物联网智能建筑施工技术探讨

王春晖 中核四达建设监理有限公司

建筑行业是我国的支柱性产业之一，在社会经济发展过程中起到了巨大推动性作用。近些年中我国城市化建设脚步提速，建筑企业之间的竞争压力也明显增加，建筑企业为提升自身的竞争实力，在建筑市场内有一片立锥之地，就应加强建筑工程施工过程及质量控制力度，一改过往粗放式管理格局，真正实现精细化、最智能化、整体化管理，创造出更理想的工程效益。使物联网技术和建筑施工现场管理相结合，能及时处理各种实际问题，最大限度地提升现场管理水平[1]。

一、概念分析

（一）物联网

物联网是以电子技术与计算机科技为基础发展起来的，技术核心是以电子芯片为支撑把实物体接进互联网平台上，进而打造出物物相互关联的大格局。在互联网时代背景下，互联网中也可以利用平板电脑或手机向一个物体实现跨越。在这个过程中，需要把计算机和电子芯片规范化的接进网络内，在此基础上进行有关操作调控。物联网技术通过把不同物体接进网络中心，促进数据信息的有效交互进程，及时整合有关信息，达到真正意义上的智能化操作。从这个角度上分析，网联网有十分广阔的应用前景。

（二）物联网的智能建筑

新时期下，我国智能建筑内设置了30多个子系统，以安防设备监测、智能家居控制、智能机器人等，并且在网络平台上已建设出十分完善的融合子体系，其也是互联网科技下智能化建筑的重要构成，进而更有效的满足广大建筑业务及物业的多样化应用需求[2]。在高端科技的引领下，系统的使用功能呈现出持续拓展趋势，其潜移默化地影响着智能建筑的发展进程。尽管一些技术持续更新，但严格上将其并不是真正意义上的智能建筑。后期我们要持续探究物联网和智能建筑领域有效融合的途径，需要重点考虑的问题是整个体系为是动态的还是静态的，为达成以上目标，要积极思考有效结合系统和人类生产生活活动，建造不同系统之间密切关联性等实际问题。

二、中国物联网的发展现状

众所周知，当前尚未无线通信网络对城乡地区已经实现了整体覆盖，无线网络是“物联网”功能实现的一个重要基础设施，将其组装在动植物、实物体或者设备设施上，那么电子介质生成的数字信号能基于无线网络实施传送到外界。合理应用“云计算”技术，能动态管理成千上万的多类物品，为满足IP地址需求量急剧增加的实际情况，加速下一代互联网协议IPv6网络的应用进程，那么将会给物联网的发展创造更优良的条件。物联网实际应用时，多把公共无线网络作为载体，基于4G、5G网络实现远程通信，也有一些运用了固定光纤接入形式，在近距离通信范畴，主流技术逐渐支持IPv6的应用进程，Bluetooth、UWB等均是当下常用的近距离无线通信技术。

早在1999年时中科院就投身到传感网研究领域，其在智能传感器的网络通信、移动基站等诸多方面均取得优异成绩，当前已经构建了由材料、技术到网络的完整产业链。2010年，我国工信部将物联网发展设定成我国信息产业的一大发展目标据称，中国已经规划于2020年前投入3.86亿元资金用在物联网研发领域[3]。

三、智能建筑施工中物联网技术应用

（一）建材进场与库存管理

当物联网技术和建筑工程施工过程相结合，建材进场时，各类材料的包装表面均会张贴

一个电子芯片作为相关信息载体，这种芯片最大的特点是能为建筑商品提供特殊的数据编码，且能够利用无线电波信号机实时传输该编码的数据，当部分编号信息被整合至射频辨识范畴时，物联网系统将会即可开启自身功能，即可将其转型成数字化信息，随后将其完整的储存在建筑工程信息管理平台上。材料存储时，因为其自身带有电子标签，会明显降低材料盘点工作的难度，应用阅读器便能直接精准的阅读电子标签，其还能快速整理出材料的尺寸大小、品类、属性等列表，并将其和领用表进行对比分析，及时探查到材料在数目、规格大小等方面出现的异常改变，能够实现真正意义上的日清日结，并动态检测材料的实际库存情况，一方面规避因材料短缺引起的停工和误工情况，另一方面也减少大量材料囤积的情况。如果部分材料被盗，若工区周边的智能信息阅读器检测到相应的电子标签时，则将会自动触发报警装置，借此方式使现场材料的安全性得到更大保障[4]。

和传统的人力开展材料管理工作相比较，在物联网技术的协助下，任何建材进场及库存环节具有更强的针对性、系统性，在这样的工况下，材料管理的精准度也得到保障，为建筑工程施工活动高效提供可靠支撑。

（二）施工图预算制定

制定施工图预算是现代建筑施工管理工作的重要构成，编制质量对工程造价高低起着决定性作用。不管是预算编制说明、单位工程计价、程序表等均属于预算编制的重要构成部分，另外其还囊括单位项目价差表、预算表、施施工要素用量汇总表等内容。当以上内容的合理性、系统性均达到保障时，工程预算编制的实用性将会明显体现出来，进而更科学合理地控制项目成本。建筑施工活动中合理应用物联网技术，能用信息管理平台完整的呈现出工程设计规划、建设施工、各类资源消耗等内容，使预算编制工作的规范性、系统性得到更大保障，进而为工程数据分析及整理等方面体现出较高价值，为工程建设提供更科学指导。

（三）人员管理

将物联网技术用于建筑人员管理中，主要涉及如下两个方面[5]：其一是在计算机实名管理系统的协助下，完整的录入项目建设人员内的姓名、样貌与体态特征等信息，利用其实现对现场工人的精细化管理，规避外来闲杂人员随意进入工程场区，使建筑现场施工安全性、有序性得到更大保障；其二是在物联网后台分析及云服务的支持下，能有效分析施工队伍的规模大小、具体数目，进而为人力资源管理、调配及项目质量进度管理等提供可靠依据，会明显提升工程参建人员管理的科学化、智能化水平。

（四）物联网质量监控

质量管理是建筑管理工作的核心内容，也是物联网技术应用的一个重要方面。实际施工中，时常要对隐蔽工程进行抽样检测检验，分析检验结果并判断其是否符合工程质量设计要求，以上这种传统方法最大的不足是无法检测出所有的隐蔽工程项目。另外，一些隐蔽工程质量管理时应用的是破坏性检测办法，对项目自身质量就构成一定损害。以物联网技术为基础把能反映项目质量参数的传感器安置在隐蔽工程局部，用于采集相关信息，再参照BIM系统内的三维信息就能准确定位到各个隐蔽工程的关键位置，进而判断出实际建设质量是否符合相关要求。既往有大量的实践表明[6]，一套完整的感应器采集系统配合BIM的三维信息报警系统，能够下注提升工程质量缺陷问题的检出效率，把质量问题带来的损失降到最低。

（五）监控管理

连续监测事物状态及作业过程，对突发事件及时作出响应，这是物联网技术在建筑工程领域中的一个重要应用方面，也能充分地体现出该项技术的应用价值。光纤传感器有反应灵敏度高、体积微小、便于埋设、对被检测场不会产生干扰、抗电磁及抗干扰能力强、能够实现分布测量等诸多特点，将其用在智能建筑施工管理领域将会表现出巨大效能。并且还可以规划设计出一些外供工作活动必需的事实信息去协助作业人员形成过程意识的智能化工具，比如选择压缩工期作为原动力的气动式路面破碎设备，其优势主要表现在工效高、稳定性强、反冲力弱、耐磨损等方面，能快速执行钢筋砼、岩石或者沥青路面的破碎任务，使用范围较广，包括道路、桥梁、建筑物、市政给排水管网等养护、抢修等[7]。

运用物联网技术能科学预测高层建筑、道桥、水坝等主体结构的荷载情况，针对突发事件作出紧急响应。可以尝试把光纤光栅传感器张贴在建筑结构的表层或者事前埋进结构内，同时对结构进行冲击检测、外形控制及振动阻尼测试实验等，进而更全面的监测建筑结构的质量缺陷，及时修补或完善。

（六）施工安全管理

大部分建筑施工活动是在露天环境下进行的，安全隐患因素隐匿在各个角落，实现生产安全是当前工程各大承包商及有关部门急切要落实的工作内容，将以BIM技术为基础的物联网用于工程安全管理实践中，能够显著改善以上情况。例如，在临边洞口、出入口防护棚、电梯井口防护等上应用无线射频识别系统，并把相应的编号、防护级别、报警仪器等载进标签芯片内，且要使其和工程安全管理中心的BIM系统之间建立对应关系，实现对危险因素的实时动态监测[8]。也可以尝试把无线射频识别系统用在高空作业工人的安全帽、安全带等上，在BIM系统内也能实现准确定位，若其操作行为不符合相关规定时，那么身份识别牌和BIM系统内的有关定位就会同时报警，帮助管理人员准确定位隐患所处方位，快速采用相应办法以规避发生危险事故。

（七）成本控制

建筑工程施工时出现实际工程量的改变及部分工程返工是导致工程建设成本改变的主要原因。结合使用BIM系统和物联网技术能结合施工时间、位置、工序等要素差异去统计信息，编制周密的物资采购计划，并且为物料批次标注无线射频识别标签，进而更加精准的控制物料的进出场时间与质量。以防因管理不规范而导致部分物料损耗量显著增加，或者由于物料短缺而出现停工或者误工等不良情况[9]。

复杂钢结构装配实践中，可以应用无线射频识别系统把芯片分类组装在各钢结构构件上，再把相应的读取器布置在BIM信息模型内。装备施工时要确保所有构件一定和BIM模型内代码相互匹配，反之将会以报警方式将相关信息传递给工程技术人员，力争将装配操作错差率降到最低。

四、以物联网技术为基础的施工现场处理方案

（一）人员车辆管理

1.数据信息的原始化：包括为工程现场管理、参建工人及其他临时工制作并发放人员身份卡；针对场区内常驻车辆，为其发放车辆身份卡；为施工用安全装备，比如安全帽、安全带等，张贴无线射频识别标签；

2.全面采集数据：当有工人或车辆进出施工场区时，系统自动采集身份信息及安全帽信息等；快速抓拍图像[10]。

3.数据校对：系统能自动校对验证，判断人员是否准许进出，安全防护是否准确到位。

4.结果反馈：针对最后所得处理结果，系统自动将其反馈到控制门闸，门闸自动放行或传递出错误、告警信号。

（二）施工过程监控

1.在基坑局部布置网络摄像头。

2.特定位置安置压力或松动、透水传感器，当现场压力或湿度或水分值抵达临界点时，自动把相关信息传送到后台，并作出警报。精准记录压力变化情况，为后期分析创造便利性[11]。

（三）动态追踪

1.预构模型：即在系统内建设建筑整个区域分布状况。

2.于各楼层出入口布置控点，用于收集楼层出入数据、实时监控。

3.图表显示：结合ID选出最适宜的显示路径，参照控点查阅路径信息、远程桌面呈现。

（四）物资管理

1.入库：包括数据信息的初始化；自动手机数据；数据比较分析；结果反馈。

2.出库：结合施工计划领用建材；自动收集出库物料信息；信息对比；反馈结果，即结合对比结果开展出库或者异常处理工作[12]。

（五）施工进度管理

1.完整的录入施工进度计划信息；

2.自动采集、分析、处理转换每日采集的人员、物资信息等。

3.结合本日进度执行情况动态做出反馈。

五、结语

物联网智能建筑施工是新时期下建筑行业的主流发展趋势，其对施工质量及管理工作效率均会形成较大影响。不管是施工技术人员还是管理人员，一定要充分认识到物联网技术的优势，结合工程实况规范化应用，只有这样才能持续提升物联网技术的应用水平，为我国建筑行业壮大发展保驾护航。