（山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西太原 030062）

建筑是人們生產(chǎn)生活中必需的重要設(shè)施構(gòu)造。隨著社會(huì)發(fā)展與時(shí)代進(jìn)步，建筑工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)開始大量融入智能技術(shù)，以求為用戶提供更便捷、更多元的服務(wù)。智能建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程中的應(yīng)用是推動(dòng)傳統(tǒng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要依托，對(duì)典型技術(shù)的研究具有重要的意義。

1 智能建筑技術(shù)概述

智能建筑技術(shù)又稱智能建造技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)建筑建造技術(shù)與信息通信技術(shù)間的科學(xué)融合，以建筑結(jié)構(gòu)實(shí)體作為基礎(chǔ)，利用信息智能手段建立智能化的施工建設(shè)平臺(tái)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、管理等不同要素配置建筑要素、改良施工方式的技術(shù)?，F(xiàn)代社會(huì)的智能建筑技術(shù)的誕生和推廣，基于不同學(xué)科成熟技術(shù)的交叉融合，確保建筑體的設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)、施工、管理、運(yùn)維等諸多環(huán)節(jié)均更有條理性，智能建筑技術(shù)貫穿于現(xiàn)代建筑工程全周期。探討智能建筑技術(shù)，主要是解決以下問題，滿足工程各參與方的需求：（1）施工設(shè)計(jì)智能建模及仿真驗(yàn)證；（2）施工環(huán)節(jié)由人工智能系統(tǒng)支配的建筑機(jī)器人完成作業(yè)，減少人工作業(yè)；（3）施工管理強(qiáng)調(diào)智能協(xié)調(diào)，憑借物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；（4）工程運(yùn)維需要海量數(shù)據(jù)采集和精準(zhǔn)分析。從滿足現(xiàn)代建筑建造需求來研究智能建筑技術(shù)，即從智能規(guī)劃與開發(fā)設(shè)計(jì)、智能裝備與整合施工、智能設(shè)施與科學(xué)防災(zāi)、智能運(yùn)維與高效服務(wù)四個(gè)層面挖掘和提取智能建筑技術(shù)，可知主要包括BIM（建筑信息模型）技術(shù)、IoT（物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)、3DP（3D打印）技術(shù)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)、AI（人工智能）技術(shù)等。這些智能建筑技術(shù)雖具有獨(dú)立的理論體系，但在實(shí)際應(yīng)用中有所關(guān)聯(lián)，為構(gòu)建智能建筑技術(shù)體系提供支撐。

2 現(xiàn)代建筑工程中的智能建筑技術(shù)分析

2.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是當(dāng)下建筑工程中所運(yùn)用的新型工具，根據(jù)美國NBIMS標(biāo)準(zhǔn)，BIM是以數(shù)字化方式表達(dá)設(shè)施對(duì)象的物理與功能特性，作為一類可共享信息的知識(shí)體系存儲(chǔ)并傳遞設(shè)施對(duì)象的信息，為設(shè)施的全生命周期各類決策的制定與實(shí)施制造依據(jù)，BIM體系應(yīng)兼容相關(guān)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(yīng)職責(zé)，協(xié)同完成項(xiàng)目。因此，現(xiàn)代建筑工程中應(yīng)用BIM技術(shù)已成為主流，不斷輔助技術(shù)人員完成涉及建筑工程項(xiàng)目全周期的智能管理。從世界范圍看，美、北歐等國家地區(qū)的BIM技術(shù)應(yīng)用起步早且技術(shù)發(fā)展成熟，強(qiáng)制技術(shù)推廣應(yīng)用；英、韓、新等國家地區(qū)的BIM技術(shù)強(qiáng)制應(yīng)用進(jìn)入快車道；日、澳等國家地區(qū)未進(jìn)行強(qiáng)制，但已有本土化的BIM執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。我國BIM技術(shù)研究較晚，在建筑工程中的應(yīng)用時(shí)間較短，主要體現(xiàn)在施工階段。國外主要國家和地區(qū)的BIM技術(shù)應(yīng)用規(guī)定內(nèi)容如表1所示。

表1 國外主要國家和地區(qū)的BIM技術(shù)應(yīng)用規(guī)定內(nèi)容

隨著現(xiàn)代建筑工程建設(shè)節(jié)奏的加快，更多企業(yè)對(duì)BIM技術(shù)保持緊密關(guān)注。更多設(shè)計(jì)類企業(yè)利用BIM技術(shù)開展方案規(guī)劃與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)重心前移、共享協(xié)同設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、可視化設(shè)計(jì)控制等問題落實(shí)，以求增加初期設(shè)計(jì)科學(xué)性，統(tǒng)籌在方案創(chuàng)新方面的技術(shù)配置。更多施工企業(yè)利用BIM技術(shù)加強(qiáng)了整體建設(shè)力量，可用于檢查施工缺陷或直接構(gòu)建三維模型模擬施工進(jìn)度與工藝要求，可配合完成知識(shí)管理，進(jìn)一步優(yōu)化改良施工方案。

2.2 IoT技術(shù)

IoT技術(shù)屬于新時(shí)期的創(chuàng)新信息技術(shù)，主要在于實(shí)現(xiàn)了不同物體之間關(guān)聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代建筑工程中引入IoT技術(shù)，是IoT技術(shù)面向工業(yè)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，項(xiàng)目管理人員以及技術(shù)人員均可以憑借IoT技術(shù)改善優(yōu)化工作及活動(dòng)環(huán)境。IoT技術(shù)最早由美國提出，在《2025年對(duì)美國利益潛在影響的關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告》中將IoT技術(shù)認(rèn)定為六種關(guān)鍵技術(shù)之一。我國的IoT技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程中的應(yīng)用出現(xiàn)在2012年以后，主要的用途是掃描目標(biāo)建筑物、不同部位的基本構(gòu)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(shù)的推廣應(yīng)用，部分企業(yè)獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。常見的應(yīng)用諸如使用RFID技術(shù)對(duì)建筑項(xiàng)目中的不同材料編碼標(biāo)簽，產(chǎn)生可識(shí)別的二維碼，再利用可靠設(shè)備在掃描后準(zhǔn)確獲取預(yù)制構(gòu)件信息，實(shí)施智能化管理，由于預(yù)制構(gòu)件的信息在初期掃描后已經(jīng)將相關(guān)信息進(jìn)行補(bǔ)充并上傳數(shù)據(jù)庫，后期可通過數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)確定位具體參數(shù)的預(yù)制構(gòu)件。智能化建筑IoT技術(shù)可以應(yīng)用構(gòu)建工程施工管理系統(tǒng)，系統(tǒng)及時(shí)跟蹤工程進(jìn)度，對(duì)存在的疑點(diǎn)設(shè)置異常提醒，輔助技術(shù)人員及時(shí)糾正和處理，以降低建筑工程的經(jīng)濟(jì)損失。預(yù)制構(gòu)件的RFID編碼如圖1所示。

圖1 預(yù)制構(gòu)件的RFID編碼

2.3 3DP技術(shù)

3DP技術(shù)是一類快速成型創(chuàng)新技術(shù)，主要是基于數(shù)字模型文件，將各種結(jié)構(gòu)體所需要的原材料鋪層，實(shí)現(xiàn)快速打印生產(chǎn)，盡可能選擇具有黏合性的材料，因此，3DP技術(shù)也可稱增材制造技術(shù)。在現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中，3DP技術(shù)是典型性顯著的智能建筑技術(shù)，其逐層打印的材料主要包括水泥、金屬、塑料等不同類粉末?，F(xiàn)階段，很多人將3DP技術(shù)視為“第三次工業(yè)革命”，其在建筑工程設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)施工、管理運(yùn)維等多個(gè)方面發(fā)揮出獨(dú)特的自動(dòng)化、信息化、智能化、高效化特點(diǎn)。在3DP技術(shù)應(yīng)用下，建筑工程設(shè)計(jì)更靈活，用料更豐富，建筑結(jié)構(gòu)更奇特。

國內(nèi)外的3DP技術(shù)發(fā)展相比，國外早于國內(nèi)，美、德、英等發(fā)達(dá)國家在制造行業(yè)3DP技術(shù)應(yīng)用方面不斷增加投入，體現(xiàn)出對(duì)3DP技術(shù)的高度重視。國外主要國家和地區(qū)在3DP技術(shù)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(qū)在3DP技術(shù)方面的資金投入情況

3DP技術(shù)可以為設(shè)計(jì)階段的建筑提供更多的結(jié)構(gòu)方案，經(jīng)過計(jì)算機(jī)對(duì)建筑物構(gòu)造設(shè)計(jì)并先行打印樣本，基于實(shí)物再次考究建筑中的關(guān)鍵參數(shù)，驗(yàn)證更多方案的可行性。對(duì)3DP技術(shù)應(yīng)用在建筑行業(yè)的研究取得了一定的成果，如蘇州工業(yè)園區(qū)別墅是科技公司聯(lián)合建筑企業(yè)打造的3D打印建筑代表。

2.4 云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)

云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)用戶對(duì)資源進(jìn)行共享的一種新型模式，從服務(wù)器到網(wǎng)絡(luò)、從硬件到軟件均可以進(jìn)行必要的共享，所有資源均可上傳至云服務(wù)器，虛擬服務(wù)器的容量擴(kuò)展性較強(qiáng)。用戶通過云計(jì)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(jì)算支配的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)按照用戶需求完成動(dòng)態(tài)部署、配置以及監(jiān)控。

相關(guān)研究表明，2020年我國的私有云計(jì)算整體規(guī)模產(chǎn)生的效益達(dá)976.8億元。云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展需要海量數(shù)據(jù)的支撐，大數(shù)據(jù)技術(shù)成為前沿技術(shù)，通過對(duì)龐大數(shù)據(jù)的采集統(tǒng)計(jì)、分析處理等數(shù)據(jù)整合方式，將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速流轉(zhuǎn)，其數(shù)據(jù)體量、數(shù)據(jù)類型、價(jià)值密度等方面的特征鮮明。在現(xiàn)代建筑工程的智能建筑技術(shù)中，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)融合作用于實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，首先對(duì)標(biāo)建筑工程項(xiàng)目使用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建云服務(wù)平臺(tái)，在平臺(tái)上靈活借助大數(shù)據(jù)技術(shù)完成項(xiàng)目數(shù)據(jù)處理分析，配置傳感器監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來組建運(yùn)行穩(wěn)定的建筑項(xiàng)目管理系統(tǒng)，真正在施工現(xiàn)場(chǎng)建立虛擬化管理體系，發(fā)揮人臉圖像識(shí)別、人員流動(dòng)考勤、施工機(jī)械管理、輔助設(shè)備管理、工業(yè)粉塵監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)隱患預(yù)警等多種功能。

3 未來的智能建筑技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

我國現(xiàn)代建筑工程的智能建筑技術(shù)研究和應(yīng)用目前仍處于初期階段，部分核心技術(shù)依賴從國外引進(jìn)，需要大量的財(cái)力支撐，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)發(fā)展的研究。因此，國內(nèi)企業(yè)在合理借鑒國外企業(yè)創(chuàng)新理念的基礎(chǔ)上，應(yīng)強(qiáng)化基礎(chǔ)理論再研究和再升級(jí)，努力探尋關(guān)鍵技術(shù)，積極推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合國內(nèi)的實(shí)際情況開辟新的技術(shù)領(lǐng)域，以富有我國特色的智能建筑技術(shù)體系來推動(dòng)現(xiàn)代建筑行業(yè)的崛起。

3.2 應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代建筑工程應(yīng)智能建筑技術(shù)的成功應(yīng)用發(fā)生變革，新技術(shù)可在設(shè)計(jì)、施工、管理、運(yùn)維等不同階段發(fā)揮強(qiáng)大的功能，可以不拘泥于單一領(lǐng)域，在建筑工程建設(shè)全生命周期內(nèi)發(fā)揮出色的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?？梢灶A(yù)見，應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用強(qiáng)度、應(yīng)用效益的升級(jí)突破，將反作用于智能建筑技術(shù)的發(fā)展，使技術(shù)科技含量更強(qiáng)，融合效應(yīng)更明顯，在具體的建筑工程建設(shè)程序化、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用中發(fā)揮更大的作用。

4 結(jié)語

智能建筑技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，讓現(xiàn)代建筑的功能價(jià)值持續(xù)得到增強(qiáng)。從現(xiàn)階段看，搭載先進(jìn)科學(xué)技術(shù)形成的智能建筑技術(shù)，可積極對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)和施工各環(huán)節(jié)進(jìn)行信息化、智能化融合改造。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，未來的建筑工程智能建筑技術(shù)的應(yīng)用將更加先進(jìn)，將全力打造安全舒適的智慧建筑。