物联网让建筑更“聪明”

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访客:16647  发表于:2016-06-03 13:02:01

物联网让建筑更“聪明”

“物联网技术”的问世,颠覆了之前的传统思维方式。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开:一方面是建筑物、公路等,而另一方面是数据中心、网络等。而在“物联网”时代,把感应器等芯片嵌入和装备到铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、电网、大坝、油气管道、钢筋混凝土、管线等各种物体中,然后将信息技术与现有的互联网整合为统一的智能基础设施,实现人类社会与物理系统的整合,达到对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实时管理和控制的目的。

最基础的物联网技术,是通过信息传感设备,实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。简单来说,就是通过信息化设备实时监控每一个产品从原材料、加工制作、检测、仓储、运输、使用等全部环节,实现精细化管理,提高可追溯性。

近几年来,随着物联网相关技术和产业相对成熟,物联网应用开始融入公众生产生活,从而使应用范围更加广泛,业务种类更加丰富,市场空间更为巨大。广阔的市场成为物联网产业发展的主要动力,吸引更多商业机构踏入物联网世界,挖掘物联网巨大潜力,商业化将为物联网带来新的飞跃。通过信息全面透彻的感知和多种通信技术相结合的自由传送,逐步实现半智能化及全智能化,形成跨行业、跨区域高度融合的生态系统,实现融合渗透到各行业、各领域的物联网应用,最终改变社会生产和生活方式。

物联网将软硬件、信息、管理深度融合

建筑物联网则是指以互联网为基础,通过智能终端的安装及管理平台的使用,将用户端延伸到建筑内部物体与物体之间、建筑与建筑之间进行信息交换和通信,以帮助人们更及时准确地对建设项目进行质量追溯。

而如何将建筑信息模型“嵌入”到物联网中,似乎还没有清晰的思路和可行的方案,缺少明确的概念和定义,但有一点是很清楚的,那就是在建筑行业里建筑信息模型离不开物联网,没有物联网,建筑信息模型缺少支撑,同时,建筑信息模型与物联网技术的集成应用可以在工程建设及运维方面发挥更大的作用。

只有把建筑物数字化、信息化,建立整个建筑信息模型,才是实现高效建运管理的基础。可以说,建筑信息模型是物联网应用的基础数据模型,是物联网的核心和灵魂,正如建筑信息模型是ERP基础数据一样,物联网应用不能脱离建筑信息模型。没有建筑信息模型,物联网的应用就会受到限制,就无法深入建筑物的内核,因为许多构件和物体是隐蔽的,存在于肉眼看不见的深处,只有通过建筑信息模型才能一览无遗,进而展示构件的每一个细节及相关属性信息。这个模型是三维可视和动态交互的,涵盖了整个建筑物中所有信息,并与楼宇控制中心集成关联。目前,建筑信息模型在设计阶段应用较多,还没大范围进入建造和运维阶段,而物联网应用多集中在运维阶段,一旦将两者结合应用在整个建造和运维阶段将产生极大的价值。BIM技术与物联网二者的结合,将智能建筑提升到智慧建筑新高度,开创智慧建筑新时代,是建筑业下一个重要发展方向。

建筑信息模型与物联网的融合可以通过项目信息化模型和物联网的RFID等电子芯片及传感器来实现。建筑信息模型是把建筑数字化、模型化,是虚拟的建筑,它是建筑实体的虚拟再现。而物联网是把建筑物及空间内各个物体标签化、可识别化,对所关心的因素依托底层的传感网络进行监控,从而实现对建筑结构、空间和内部设备的集中监管,但它无法进一步获取物体更详细的信息如生产日期、生产厂家、构件尺寸,特别是物体的内部信息,而这些要从BIM模型中获取,建筑信息模型详细记录了建筑物及所有构件和设备从设计到施工以及运维过程中的所有信息,这样一来,二者具有较强的互补性。

基于建筑信息模型的物联网应用雏形,它将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种硬件装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,而当物联网与建筑信息模型融合集成,就能发挥更大的作用。

建筑信息模型与物联网技术集成应用实质上是建筑全过程信息的集成与融合。建筑信息模型担当上层信息集成、交互、展示和管理的作用,而物联网技术则承担底层信息感知、采集、传递、监控的作用。两者集成应用才能实现建筑全过程“信息流闭环”,实现虚拟信息化管理与实体环境硬件之间的有机融合。建筑信息模型与物联网的集成应用模式可以是多维度和多阶段的,但无论是设计阶段、施工阶段还是运维阶段或是全过程,建筑信息模型与物联网均可实现软硬件、信息、管理上的深度融合。

更智慧的建造、更智能的建筑

在施工过程中,施工安全的隐患无处不在,这也成为各承包商和相关部门关注的头等大事,比如说临边洞口和出入口防护棚防护不到位或防护不严,且未进行工具化、定型化防护;部分电梯井口防护未做到定型化和工具化;架体首层立网没有进行全封闭,从而被违规兼做通道现象较为普遍,也就造成到处都存在出入口的危险;安全网普遍存在材质较差;部分作业人员高处作业未系安全带;部分工地存在对现场不戴安全帽的治理疏散现象等,都是施工现场的风险因素。

基于建筑信息模型的物联网应用可以大大改善这一情况,应用无线射频识别标识在临边洞口、出入口防护棚、电梯井口防护等防护设施上,并在标签芯片中载入对应编号、防护等级、报警装置等与管理中心的管理系统相对应,达到实时监控的效果。同时,也可以对高空作业人员的安全帽,安全带,身份识别牌进行相应的无线射频识别,同样在系统中精确定位,如操作作业未符合相关规定,身份识别牌与系统中相关定位同时报警,使管理人员精准定位隐患位置,从而采取措施以避免安全事故的发生。

基于建筑信息模型的物联网应用还可以制定合理的施工进度。众所周知,进度控制在施工中是非常重要的环节,一份好的进度计划和合理的工序安排将会为项目提升经济效益,但是工程进度往往被变更和返工等情况拖延。目前,工程人员依据二维平面蓝图进行工程施工,施工过程中各工序依据各自的图纸独立施工,各单项工程相互间的配合并不紧密,往往在施工到达一定阶段才发现设计上的不合理或冲突而造成返工。基于BIM技术的碰撞检查和施工模拟可以在施工开始前通过对三维模型的分析,检测出施工过程中可能出现的问题,从而提前预判,在相应的施工环节留下含注意事项的时间节点标签,以确保各施工工序合理有序的进行。

工程施工发生额外工程量及工程返工是造成工程成本变化的重要因素。利用建筑信息模型和物联网技术的结合可以根据时间,楼层,工序等维度进行条件统计,制定详细的材料采购计划,并对材料批次标注无线射频标签来控制材料的进出场时间和质量状况。杜绝“飞单”,避免出现因管理不善造成的材料损耗增加和因材料短缺造成的停工,误工。

在施工过程中经常需要对隐蔽工程进行抽样检验以确保工程质量,这样的弊端在于不可能全面的检测所有的隐蔽工程,另外部分隐蔽工程的检测通常采取的是破坏性检测,对质量本身就会造成比较大的影响。利用物联网技术对隐蔽工程部位放置反映质量参数的感应器,再结合建筑信息模型系统的三维信息技术可以精准定位到每个隐蔽工程的关键部位,从而检测质量状况是否达到相应要求。

除此之外,一些关键部位的施工节点在施工过程中会因某种原因未按设计或不合理的设计受力而发生相应的形变,对工程质量造成严重的破坏,甚至造成严重的安全事故。一套关键部位的感应器采集系统加上建筑信息模型系统的三维信息技术的报警系统,可以使工程技术人员及时得到质量问题反馈,将工程质量的损失降到最低。

随着物联网技术的发展,各种设备的日常维护维修工作日趋拟人化,可以比较及时的对设备进行检查、维修、更换等。但对于停留在文字,表格,二维图片的工作流程。工作人员难以快速、精准的确定设备的具体位置,从而无法合理的制定相关的计划,增加了管理和维护的成本。建筑信息模型的应用可以将各设备的精确位置和相关参数信息对应的反映到三维模型的每一房间,某一位置,大部分的工作可以通过管理中心的三维模型进行操作完成,使工作人员的工作效率进一步提高。

对于一些比较昂贵的设备或物品使用无线射频技术和报警装置可以防止被盗窃的危险,可使工作人员及时赶到事发现场,防止犯罪分子有足够的时间逃脱。建筑信息模型的引入变的至关重要,通过模型可以清楚分析出犯罪分子所在的精确位置和可能的逃脱路线,控制中心只需要在关键位置及时布置工作人员进行阻截就可以保证贵重物品不会遗失,同时将犯罪分子绳之以法。而当物联网发展到一定阶段后,家中的电器可以和外网连接起来,通过传感器传达电器的信号,人们可以迅速便捷的了解到设备的使用情况,真正实现智慧建造、智能建筑。

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