智能建造理论与实践 课件 5.5节 基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目

第五章智能建造多场景实例第五章智能建造多场景实例5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—项目背景标题文本预设国家速滑馆是在北京市重大办主持招标下首个实现政府与社会资本PPP模式合作的场馆。国家速滑馆又称为“冰丝带”，是2022年北京冬奥会北京主赛区标志性场馆、唯一新建的冰上竞赛场馆，在冬奥会期间，承担速度滑冰项目的比赛和训练。“冰丝带”从技术工艺、材料选取、施工技法等多个方面都实现了创新和突破，形成了科技亮点纷呈、可供国际借鉴的“中国方案”。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—项目概况北京冬奥国家速滑馆项目03国家速滑馆索网结构是典型的柔性结构，屋盖结构跨度大，通过对索网成型理论分析、多工况下数字仿真、1：12模型试验、环桁架预拼装以及环桁架和索网智能安装等研究，研发了环桁架低高位变轨滑移、索网地面编索整体提升张拉的高效高精度建造技术，实现了超大跨度索网结构屋盖的平行施工和高效高精度建造。02国家速滑馆采用了双曲面马鞍形单层索网结构屋面设计，是目前世界上规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面体育馆，就好像一个巨大的呈马鞍状的羽毛球拍“绷”在了场馆的上方，速滑馆建设团队将这张索网称为“天幕”。01国家速滑馆工程及红线内配套设施建设，规划总用地面积166396平方米，包含速滑馆、东侧地下停车场及西侧地下停车场，总建筑面积约129800平方米，南北长约240米、东西宽约174米，地下二层，地上四层，建筑高度为33.8米，总坐席12058座。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—关键技术超大跨度索网高性能结构建造技术首次自主研制建筑用大直径高钒密闭索，提出了索体、Z形钢丝、受力锚具等技术方案，建立了完整的构件加工制作工艺流程，和完整的生产与质量保证体系，实现国产高钒密闭索量产。AB研发了全新的超大跨索网找形方法，考虑边界形状、拓扑关系、预应力和屋顶重量分布等因素的共同影响，使索网初始态位形相对理论抛物面最大偏差距离不超过5mm，基本吻合双曲抛物面；考虑弹性边界的形态控制，通过环桁架预变形和修正索网初应变，使主受力体系初始态中的索网形态与固定边界结果一致，实现了弹性边界下的索网形态控制，使索网相对目标位形最大偏差由502mm降低到不超过5mm。C5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—关键技术超大跨度索网高性能结构建造技术型钢混凝土结构是钢结构的支座、钢结构是索网结构的支座，三者互为前置条件和后置条件从受力关系上看从空间上考虑国家速滑馆屋面环桁架安装最终选取高空滑移的施工方案进行安装，且在实施阶段结合现场的实际情况，对高空滑移方案进行优化，最终确定“东西侧滑移+南北侧原位吊装”的安装方案。钢结构施工是连接混凝土结构和索结构的纽带；从时间上考虑钢结构受屋盖下部构造施工安装的影响，且索网结构也影响着屋盖下预制看台的安装，为满足安全、质量、工期、场地、投资的要求，对关键工序钢结构进行了方案比选及优化5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—关键技术超大二氧化碳跨临界直冷制冰系统技术研制跨临界直冷制冰系统研究选择了多功能、全冰面设计方案并采用二氧化碳跨临界直冷制冰系统，无色无味、不助燃、不可燃、ODP（破坏臭氧层潜能值）为0，相较于传统制冷剂GWP（全球变暖潜能值）由3985骤减至1，同时能效提升20%以上，是环保性和可持续性最好的冷媒之一。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—关键技术超大二氧化碳跨临界直冷制冰系统技术建立动态三维传热模型通过建立冻冰过程的动态三维传热模型，搭建冻冰过程的试验台，对浇冰厚度、初始水温等动态传热过程中的影响因素进行分析，总结硬度、厚度、温度、湿度等相关基础研究数据，建立了国家速滑馆快速滑道冰面形成理论，将1.2万平方米的全冰面温差控制在±0.5℃，远低于国际速滑比赛场馆±1.5℃的温差要求。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—基于BIM技术的智慧建造基于三维可视化的施工进度管理数据采集将Project计划进度关联到多维信息的轻量化云端BIM模型，工程师现场采集数据、拍摄照片并实时上传。进度分析实现实际进度与计划进度实时对比、多层级进度信息展示、关键线路及里程碑节点管控、轻量化三维模型施工进度管理。进度查看施工管理人员可通过计算机端、手机微信端直观掌握工程建设进度情况，辅助调配现场人、机、料等资源。智建SaaS化管理平台5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—基于BIM技术的智慧建造基于仿真模拟的复杂结构高效施工①环桁架采取“南北区吊装+东西区滑移”的总体施工方案，索结构采取“地面拼装+整体提升”的总体施工方案。②平行施工即地下车库封顶后，在车库东西两端进行环桁架拼装；南北看台上部的环桁架则待看台结构施工完成后，立即采用履带式起重机插入原位分段吊装③地上结构施工的同时进行预制看台板安装；东西看台结构施工完成后，采用同步滑移施工方案将环桁架安装就位④对已完成的预制看台采取防护措施，进行地上展索铺装；最终实现混凝土结构、预制看台结构、钢环桁架、索网的平行施工。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—基于BIM技术的智慧建造基于大数据和人工智能的精细化管控应用人脸识别技术，实现人脸识别与闸机联动，取代门禁刷卡等传统劳务管理手段01通过以脸搜脸界面，拍摄作业人员照片并上传，实现实时人脸匹配，从数据库中调出该作业人员所有录入信息及人员轨迹，形成集团层面工人大数据挖掘和应用03基于机器学习，实现系统自动识别工人不戴安全帽、抽烟等不文明行为，联动广播及后端管理人员及时进行处理025.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—基于BIM技术的智慧建造基于大数据和人工智能的精细化管控有“冰丝带”之称的国家速滑馆，更是一个全生命周期的智慧化场馆，引入了全新的BIM运维系统、一体化定位导航系统、数字孪生系统等，就像是给场馆配备了精于计算的“大脑”。2塔式起重机上球机配合云台实现720度旋转及变焦，实现运筹帷幄于千里之外3通过风速报警、防倾斜、禁行区域设置保护、防碰撞、制动控制、黑匣子等多种功能，辅助塔式起重机安全运行1实现施工现场、工人生活区、办公区的监控全覆盖及主要道路、重点区域的监控。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现国家速滑馆智慧场馆架构电视转播的模式由传统电视逐步覆盖到智能终端；01远程监控设备（无人机）的使用逐渐增多；03高速WiFi网络、移动通讯网络场馆范围全覆盖；025.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现国家速滑馆智慧场馆架构-北京冬奥云数据中心冬奥会“调酒机器人”

奥运会的举行离不开场馆的支撑，随着互联网、智慧科技的不断发展，体育场馆正式进入智慧场馆阶段，AI技术在交通、管理、餐饮方面在逐步尝试运用。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现国家速滑馆智慧场馆架构集成智能融合宽带泛在网络和高性能公众无线网络多能源系统和多种能源环节全生命周期的优化调度可视化运维技术数据汇集融合共享和子系统功能联动室内精准定位与室内外导航基于VR/AR的通用型轻量级增强现实和虚拟现实奥运技术国家速滑馆通过以下先进研究成果，为速滑馆4类主要人群（场馆运维、冬奥组委、新闻媒体记者及观众）提供智慧化管理服务5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现智慧管理一体化平台以数据为导向提供管理服务，针对国家速滑馆多个子系统和产生的海量数据，向世界各国官员、运动员、媒体、观众展示冬奥、速滑馆提供的极致服务、智慧管理以及交互体验智慧管理一体化平台架构15.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现智慧管理一体化平台-数据管理通过数据点位相关性、控制点位关联性等手段，建立分析模型04以空间、地理信息、系统功能为分析基础03智慧管理一体化平台通过数据融合和数据挖掘技术，收集多个系统的数据02针对国家速滑馆多个子系统和产生的海量数据015.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现基于大数据和人工智能的精细化管控-一站式APP满足各类人群服务冬奥、支持冬奥、欣赏冬奥的需求向世界各国官员、运动员、媒体、观众展示冬奥、速滑馆提供的极致服务、智慧管理以及交互体验满足速滑馆日常管理、运营需求；满足2022北京冬奥会、冬残奥会办赛、参赛、观赛需求；5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现“云-网-雾-端”网络架构-云A云是指云计算以及用以支撑云计算的基础设施及资源B云计算是用来计算海量复杂的网络数据的技术C各种各样的信息在云计算中心汇聚，然后根据需要进行处理和分流。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现“云-网-雾-端”网络架构-网电信网络电信网络已经由中国电信、移动、联通等公司构建和运营；计算机及硬件终端网络计算机及硬件终端网络，则由华为、中兴等网络通信设备公司，以及由生产计算机、手机等各种硬件终端企业提供产品和技术支持用户及节点网络用户及节点网络，即是由账号及IP（InternetProtocol，网络协议）组成的网络，手机号、QQ号、微信号、淘宝账号、邮件地址、服务器地址等组成的网络。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现“云-网-雾-端”网络架构-雾、端硬件终端软件终端低延时、位置感知广泛的地理分布、适应移动性的应用雾计算是介于云计算和个人计算之间的一种计算方式，是半虚拟化的服务计算架构模型，强调具有计算能力节点的数量。“端”是终端设备，如手机、智能家电、各类传感器、摄像头等。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现“云-网-雾-端”网络架构01降低延时基于5G和云网雾端的架构将观赛时延降低至国际领先的0.3s。045G回传国家速滑馆利用5G回传，实现多机位、多角度跟踪直播等媒体服务。02视频分流面向观众提供场内视频分流服务，并对接外部赛事数据及外场视频，实现场内个性化观赛应用。03场景分类根据面向2B、2C两类场景，为场馆建设一个基于UPF下沉的5G专网，提供与公众用户区相隔的媒体转播服务网络，5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现数字孪生操作系统国家速滑馆以现有智能化建设为基础，围绕BIM空间建模、AI算法引擎构建数字孪生平台、暖通设备监测预警管理、健康环境管理、视觉导航服务等，结合国家速滑馆具体情况，通过关键技术的集成、测试和迭代，推动技术创新应用，完成国家速滑馆数字孪生建筑系统设计及实施。BIM空间建模数字孪生平台AI算法引擎5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现数字孪生操作系统国家速滑馆数字孪生系统通过集成上述所有信息技术，真正实现了“最强大脑”的作用。“超级大脑”会根据不同比赛场景、竞赛需求、观众数量、防疫形势，自动控制座椅送风系统、制冰温度、场地除湿系统、屋顶电动窗系统、防疫消杀系统，在保障赛事进行的同时，服务观众舒适观赛。5.5基于“智慧建管养”一体化的北京冬奥国家速滑馆项目—智慧场馆实现数字孪生操作系统“冰丝带”屋顶设置的气象站，让数字孪生系统实时感受外界的阳光风雨。场馆建筑布设各类物联网传感器，以多种网络方式实时捕捉室内外温度、湿度、空气质量、光照度等场馆运行数据。通过场馆屋顶气象站实时数据，场馆可根据空气质量主动吸入空气开启室内新风系统