《智能建造技術(shù)與裝備》 課件 第十章 智能施工與智慧工地

智能建造技術(shù)與裝備第十章：智能施工與智慧工地目錄一、智能施工與智慧工地概念二、智能施工與智慧工地裝備三、智能施工與智慧工地項目典型案例目錄一、智能施工與智慧工地概念二、智能施工與智慧工地裝備三、智能施工與智慧工地項目典型案例一、智能施工與智慧工地概念——智能施工概念概述與國外應(yīng)用現(xiàn)狀在現(xiàn)今建筑建設(shè)過程中，為保證工程建設(shè)質(zhì)量以及建設(shè)效率，智能施工技術(shù)開始在工程建設(shè)中得到應(yīng)用。智能施工是以BIM（BuildingInformationModel）、物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）、3D打印技術(shù)、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為基礎(chǔ)，可以實時自適應(yīng)于變化需求的高度集成與協(xié)同的建造系統(tǒng)。國家年份政府規(guī)定美國2007所有重要項目通過BIM進行空間規(guī)劃英國2016實現(xiàn)3D-BIM全面協(xié)同，且全部文件以信息化管理韓國2016實現(xiàn)全部公共設(shè)施項目使用BIM技術(shù)新加坡2015建筑面積大于5000㎡的項目均需提交BIM模型北歐2007強制要求建筑設(shè)計部分使用BIM在美國及北歐等開展BIM時間較早的國家中，強制要求應(yīng)用BIM技術(shù)早于其他國家十幾年。英國、新加坡、韓國近幾年也實現(xiàn)部分或全部實現(xiàn)應(yīng)用BIM技術(shù)。其他一些國家如日本、澳大利亞等雖未強制要求，但也結(jié)合國情也發(fā)布了相關(guān)的BIM標(biāo)準(zhǔn)、行動方案并成立了相關(guān)聯(lián)盟。一、智能施工與智慧工地概念——智能施工概念BIM技術(shù)我國BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)處于起步階段，交叉學(xué)科領(lǐng)域研究較少，多以施工階段應(yīng)用為主，但是發(fā)展迅速，大多數(shù)企業(yè)都逐漸重視起B(yǎng)IM技術(shù)在工程各階段的應(yīng)用價值。北京大興機場BIM技術(shù)應(yīng)用近年來BIM技術(shù)在我國應(yīng)用的案例也有很多，如中國尊、國家會展中心、北京大興機場等，在深化設(shè)計、輔助施工、族庫建立及可視化控制等方面發(fā)揮了巨大的作用。國家會展中心BIM技術(shù)應(yīng)用中國尊B(yǎng)IM技術(shù)應(yīng)用一、智能施工與智慧工地概念——智能施工概念3D打印技術(shù)國外3D打印技術(shù)發(fā)展較早，并積極推動3D打印技術(shù)的發(fā)展，由美國、德國、英國等國家首先推廣，并且十分重視。過去的20年，中國在3D打印技術(shù)方面也取得了豐碩的成果。世界第一棟打印建筑

蘇州工業(yè)園區(qū)3D打印別墅3D打印技術(shù)技術(shù)誕生于1984年，而3D打印建筑技術(shù)最早是美國學(xué)者JosephPegna提出的，它是一種按照預(yù)先設(shè)計的建筑模型和程序，用特制的打印“油墨”（一種建筑材料）通過機器設(shè)備智能“打印”出來并逐層累加，從而達到建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)且具有實用功能的建筑的技術(shù)。一、智能施工與智慧工地概念——數(shù)字化與智慧工地概述數(shù)字化——即是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型。智慧工地——以一種“更智慧”的方法來改進工程各干系組織和崗位人員相互交互的方式，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度。互聯(lián)協(xié)同智能生產(chǎn)科學(xué)管理提供過程趨勢預(yù)測及專家預(yù)案，實現(xiàn)工程施工可視化智能管理施工項目信息化生態(tài)圈廣聯(lián)達智慧工地管理系統(tǒng)數(shù)字化智慧工地管理中心一、智能施工與智慧工地概念——"智慧工地”讓建筑施工現(xiàn)場變"聰明”智慧工地

基于勞務(wù)實名制的管理系統(tǒng)

基于人員識別的行為記錄系統(tǒng)（一）人員管理（二）物料管理（三）安全管理VR安全教育體驗館塔機安全監(jiān)控管理遠程視頻監(jiān)管其他監(jiān)控（四）綠色施工管理揚塵降噪監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)能耗監(jiān)控（五）質(zhì)量管理智慧工地是一種采用先進技術(shù)實現(xiàn)施工現(xiàn)場智能化管理的系統(tǒng)工程，是圍繞項目全生命周期建立的一整套信息化系統(tǒng)和設(shè)施。目錄一、智能施工與智慧工地概念二、智能施工與智慧工地裝備三、智能施工與智慧工地項目典型案例二、智能施工與智慧工地裝備——空中造樓機中建三局研發(fā)的“空中造樓機”空中造樓機是中國自主研發(fā)的設(shè)備平臺及配套建造技術(shù)，是智能控制的大型組合式機械設(shè)備平臺，質(zhì)量優(yōu)良、周期可控、成本經(jīng)濟、綠色環(huán)保的現(xiàn)澆裝配式建造技術(shù)。該設(shè)備平臺模擬一座移動式造樓工廠，將工廠搬到施工現(xiàn)場，逐層進行地面以上結(jié)構(gòu)主體和保溫飾面一體化板材同步施工的現(xiàn)澆建造技術(shù)，用機器代替人工，實現(xiàn)高層及超高層鋼筋混凝土的整體現(xiàn)澆施工建造。造樓機與樓體通過一個個提前布好的支點鏈接。一層樓建造完成后，工程師在控制后臺進行操控，“空中造樓機”整體頂升，以便工人繼續(xù)往上建樓。雨篷伸縮遮陽住宅造樓機內(nèi)部作業(yè)環(huán)境住宅造樓機控制室二、智能施工與智慧工地裝備——空中造樓機中建三局研發(fā)的“住宅造樓機”“住宅造樓機”是一款新型輕量化造樓機，以300米以上超高層公建“空中造樓機”為基礎(chǔ)。融合了外防護架、伸縮雨篷、液壓布料機、模板吊掛、管線噴淋、精益建造等功能，是具有結(jié)構(gòu)輕巧、適用性廣、承載力大、多級防墜等特點的全新裝備。二、智能施工與智慧工地裝備——空中造樓機中建七局研發(fā)的“自動化裝配式建筑空中造樓機”自動化裝配式建筑空中造樓機六自由度吊裝裝置“自動化裝配式建筑空中造樓機”施工裝備首次研發(fā)構(gòu)件自動調(diào)姿控制技術(shù)與裝置，具備構(gòu)件六自由度精確就位自動調(diào)整功能，有效提高了構(gòu)件安裝精度、裝配質(zhì)量和作業(yè)效率具備構(gòu)件自動摘掛鉤功能無需人工高空作業(yè)研發(fā)構(gòu)件自動取放技術(shù)與裝置具備可調(diào)、校正、臨時固定功能實現(xiàn)豎向構(gòu)件高精度可靠固定保障施工安全具備構(gòu)件自動取放、吊運、尋位調(diào)姿、就位與接縫施工等功能實現(xiàn)工業(yè)化建筑主體結(jié)構(gòu)高效吊裝二、智能施工與智慧工地裝備——建筑施工機器人“BIM+FMS+WMS+建筑機器人”2021年12月30日，碧桂園集團旗下全資子公司廣東博智林機器人有限公司在汕頭金平項目首次完成“BIM+FMS+WMS+建筑機器人”多機施工系統(tǒng)的驗收。共有8款施工機器人、6款運輸及上料機器人、5款集中工作站開展多機協(xié)同裝修施工作業(yè)。二、智能施工與智慧工地裝備——3D打印建筑國外裝配式打印預(yù)制裝配式的3D打印建筑是預(yù)先在電腦中將三維建筑模型按照不同的結(jié)構(gòu)或受力情況劃分成多個部分，在工廠分別打印完成后再運至現(xiàn)場組裝。位于荷蘭埃因霍溫（Eindhoven）的3D打印房屋，建筑面積94平方米，外形看起來像一塊大石頭，房屋由24個逐層打印的混凝土部件組成埃因霍溫3D逐層打印埃因霍溫3D打印建筑外觀二、智能施工與智慧工地裝備——3D打印建筑國內(nèi)裝配式打印我國的北京華商陸?？萍加邢薰疽惨淹瞥隽诉m用于裝配式建筑的龍門式建筑3D打印機，既輕便又便宜，用來建造數(shù)字化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配式組裝的3D裝配式建筑。以“單體建筑”為單位在工廠進行定制化打印現(xiàn)場裝配門窗及其他設(shè)施這款緊湊型的3D打印機便于運輸，它有一個旋轉(zhuǎn)底座和起重機般的機械手臂，底座部分用于存儲、供應(yīng)原料，360°旋轉(zhuǎn)的活動手臂負責(zé)搭建，因此可以實現(xiàn)比自身更大的打印尺寸。二、智能施工與智慧工地裝備——3D打印建筑國外整體式打印2017年，俄羅斯建造了一座占地37平方米的房子，只花了不到一天就建造完成，成本7萬多元人民幣。它是由舊金山ApisCor公司生產(chǎn)的圓形3D打印機建造完成。ApisCor打印建筑的外觀ApisCor打印工作場景二、智能施工與智慧工地裝備——3D打印建筑國內(nèi)整體式打印北京華商陸?？萍加邢薰緩?016年的以鋼筋混凝土為原材料的“現(xiàn)場整體打印”的示范建筑，到2018年打印的正式商用建筑“新溫莎城堡”新溫莎城堡建筑外觀雙層辦公樓外觀2019年11月，中建股份技術(shù)中心和中建二局華南公司聯(lián)合完成了一棟“原位打印”雙層辦公樓的打印關(guān)鍵技術(shù)：1.原位打印——現(xiàn)場直接將主體打印成型，無需二次拼裝;2.采用輪廓工藝——打印出的墻體是為中空的，方便添加保暖填充物;3.雙層建筑打印——首次將這項技術(shù)運用到雙層結(jié)構(gòu)建筑上。打印設(shè)備由中建機械公司設(shè)計制造，打印材料、設(shè)備、工藝及控制軟件均是自主開發(fā)，主體打印只需3天，節(jié)約材料超過60%，房屋壽命可達50年。二、智能施工與智慧工地裝備——3D打印建筑3D打印裝修法國設(shè)計師Fran?oisBrument與SoniaLaugier的作品“Habitatimprimé”，以一種全新的思維突破了傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計。依據(jù)不同家具和設(shè)備衍生出變化的墻壁厚度，通過不同材料（塑料、混凝土、砂石）打造出一個與眾不同的個性化空間，由此形成室內(nèi)裝飾的多樣性，并以此為裝飾“Habitatimprimé”室內(nèi)設(shè)計上海東海廣場SOHO室內(nèi)3D打印裝修上海東海廣場SOHO售樓處室內(nèi)裝飾和一體化完整家居打印的自由曲面則處處散發(fā)著科幻的氣息。二、智能施工與智慧工地裝備——“云監(jiān)理”智慧平臺“云監(jiān)理”智慧平臺平臺主要利用物聯(lián)網(wǎng)、空間定位、移動通信、云計算、大數(shù)據(jù)和AI等技術(shù)，基于“云＋端”架構(gòu)的綜合管理平臺，構(gòu)建起一個工程監(jiān)理“大腦”，實現(xiàn)了對工程項目建設(shè)全過程的智能感知、動態(tài)管控。平臺具有成本管理、質(zhì)量管理、進度管理、安全管理等7大功能模塊，每個模塊都通過流程再造和系統(tǒng)深度融合，形成信息高度統(tǒng)一、業(yè)務(wù)深度協(xié)同的智慧監(jiān)理體系。國家華中應(yīng)急救援中心智慧監(jiān)理云平臺界面智慧監(jiān)理云平臺接入現(xiàn)場視頻監(jiān)控“云監(jiān)理”智慧平臺二、智能施工與智慧工地裝備——多腦協(xié)同智能施工平臺無人駕駛施工機械機群S21阿烏高速公路鋪設(shè)工程在北斗衛(wèi)星技術(shù)輔助下采取了無人駕駛的施工機械機群。無人駕駛施工機械機群集成了瀝青攤鋪測厚雷達系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)、360度環(huán)視全景監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化施工系統(tǒng)、雷達防撞輔助系統(tǒng)、新型振動式撒油技術(shù)和攤鋪機無線遙控技術(shù)。無人駕駛施工機械集群二、智能施工與智慧工地裝備——多腦協(xié)同智能施工平臺“BIM+FMS+WMS+建筑機器人”多機協(xié)作系統(tǒng)“BIM+FMS+WMS+建筑機器人”多機協(xié)作系統(tǒng)可以簡單理解為，搭建了一個BIM（建筑信息模型）協(xié)同平臺，將規(guī)劃的核心內(nèi)容派發(fā)給FMS（機器人協(xié)同管理系統(tǒng)），WMS（倉儲管理系統(tǒng)）提供物料支持，在這三大系統(tǒng)協(xié)同的基礎(chǔ)上，建筑機器人在各個作業(yè)區(qū)完成智能化流水線高效施工。BIM+FMS+WMS+建筑機器人”多機協(xié)作系統(tǒng)應(yīng)用目錄一、智能施工與智慧工地概念二、智能施工與智慧工地裝備三、智能施工與智慧工地項目典型案例三、項目典型案例——“物聯(lián)、數(shù)聯(lián)、智聯(lián)”三位一體的新型智慧城市濟南市城市運行管理服務(wù)平臺濟南市城市運行管理服務(wù)平臺按照“1+1+7+N”總體架構(gòu)建設(shè)?？v向做到國家、省、市、區(qū)、街、居6級聯(lián)通，橫向與26個市直部門和359個區(qū)直部門、街辦聯(lián)動，初步實現(xiàn)城市管理問題“一支隊伍巡查、一個中心受理、一套機制運行、一圖指揮調(diào)度”。濟南市城市運行管理服務(wù)平臺的應(yīng)用系統(tǒng)界面目前已打造出以“智能案件分撥”“智能巡檢車”“智能無人機”“智能視頻識別”“智能城市監(jiān)控”等一批智能化場景和以各類物聯(lián)感知設(shè)備為支撐的智能化發(fā)現(xiàn)新手段，“智能+主動”發(fā)現(xiàn)體系正在發(fā)揮越發(fā)重要的作用。通過城市運行管理服務(wù)平臺建設(shè)，濟南城管系統(tǒng)積極引入大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等高新技術(shù)，推動智能化發(fā)現(xiàn)能力建設(shè)。三、項目典型案例——“互聯(lián)網(wǎng)+”思維在建設(shè)工程建造階段的方式融合京張高鐵八達嶺長城站BIM技術(shù)的發(fā)展推廣帶動了建筑行業(yè)革命性的發(fā)展。現(xiàn)在BIM技術(shù)之“勢”、BIM建設(shè)之“道”和BIM應(yīng)用之“術(shù)”借互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已逐漸延伸到“BIM+”發(fā)展成BIM+智能設(shè)備、BIM+物聯(lián)網(wǎng)、BIM+VR等。研發(fā)了基于掌子面自動化素描系統(tǒng)的定量化超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)，實現(xiàn)了掌子面地質(zhì)信息智能圖像預(yù)報與圍巖精準(zhǔn)分級；應(yīng)用BIM技術(shù)搭建多專業(yè)協(xié)作的同一平臺，實現(xiàn)真正意義上的三維集成協(xié)同智能設(shè)計。八達嶺長城站整體BIM模型八達嶺長城站智能化定位和施工組織管理平臺構(gòu)建實時人機定位管理系統(tǒng)，實現(xiàn)復(fù)雜地下車站人流、物流的高效協(xié)調(diào)和智能施工；采用隧道結(jié)構(gòu)安全智能監(jiān)測系統(tǒng)，對圍巖和支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)進行全壽命周期的實時監(jiān)測。三、項目典型案例——“互聯(lián)網(wǎng)+智慧工地”的新基建和新型建造方式湖南省“互聯(lián)網(wǎng)+智慧工地”架構(gòu)該平臺可實現(xiàn)施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計及分析、手機App應(yīng)用等，現(xiàn)場數(shù)據(jù)分層次呈現(xiàn)給施工現(xiàn)場項目部、建筑企業(yè)、政府主管部門及監(jiān)督機構(gòu)等，以進行決策參考