染、低碳”建設方向轉型，以此推動我國建筑行業向數字化、信息化、低碳化轉型。

本設計提出的管理方法可以起到優化工程管理的作用，使用此方法進行工程項目的管理，可以提高項目的經濟效益、社會效益與環境效益，以此種方式實現對建設項目綜合效益的全面提升。為進一步對該管理方法進行完善，可以在后續的研究中，根據工程實際情況，選擇更多的實例作為參照，從多個角度進行該方法應用可行性的檢驗，以此實現對工程管理方案的補充。