第13章智能建造Intelligentconstruction課程思政大疆——無人機深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司成立于2006年，已發(fā)展成為空間智能時代的技術、影像和教育方案引領者。成立十六年間，大疆創(chuàng)新的業(yè)務從無人機系統(tǒng)拓展至多元化產品體系，在無人機、手持影像系統(tǒng)、機器人教育等多個領域，成為全球領先的品牌，以一流的技術產品重新定義了“中國制造”的內涵，并在更多前沿領域不斷革新產品與解決方案。以創(chuàng)新為本，以人才及合作伙伴為根基，思考客戶需求并解決問題，大疆創(chuàng)新得到了全球市場的尊重和肯定。公司員工14,000余人，在7個國家設有18間分支機構，銷售與服務網絡覆蓋全球一百多個國家和地區(qū)。2019年，大疆榮獲2019IEEE機器人與自動化大獎，實現中國企業(yè)在國際機器人學術頂級榮譽上從0到1的重要突破。章節(jié)引言改革開放以來，我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，取得了巨大成績，隨著我國經濟由高速增長轉向高質量發(fā)展階段，建筑業(yè)逐漸進入存量時代，發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)管理體制和建造模式相對落后，效率不高。勞動密集，現場作業(yè)環(huán)境差。行業(yè)的信息化水平不高，智能建造推進總體滯后。住房和城鄉(xiāng)建設部先后發(fā)布了《2011~2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》和《2016~2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》等文件，要求建筑業(yè)企業(yè)對大數據、云計算、物聯網、3D打印以及智能化等技術進行應用。2020年7月，住房和城鄉(xiāng)建設部等多個部門頒發(fā)《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》，進一步明確提出了智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的智能建造產業(yè)體系。智能建造的主要裝備第三節(jié)智能工地管理系統(tǒng)第四節(jié)目錄Contents本章重點智能建造的概念智能建造的主要技術手段智能建造的主要技術手段第二節(jié)智能建造概述第一節(jié)本章難點智能工地管理系統(tǒng)第一節(jié)智能建造概述1智能建造概述

建造是建設工程項目的“制造”全過程，是基于全壽命期考慮的工程立項策劃、設計和施工的總稱。工程建造與其他工業(yè)產品制造一樣，必須立足于產品的全生命期的經濟技術性能和效益的最大化。智能建造是面向工程產品全生命期，實現泛在感知條件下建造生產水平提升和現場作業(yè)賦能的高級階段；是工程立項策劃、設計和施工技術與管理的信息感知、傳輸、積累和系統(tǒng)化過程，是構建基于互聯網的工程項目信息化管控平臺，在既定的時空范圍內通過功能互補的機器人完成各種工藝操作，實現人工智能與建造要求深度融合的一種建造方式?！爸悄芙ㄔ臁钡靡嬗跀底只椭悄芑夹g的發(fā)展，由“數字建造”衍化而來。智能建造是以BIM、物聯網、人工智能、云計算、大數據等技術為基礎，可以實時自適應于變化需求的高度集成與協(xié)同的建造系統(tǒng)。1智能建造概述01020304智能建造可以大大提高建筑施工的效率和精度，減少施工過程中的錯誤和浪費。智能建造可以減少人力和物力的消耗，從而降低建筑的成本。利用機器人技術和智能化控制可以避免人工在高空和危險環(huán)境下進行施工，保證施工過程的安全性。利用人工智能算法可以更加快速地完成建筑設計和優(yōu)化，提高建筑的設計水平。

智能建造的優(yōu)勢主要表現在以下幾個方面：提高建筑的質量和效率降低建筑成本提高施工安全性提高建筑的設計水平

智能建造以工程全生命期綜合效益最大化為目標，在新一輪科技革命背景下，建筑業(yè)急需要改變落后的生產方式，通過科技創(chuàng)新實現產業(yè)變革，完成從數字化、網絡化到智能化的轉型。第二節(jié)智能建造的主要技術手段13BIMVR/AR/MR/XR2云計算和大數據技術4物聯網5計算機視覺6數字孿生

智能建造技術涉及建筑工程的全生命周期，主要包括智能規(guī)劃與設計、智能裝備與施工、和智能設施，涉及到的技術有：BIM技術、人工智能技術、云計算技術和大數據技術等，不同技術之間相互獨立又相互聯系，搭建了整體的智能建造技術體系。1BIM

BIM（BuildingInformationModeling）技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，通過對建筑的數據化、信息化模型整合，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑、運營單位在內的各方建設主體提供協(xié)同工作的基礎，在提高生產效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。

BIM標準可以被分為三類，即分類編碼標準、數據模型標準以及過程標準。其中，分類編碼標準直接規(guī)定建筑信息的分類；數據模型標準規(guī)定BIM數據交換格式；而過程標準規(guī)定用于交換的BIM數據的內容。在BIM標準中，不同類型的應用標準存在交叉使用的情況，例如，在過程標準中需要使用數據模型標準，以便規(guī)定在某一過程中提交的數據必須包含數據模型中規(guī)定的哪些類型的數據。1BIM

BIM技術是智能建造技術的核心技術之一，它可以將建筑施工過程中的各種信息進行數字化、模擬化和可視化，以實現建筑施工過程的全面管理和控制。BIM的應用貫穿于建筑的全生命周期，從規(guī)劃、設計、施工、運維到拆除這五個階段的應用，如表13-1所示。全生命周期不同階段主要應用點規(guī)劃階段場地分析；建筑策劃；方案論證設計階段可視化設計；協(xié)同設計；性能分析；工程量統(tǒng)計；管線綜合施工階段施工模擬；數字建造；物料跟蹤；施工現場配合；竣工模型交付運維階段維護計劃；資產管理；空間管理；建筑系統(tǒng)分析；災害應急模擬拆除階段拆除方案確定；拆除成本控制；建筑垃圾處理表13-1BIM在建筑全生命周期的應用2云計算和大數據技術

云計算技術和大數據技術可以實現建筑施工中的數據管理和分析，例如可以利用云計算和大數據技術對建筑施工過程進行優(yōu)化和調整。建筑企業(yè)可以繼續(xù)利用數據分析來改進決策、優(yōu)化運營，并確定需要改進的領域。通過從智能建筑現場收集數據，可以對這些數據進行分析，并用于提高準確性、降低成本和優(yōu)化安全措施。這可以提高工作流程的效率，并縮短項目的完成時間。通過使用收集到的數據來監(jiān)控和管理安全、環(huán)境影響和項目進度，數據驅動的建筑有助于創(chuàng)建智能建筑現場。然后，這些數據被用于識別任何需要解決的潛在問題，以滿足最后期限或保護工人免受傷害。例如，實時數據可用于跟蹤現場有多少人員，并確保是否穿戴必要的安全設備。該數據還可用于優(yōu)化建筑進度，并創(chuàng)建更高效的工作流程。通過跟蹤每個階段的性能和進度，智能建筑工地能夠識別需要改進的區(qū)域，并進行必要的更改，以提高生產率。VR/AR/MR/XRVR虛擬現實（VirtualReality，VR）是一種能夠讓用戶創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術，利用計算機生成一種交互式的三維動態(tài)視景，其實體行為的仿真系統(tǒng)能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中，并實現人與虛擬世界的交互功能。AR增強現實（AugmentedReality，AR）是在虛擬現實基礎上發(fā)展起來的技術，是通過計算機系統(tǒng)提供的信息增加用戶對現實世界感知的技術，并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中，從而實現對現實的“增強”。它將計算機生成的虛擬物體或關于真實物體的非幾何信息疊加到真實世界的場景之上，實現了對真實世界的增強。MR混合現實（MixedReality，MR）結合了VR和AR的優(yōu)點，介于沒有計算機干預的用戶所看到的純“現實”和純“虛擬現實(用戶與物理世界沒有互動的計算機生成環(huán)境)”之間。VR體驗使用戶沉浸在與現實世界分離的數字環(huán)境中，AR將數字內容放置在現實世界之上，MR使數字內容與現實世界交互。MR處理障礙和邊界，并提供另一個層次的交互性。XR擴展現實（ExtendedReality，XR），是技術詞匯中新增的一個術語。它是指由計算機技術和可穿戴設備產生的所有真實及虛擬環(huán)境的結合以及人機交互。XR通過數字化增強我們的感官，以此來融合世界。除此之外，它為沉浸式虛擬體驗提供了大量不同層級的虛擬傳感器輸入水平。33VR/AR/MR/XR

MR是一個多學科的研究領域，需要來自幾個領域的知識，比如計算幾何、計算機網絡、圖像處理、三維建模和渲染、語音識別和運動識別。一個完整的MR系統(tǒng)通常需要以下基本要素:空間配準、顯示、用戶交互、數據存儲、多用戶協(xié)作。

XR是一個總稱，包括任何可以幫助我們融合物理世界和數字世界的技術。XR包括上述三種新興技術，即虛擬現實（VR）、增強現實（AR）和混合現實（MR）。4物聯網

物聯網（InternetofThing，IoT）概念最早于1999年由美國麻省理工學院自動識別中（Auto-ID）提出。2005年國際電信聯盟（ITU）發(fā)布《ITU互聯網報告2005：物聯網》中提出物聯網的概念。中國工業(yè)與信息化部在《物聯網白皮書（2011）》中給出了物聯網定義：物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝備對物世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫銜接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的。隨著物聯網技術的發(fā)展，越來越多的研究將物聯網應用于建筑領域，以緩解傳統(tǒng)建筑業(yè)所面臨的效率低下、安全生產事故頻發(fā)等問題。4物聯網

由物聯網的定義可知物聯網應具備三個能力：全面感知、可靠傳遞和智能處理。01全面感知要求物聯網能隨時隨地獲取物體信息。02可靠傳遞要求物聯網能夠將收集的信息實時準確地傳遞出去。03智能處理則要求物聯網具有分析、處理大量數據和信息并對物體進行控制的能力。圖13-1物聯網在智慧工地的應用來源：網絡。5計算機視覺

計算機視覺（ComputerVision）試圖模擬人類的視覺系統(tǒng)，使計算機系統(tǒng)能夠自動看到、識別和理解視覺世界。計算機視覺的主要任務是通過對采集到的圖像或視頻進行處理自動提取、分析和理解有意義的信息，以實現計算機對視覺世界的自動理解。

近年來，深度學習的迅速發(fā)展為計算機視覺領域注入了全新的生命力，取得了大量突破性成果。深度學習是一類先進的機器學習算法，通常采用神經網絡等模型學習樣本數據中隱含的內在規(guī)律，并將其應用于未知數據。根據計算機視覺的主要任務深度學習算法可分為圖像分類、目標檢測、圖像分制三種類型?；谏疃葘W習的理論和方法，計算機視覺已廣泛應用于醫(yī)療、軍事、自動駕駛等領域進行圖像場景的自動識別與分類。5計算機視覺

在建設工程領域，計算機視覺也已得到廣泛應用，利用計算機視覺可進行質量缺陷檢測、結構健康監(jiān)測、火災檢測及預警、施工現場不安全行為自動識別、風險場景實時預警等，提高了建設工程全生命周期的管理水平。圖13-2計算機視覺技術在結構物健康檢測中應用來源：網絡。6數字孿生

數字孿生（DigitalTwin，DT）的概念模型最早出現于2003年，由Grieves教授在美國密歇根大學的產品全生命周期管理課程上提出，當時被稱作“鏡像空間模型”，后被定義為“信息鏡像模型”和“數字李生”。2014年，Grieves出版了第一本DT白皮書，將DT模型分為三個主要部分：物理空間中的物理產品、虛擬空間中的虛擬產品以及將物理產品與虛擬產品相連接的數據和信息連接。

數字李生以模型為基礎，若要創(chuàng)建高保真模型必須認識并感知物理世界。通過各種傳技術、測量技術可以反映真實的物理世界。為使虛擬模型與其真實世界的模型同步，必須收集實時數據，為此需不斷提取實時傳感器數據以表示實體的近實時狀態(tài)。此外，DT還可以通過執(zhí)行器完成指定動作，從而按需改善物理實體。6數字孿生

與DT相關的建模涉及幾何建模、物理建模、行為建模、規(guī)則建模等。幾何模型描述物理實體的幾何形狀、表現形式和外觀，僅包含實體的幾何信息。行為模型描述了一個物理實體的各種行為以實現功能、響應變化、調整內部操作等。規(guī)則模型描述了從歷史數據、專家知識和預定義邏輯中提取的規(guī)則。規(guī)則使虛擬模型具有推理、判斷、評估優(yōu)化和預測的能力。物理建模工具通過將物理特性賦予幾何模型來構建物理模型，然后通過物理模型分析物理實體的物理狀態(tài)。6數字孿生

通過與移動互聯網、云計算、大數據分析和其他技術的集成，DT已應用于航空航天制造、電力、醫(yī)療保健、智慧城市等諸多領域。目前，數字李生在建筑工程建造行業(yè)的應用主要集中于運維階段，設計和施工階段的應用仍在探索中。圖13-3數字孿生技術建模來源：網絡。第三節(jié)智能建造的主要裝備13智能工程設備施工機器人2智能工程機械1智能工程設備（1）傳感器

傳感器技術的發(fā)展大致可以分為三代：結構型傳感器、固體傳感器和智能型傳感器。結構型傳感器利用結構參量變化來感知和轉化信號，如電阻應變式傳感器。固體傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成，是利用材料某些特性制成，如光敏傳感器等。智能型傳感器通過將微型計算機技術與檢測技術相結合，具有檢測、自診斷、數據處理、自適應等能力。

《傳感器通用術語》（GB/T7665-2005）將傳感器定義為能夠感受規(guī)定的被測量并按—定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置的總稱。傳感器具有微型化、數字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網絡化等特點，是工程實踐中實現施工現場信息獲取的重要手段。傳感器在現場施工中主要用于采集施工構件的應力、應變、溫度等反映施工生產要素狀態(tài)的數據。1智能工程設備（2）RFID技術

RFID是一種自動識別技術，可以通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，具讀取性強、讀取速度快、抗污染能力強、可重復使用、信息容量大、安全性強等優(yōu)點，被為是21世紀最具有發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g之一。RFID技術由雷達技術衍生而來，1948RPID的理論基礎誕生。之后，人們對RFID相關理論進行了更加深入的探索，REID技術相關產品被開發(fā)并應用于多個領域。2000年后，人們逐漸認識到標準化的重要性，RFID品的類型進一步得到豐富和發(fā)展，相關生產成本逐漸下降，應用領域逐漸增多。

RFID技術目前已在多個領域得到應用，在施工中的應用主要體現在進度管理、物料管理、施工安全管理等。通過將RFID標簽嵌入構件中，可以實時跟蹤物料位置，了解物料體用情況，從而實現對物料和進度的管理。此外，利用RFID標簽管理人員可以跟蹤施工人員的位置、明確施工人員工種及進出場信息，實現科學管理。1智能工程設備（3）相機

相機是獲取工程數據的重要設備之一。應用于建設工程數據采集的相機主要包括視覺相機、深度相機和紅外熱像儀等。視覺相機在工程建設過程中的應用最為普遍，用于采集RGB圖像。深度相機不僅可以獲取RGB圖像，還可以同時獲取圖像的深度信息，在建設工程中可用于采集缺陷圖像等以獲取深度數據。根據工作原理的不同，深度相機主要可分為雙目立體相機、基于結構光的深度相機、基于飛行時間的深度相機等。1智能工程設備（4）無人機

無人機全稱為無人駕駛飛機（UnmannedAerialVehicle，UVA），是利用無線電遙控設和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，或者可由車載計算機完全地或間歇地自主操依據應用領域的不同，無人機可分為軍用無人機和民用無人機，其中民用無人機可為建程提供設備支持。在規(guī)劃設計階段，無人機可為建和承包商提供細致、準確的大型工地測繪數據。在施工階段，無人機可以可幫助團隊在設計期間全面了解工地情況，無人機收集到的詳細精準的數據可全程為建筑師提供設計參考。在施工階段，無人機可提供規(guī)范化、細節(jié)化的工地地圖，為團隊內部及外部利益相關方提供可靠數據，保證項目按時進行，節(jié)省預算。在巡檢階段，無人機可為巡檢人員提供精準數據，提升巡檢安全。1智能工程設備（5）三維激光掃描儀

三維激光掃描儀是三維激光掃描系統(tǒng)的主要組成部分，是建設工程領域的重要數據采集設備。三維激光掃描技術利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據。相較于傳統(tǒng)的單點測量方法，三維激光掃描技術取得了革命性的技術突破，實現了從單點測量到面測量的進化。三維激光掃描儀通常由激光發(fā)射器、接收器、時間計數器、電動機控制可旋轉的濾光鏡、控制電路板、微型計算機、CCD機以及軟件等組成。

三維激光掃描儀在建設工程領域的應用十分廣泛。在建設工程施工階段，三維激光掃描技術可以高效、完整地記錄施工現場的復雜情況，通過與設計BIM模型的點、線、面進行付比，可為工程質量檢查、進度監(jiān)控、變形監(jiān)測、工程驗收、模型重建等提供幫助。此外,三維激光掃描可以將重建模型結果進行電子化存檔，為后續(xù)的保護、修繕工作提供數字化查間檔案。三維激光掃描技術在獲取物體三維坐標方面具有高精度、高密度、高速率的特點，此在建筑工程施工變形監(jiān)測中也具有很高的應用價值。1智能工程設備（6）眼動儀

眼動儀是對眼睛進行相關研究的一種輔助工具，通過在處理視覺信息時拍攝并記錄人的睛的尺寸以及眼動軌跡特征，再經過一系列的后續(xù)處理，即可為眼球相關的研究與分析提定量分析證據。同時，眼動儀的研制也是一項涉及多項技術的綜合性應用研究，對學科交研究具有促進作用?，F階段，眼動儀使用最廣、研究最多的眼動測量方法是光學記錄法體方法是瞳孔-角膜反射法。瞳孔跟蹤是眼動儀裝置中使用最廣泛的技術，也是當前眼球蹤的主要研究方向。

作為一種檢測并記錄人眼相關狀態(tài)的裝置，現階段眼動儀在視覺系統(tǒng)、心理學和神經科眾多領域都有廣泛的應用與研究。在建筑領域，眼動儀的應用與研究也非常廣泛，如輔進行危害識別、輔助分析人為因素對設備工作風險的影響、確定工人的視覺注意力、檢測在的安全隱患并在施工現場連續(xù)監(jiān)測工人的健康狀況等。1智能工程設備（7）智能安全帽

安全帽是進入施工工地必不可少的裝備，將數據采集、位置跟蹤等技術應用于安全帽中可以大大提升施工管理的效率。例如裝有體征監(jiān)測設備的安全帽可以實時精準地反映施工人員的身體狀況，并將數據及時反饋給管理人員，大大減少安全生產事故的發(fā)生。經過實名認證的智能安全帽，還能實現人員管控。通過所安裝定位設備精準的定位功能、智能安全帽可以實時、高效、完整地展現佩戴者的運行軌跡。不同的工種工人進入不同的作業(yè)現場，電于圍欄內采集到員工信息，符合該作業(yè)現場的工人放行、如有不符合該作業(yè)現場的會報警，時記錄該員工的身份信息，以杜絕事故的發(fā)生。智能安全帽還可以輔助施工人員到達施工場或視現場，高精度定位采集地理信息是否與工作任務一致，不一致就會發(fā)出預警信局在工人視過程中，值離預定的巡視路線時可自動報警，預防在巡視過程中丟漏、抄近路現象，提高速視質量，此外，管理人員還可以通過安全相上安裝的攝像頭監(jiān)督施工現場的情況，及時發(fā)現和糾正工人的違規(guī)行為。2智能工程機械

近年來，我國工程機械行業(yè)迅速發(fā)展，取得了非常突出的成績。當前我國的工程機械技術正處在由傳統(tǒng)精密化、大型的工程機械向著輕量化、信息化以及智能化方向發(fā)展的轉型階段。建設工程領域的智能工程機械主要包括土方機械、起重機械、混凝土機械、路面機械、樁工機械等，本節(jié)將以旋挖鉆機、攪拌車、泵車、挖掘機、起重機等為例對智能工程機械進行介紹。2智能工程機械（1）旋挖鉆機

旋挖鉆機是工程建設中重要的樁工機械之一。新型旋挖鉆機采用了一系列先進的智能化技術，如使用極限載荷控制技術、多檔動力頭、雙速加壓油缸等，可有效提高施工效率；利用加壓臺顯示功能，可精準顯示并指導鉆桿加壓臺加鎖、解鎖，減少鉆桿磨損，消除卡桿事故；利用牙輪自動鉆進功能，可設置動力頭固定轉速，實現自動切削鉆進；使用鋼絲繩預張緊技術，主卷揚鋼絲繩始終保持一定的預張緊力，可避免亂繩、打扭，提升操作效率和便利性等。此外，通過為旋挖鉆機配備智能獨立風扇，可根據溫度需求智能調溫，節(jié)能降噪。利用手機端APP，可實現遠程實時設備監(jiān)控、機群管理。2智能工程機械（2）混凝土機械

混凝土機械包括混凝土攪拌運輸車、泵車、布料機、濕噴機等。在保證安全可靠的前提下，新型混凝土攪拌運輸車通過結構優(yōu)化和新材料的應用，最大限度上進行輕量化減重，給混凝土留出了更大的載重余量，提高了單次的運輸效率和收此外，通過搭載多方位攝像頭和前后雷達，新型混凝土攪拌運輸車可進行360°全景攝從而消除駕駛視野盲區(qū)、實現盲區(qū)碰撞危險預警，降低碰撞風險。同時，利用攝像頭實時拍、錄像功能，并結合燃油傳感器、車聯網等相關設備和技術，可實現異常自動報警，防偷油、偷料等行為；通過將車輛智能調度和監(jiān)控、設備保養(yǎng)提醒、油耗等關鍵數據實時推至手機端，可有效提升管理效率。

在輕量化方面，混凝土泵車可通過拓撲優(yōu)化鏤空臂架、使用新型材料等方式有效減輕重。新型混凝土泵車通過優(yōu)化混凝土管支撐、采用自動減振技術等方式可增強結構穩(wěn)定性在智能互聯方面，通過使用人機交互遙控器，可實時掌控混凝土泵車的設備狀態(tài)；通過搭載智能原件，可實現混凝土泵車核心系統(tǒng)功能、行程異常、主油泵異常、油耗異常等智能診斷，診斷結果可向手機端自動推送，以全程掌控混凝土泵車的健康狀態(tài)。此外，失效預警輸送管的使用可實現實時預警，提醒工作人員及時更換混凝土泵車的輸送管，保障施工安全。2智能工程機械（3）挖掘機

近年來，隨著挖掘機施工領域的擴展、施工質量及能耗排放要求的提升，傳統(tǒng)挖掘機在控制特性、環(huán)境適應能力、節(jié)能環(huán)保等方面的不足日趨凸顯。進行液壓挖掘機的智能化研究，研制具備精準控制特性、遠程及自主作業(yè)能力、惡劣環(huán)境適應性、高效節(jié)能等特點的智挖掘機是解決上述問題的有效途徑之一。2智能工程機械（4）起重機

與通用起重機相比，智能起重機具有人工智能，在代替人的體力勞動基礎上，代替或輔助人的腦力勞動，即通過將傳感器與智能決策軟件與起重機集成，實現感知、分析、推理、決策和控制功能，實現人機物的交互、融合代替人工進行感知、決策和執(zhí)行，使起重機能適應工作環(huán)境的變化。其工作流程與通用起重機相同，但增加的智能控制能夠代替人的視覺等感知功能，代替操作員判斷做出對應的動作，完成在起重機工作過程中的識別、感知、操作和管理等。2智能工程機械（5）其他工程機械

此外還有智能的無人駕駛壓路機，可代替人工全天候連續(xù)作業(yè)，實現用戶利益最大化;還可以搭配避障雷達，實時精確自動避障，自動規(guī)劃路徑，自動換道，密實度實時監(jiān)測;并實現智能控制壓實等。還有利用全球定位系統(tǒng)（GPS）和安裝在工程機械上的傳感器的自動推機，可以實時掌握工程機械自身的位置、挖掘地面的鏟刀和機械臂的狀態(tài)以及地面情況等數據，將作業(yè)指示數據傳送到工程機械配備的控制盒后，一邊利用測量系統(tǒng)確認情況一邊進行施工。3施工機器人

施工機器人的概念及技術特征施工機器人是指與建筑施工作業(yè)密切相關的機器人設備，通常是一個在建筑施工工藝中執(zhí)行某個具體建造任務的裝備系統(tǒng)。在執(zhí)行施工任務的過程中，施工機器人不但能夠輔助人類進行施工作業(yè)，甚至可以完全替代人類勞動，并超越傳統(tǒng)人工的施工能力。早期施工機器人執(zhí)行的任務和施工內容大多是相對專業(yè)化和具體的，但是隨著機器人信息化水平的提升以及不同工種機器人之間的集成與協(xié)作，施工機器人的作業(yè)能力和工作范圍正在迅速擴展，在建筑工程中承擔越發(fā)復雜與精準的施工任務。自20世紀80年代起，工程建造機器人在工程施工階段得以不斷應用和發(fā)展，目前根據使用功能不同，主要包括墻體施工機器人、裝修機器人及3D打印機器人等。3施工機器人

施工機器人的技術特征主要包括以下四點：（1）在施工過程中，施工機器人需要操作幕墻、混凝土砌塊等建筑構件，因此需要具備較大的承載能力和作業(yè)空間。（3）需要完備的實時監(jiān)測與預警系統(tǒng)以應對安全性的挑戰(zhàn)。（4）施工機器人編程以離線編程為基礎，需要與高度智能化的現場建立實時連接并進行實時反饋，以適應復雜的現場施工。（2）在非結構化環(huán)境的工作中，施工機器人需具有較高的智能性及廣泛的適應性，以實現導航、移動、避障等能力。其中基于傳感器的智能感知技術是提高智能性及適應性的關鍵。4智能工地管理系統(tǒng)

隨著智能建造技術在建設工程領域的快速發(fā)展及廣河應用，建筑業(yè)已經進入大數據、信息化、智能化時代。建設工程項目中蘊藏著大量的數據資源，如何分析這些多源異構數據對建設工程項目的潛在影響，對表征建設工程技術、組織資源、環(huán)境等異質要素的數據進行有效集成并提取出有價值的信息用于建設過程的決策與管理中，是建設項目管理者所面臨的一個重要課題。智慧工地理論為這一問題的解決提供了思路。智慧工地是將互聯網+的理念和科技引入建筑工地，從施工現場源頭抓起，最大程度的收集人員、安全、環(huán)境、材料等關鍵業(yè)務數據。通過結合物聯網、大數據、互聯網、云計算等技術建立云端大數據管理平臺，形成“端+云+大數據”的體系與模式，這就是智慧工地管理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)建設項目信息管理技術相比，智慧工地能夠充分實現信息的有效利用與決策支持，為項目管理者與利益相關者創(chuàng)造價值，實現項目參與者的有效協(xié)作，對項目績效具有顯著提高作用，其發(fā)展前景巨大。第四節(jié)智能工地管理系統(tǒng)13智慧工地智慧工地的發(fā)展2智慧工地的實踐應用引言

隨著智能建造技術在建設工程領域的快速發(fā)展及廣河應用，建筑業(yè)已經進入大數據、信息化、智能化時代。建設工程項目中蘊藏著大量的數據資源，如何分析這些多源異構數據對建設工程項目的潛在影響，對表征建設工程技術、組織資源、環(huán)境等異質要素的數據進行有效集成并提取出有價值的信息用于建設過程的決策與管理中，是建設項目管理者所面臨的一個重要課題。智慧工地理論為這一問題的解決提供了思路。智慧工地是將互聯網+的理念和科技引入建筑工地，從施工現場源頭抓起，最大程度的收集人員、安全、環(huán)境、材料等關鍵業(yè)務數據。通過結合物聯網、大數據、互聯網、云計算等技術建立云端大數據管理平臺，形成“端+云+大數據”的體系與模式，這就是智慧工地管理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)建設項目信息管理技術相比，智慧工地能夠充分實現信息的有效利用與決策支持，為項目管理者與利益相關者創(chuàng)造價值，實現項目參與者的有效協(xié)作，對項目績效具有顯著提高作用，其發(fā)展前景巨大。1智慧工地

雖然學術界對于智慧工地的定義尚未達成共識，但是通過對“智慧工地”概念的整理，可以認為智慧工地是建筑業(yè)從經驗范式開始，經過理論范式、計算機模擬范式發(fā)展到第四范式的典型。它是以施工過程的現場管理為出發(fā)點，時間上貫穿工程項目全生命周期，空間上覆蓋工程項目各情境，借助云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、建筑信息模型等各類信息技術，對“人、機、料、法、環(huán)”等關鍵因素控制管理，形成的互聯協(xié)同、信息共享、安全監(jiān)測及智能決策平臺，共同構建而成的工程項目信息化系統(tǒng)。

智慧工地作為應用于施工階段的重要工具，應實現施工現場管理的主要工作內容。在新時代、新要求的背景下，智慧工地通過三維可視化平臺對工程項目進行施工模擬，圍繞施工過程管理，建立互聯協(xié)同、智能生產、科學管理的施工項目信息化生態(tài)圈，并將此數據在虛擬現實環(huán)境下與物聯網采集到的工程信息進行數據挖掘分析，提供過程趨勢預測及專家預案，實現工程施工可視化智能管理，從而提高工程管理水平，逐步實現綠色建造和生態(tài)建造，大大提高了工地鏈條管理者的管理效率，有效監(jiān)管勞務人員的規(guī)范作業(yè)。1智慧工地圖13-4智慧工地來源：網絡。2智慧工地的實踐應用項目部嚴格推行勞務實名制管理，對項目所有作業(yè)人員進行信息統(tǒng)計和用工分析，建個人檔案，通過勞務實名制的“云+端”產品形式，使用閘機硬件與管理軟件結合的物聯技術，實時、準確收集人員的信息進行勞務管理。該系統(tǒng)可為現場生產人員提供當前用工狀態(tài)，實時了解每小時的在場人數，且可按照同類型勞務隊伍和工種的實際用工數據統(tǒng)計，為項目部提供人員生產要素用工分析。另外還可分析項目所有作業(yè)人員的信息統(tǒng)計，自項目開工至今的進出場和持卡人數、個人信息地域分布情況等，為項目決策層提供數據參考。1

建立勞務實名制系統(tǒng)可根據施工現場存在安全或質量隱患類別及緊急程度，對相關責任單位、責任人進行預警。此外，該系統(tǒng)還可與勞務系統(tǒng)組合對人員進行管理，為項目決策層監(jiān)控項目風險、規(guī)避風險提供有力保障支持。安全、質量巡檢系統(tǒng)采用云端+手機APP的方式，將施工現場實時監(jiān)控、信息采集的數據，系統(tǒng)自動進行歸集整理和分類，根據隱患類別及緊急程度，對相關責任單位、責任人進行預警。2

建立安全、質量巡檢系統(tǒng)2智慧工地的實踐應用塔式起重機防碰撞系統(tǒng)可實現對施工現場群塔運行狀況的實時遠程監(jiān)控，可以對施工現場群塔運行狀況實現現場安全監(jiān)控、運行記錄、聲光報警、實時動態(tài)的遠程監(jiān)控，使得塔式起重機安全監(jiān)控成為開放的實時動態(tài)監(jiān)控。3

建立塔式起重機防碰撞系統(tǒng)BIM建造管理平臺是通過BIM技術，將項目在整個施工周期內不同階段的工程信息過程管控和資源統(tǒng)籌集成，并通過三維技術，為工程施工提供可視化、協(xié)調性、優(yōu)化性等信息模型，使該模型達到設計、施工一體化和各專業(yè)相互協(xié)同工作，從而達到節(jié)約施工成本的目的。此外，BIM建造平臺可實現BIM模型在線預覽，聯合生產、技術、質量、安全等關鍵數據，通過BIM模型展示進度、工藝、工法，將BIM技術應用的關鍵成果集中呈現，為工程施工奠定良好基礎。4

建立基于BIM的建造系統(tǒng)2智慧工地的實踐應用為加強施工項目日常管理，項目部建立了建筑工地遠程監(jiān)控系統(tǒng)，值班人員通過計算機屏幕實時監(jiān)管，對施工現場進行動態(tài)控制，對突發(fā)情況及時上報、應對、溝通、協(xié)調、解決，既減輕了監(jiān)管人員的工作強度，又加強了建設項目在公司及項目內部的調控監(jiān)管力度，有效地提高了工作效率。“智慧工地”中的遠程監(jiān)控，通過互聯網，使建設單位、施工單位、監(jiān)理單位、建設主管部門通過手機APP和PC端，實時地了解施工現場的進展情況，做到透明施工。5

建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)，加強施工項目的日常管理設置環(huán)境監(jiān)控設備，全天候實時在線監(jiān)測，對風向溫度、風速、濕度、噪聲、PM2.5、PM10等，設定報警值，超限后及時報警，與炮霧機沿路噴淋、塔式起重機噴淋裝置實現聯動，以達到自動控制揚塵治理的目的。同時，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)還可與智慧平臺進行對接，實現數據共享，動態(tài)監(jiān)控。6

建立環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)3智慧工地的發(fā)展

目前，人工智能、建筑信息模型、無線傳感網絡等在理論探索、技術創(chuàng)新、軟硬件性能提升等方面迅速發(fā)展，并引發(fā)鏈式突破，推動經濟社會各領域從數字化、網絡化向智能化加速躍升。加之，建筑業(yè)轉型升級迫在眉睫，智慧工地建設已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，具有極其重要的先導意義。3智慧工地的發(fā)展

然而，目前智慧工地在發(fā)展中仍然存在一些不成熟和尚待突破之處，可歸結為以下幾個關鍵問題與挑戰(zhàn)：（1）人工智能等前沿技術與工程建造和管理的深度融合問題。

目前，雖然智慧工地發(fā)展的頂層設計是由建筑業(yè)相關機構和人士推動，但在技術