智能建造理论与实践 课件全套 第1-6章 智能建造概述- 智慧城市

智能建造理论与实践第一章智能建造概述1.1智能建造背景1.2智能建造定义、内涵和特征1.3智能建造面临挑战和发展前景思考题图1-12011-2020年国内生产总值、建筑业增加值及增速图图1-22011-2020年建筑业增加值占国内生产总值比重2020全年国内生产总值102万亿元，比上年增长2.3%，突破100万亿元大关，建筑业增加值占比高达7.2%。建筑产业是经济增长稳压器1.1

智能建造背景——经济发展的变革建筑产业能惠及民生2020年，建筑业提供超5000个岗位我国常住人口城镇化率达63.89%，城市数量达687个，城市建成区面积达6.1万平方公里1.1

智能建造背景——经济发展的变革政策推动建筑产业改革1.1

智能建造背景——经济发展的变革1.1

智能建造背景——建筑行业的转型绿色转型能耗高碳排放量大新增建筑面积量大+频繁大拆大建2018年建筑运行阶段碳排放占建筑部门碳排放的95%，达到21.1亿吨。我国建筑行业应从建筑施工、建筑拆除及建筑运行三个方面，通过需求减量、能效提高和能源零碳化三个角度实现绿色转型。1.1

智能建造背景——建筑行业的转型绿色转型1科学控制建筑规模2大力发展全生命周期绿色建筑3新型绿色建材代替4推动新型建筑工业化深化发展5建筑内电气化改造，促进制冷采暖脱碳6发展负碳技术，打造新型建筑1.1

智能建造背景——信息技术的助力数字化转型市场不规范存在市场壁垒、竞相压价、钱权交易、挂靠串标、层层转包、拖欠工程款等违法乱纪和市场不规范等问题行业监管不到位监管方式带有计划经济色彩，重审批、轻监管监管信息化水平不高工程担保、工程保险、诚信管理等配套机制建设缓慢企业效率低企业专业化、规模化程度低技术创新能力不足，同质化竞争过度大多仍沿袭传统的组织结构和项目管理模式信用不健全市场主体信用意识和契约精神缺乏，各方主体地位不平等行业内信用体系建设严重滞后于建筑业发展需要1.1

智能建造背景——信息技术的助力数字化转型作业形态要改变坚持“以人为本”的发展理念，改善作业条件，减轻劳动强度，尽可能多地利用建筑机器人取代人工作业，已经成为建筑业寻求发展的共识。工程品质要提升工程品质的“品”是人们对审美的需求；“质”是工艺性、功能性以及环境性的大质量要求。推进智能建造是加速工程品质提升的重要方法。工作效率要提升建造全过程、全专业、全参与方和全要素协同实时管控的智能建造平台的高效管控，缺少便捷、实用和高效作业的机器人施工。管控项目要“零距离”推进智能建造充分发挥信息共享优势，借助于互联网和物联网等信息化手段，建造相关方可以便捷使用的工程项目建造管控平台，实现零距离、全过程、实时性的管控工程项目。1.1

智能建造背景——信息技术的助力我国新一代信息技术产业持续向“数字产业化、产业数字化”的方向发展。（1）培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业；（2）传统产业将实施数字化改造升级，如传统建筑走向智能建造。1.1

智能建造背景——信息技术的助力智能建造的技术背景是新一代信息技术，主要指物联网、大数据和人工智能技术，以及由此产生的云计算、边缘计算、区块链、数字孪生以及工业大脑等。新一代信息技术的发展为推进智能建造奠定了强大的基础，具体表现在三方面。1虚拟现实、人工智能、增强现实深入实际的生活2功能强大、自主的微型计算机（嵌入式系统）实现了与其他微型计算机、传感器设备的互联互通3物理世界和虚拟世界（网络空间）以信息物理系统形式实现了全方位融合。1.2智能建造定义、内涵和特征——定义智能建造是一种融合传统工程建造与现代信息技术的新型生产方式。智能建造通过应用BIM、物联网、人工智能、云计算、大数据等技术，发展智能建造新装备，搭建自动化、数字化、网络化的智能建造平台。智能设计智能生产智能施工智能运维4个领域：设计、生产、施工、运维4个智能化目标：材料、机械、设备、人员3个解决目标：生产效率低、污染高、能耗高2种成果：以人为本的智能化产品与服务1.2智能建造定义、内涵和特征——定义设计方式与流程的智能化有效评估设计的功能性和支撑性对设计变更、供应变化、工厂或工地环境变化做出快速响应需求驱动的生产管理由人工生产转向自动化生以人机协同的工作方式实现全自动化的工厂生产线，根据用户需求，对产品和工艺信息进行分析规划基于大数据，综合应用多种技术，在数字化施工各个环节融入智能化算力算法，赋予相关技术、装备和设备设施智能化属性，以进行工程建造的过程以大数据平台和机器学习为核心，自动学习总结规则，并做出决策的运维方式智能设计智能生产智能施工智能运维1.2智能建造定义、内涵和特征——内涵1“实物+数字”产品2“制造＋建造”生产方式3从产品建造到服务建造4从产品交易到平台经济5从管理到治理内涵1.2智能建造定义、内涵和特征——特征1万物互联2全面感知3数据化4真实分析5实时控制关联施工现场、工程机械设备、生产线、构件工厂、供应商、建筑产品、客户紧密等通过各种传感器、智能设备、智能终端等收集各种信息和数据，通过物联网、互联网等将信息和数据传输和存储项目管理、施工现场、数字工厂、建筑构件、建造过程等产生的大数据利用信息技术进行数据分析和处理，利用有限元计算、虚拟仿真技术等对工程状态进行仿真分析，给出自动控制所需的结果或辅助决策的信息。通过智能设备、智能软件、智能终端等，依据分析得到的结果和相关规则等，对建造过程、建造工艺、建造流程等进行控制。1.3

智能建造面临挑战和发展前景——面临挑战市场环境核心资源企业部署（1）市场环境：建筑企业对国外相关产品产生数据依存；国产产品用户基数少，缺少市场意见反馈。（2）企业部署：国内厂商战略部署不清晰，未形成与上下游的深度沟通；国内厂商生态基础薄弱，资源分散严重；国内厂商自主创新能力与意识较弱。（3）核心资源：智能建造标准体系有待健全；核心技术尚且薄弱；缺乏完善的智能建造应用生态；高端复合型人才缺乏。1.3

智能建造面临挑战和发展前景——面临挑战工程软件“补短板”工程物联网“显特色”工程机械“促升级”工程大数据“强优势”集中攻关“卡脖子”痛点；加强国产工程软件创新应用；制定工程软件标准体系确立工程物联网技术应用标准和规范化技术指导；突破多模态异构数据智能融合等技术；开展基于工程物联网的智能工地健全智能化工程机械标准体系；打破核心零部件技术和原材料的壁垒；创新多样化综合服务模式。创新数据采集、储存和挖掘等关键共性技术；建立相关政策法规、管理评估、企业制度等管理体系；建立工程大数据产业体系1.3

智能建造面临挑战和发展前景——发展趋势市场化产业化专业化建立有序的市场环境围绕BIM与数字设计、智能工地、无人施工系统、工程大数据平台等具体方向，以应用为主导开展技术研发建立差异化发展模式打造“基础研究—技术创新—产业化”链条的协同发展机制建立智能建造标准体系和技术评估机制拓宽建造产业创新支持渠道建立智能建造合作生态积极探索校企协同育人模式.充实师资力量，切实提升教学能力大力支持科技人才开展独立性、原创性研究思考题1.传统建造为何走向智能建造？2.智能建造的定义、内涵和特征分别是什么？3.智能建造的发展存在哪些挑战？如何有效解决这些挑战？4.如何加强智能建造市场化和产业化？5.讨论：以你的角度谈谈如何发展智能建造专业。6.分组讨论汇报：工业4.0时代以来，国内外智能建造的研究方向包括哪些，并任意选择4个方向简要概括它们的研究现状。THANKS第二章BIM与智能建造第二章BIM与智能建造2.1BIM技术诞生的背景设计管理的挑战2.1

BIM技术诞生的背景——传统建筑业面临的挑战二维平面无法真实直观地表现设计对象1各个专业设计图纸内容割裂3多方案优化设计成本过高45图元相互独立导致设计效率、质量低下6成本预算及风水管道流量等计算难度大2不同设计阶段无法共享所有设计信息CAD在二维平台设计图例不同专业设计图汇总成本管理的挑战2.1BIM技术诞生的背景——传统建筑业面临的挑战管理方式具有一定的被动性成本管理协调方式不完善成本确定方法静态滞后传统的信息管理实时性较弱成本模型建立不便捷进度管理的挑战2.1BIM技术诞生的背景——传统建筑业面临的挑战传统进度管理流程无法实现精细化管理组织协调困难0103进度计划优化调整困难02难以与成本及质量之间达到平衡状态施工进度计划编制不合理造成的进度管理问题0406建筑设计缺陷带来的进度管理问题05信息管理的挑战2.1BIM技术诞生的背景——传统建筑业面临的挑战04缺乏专业性管理人才05能源利用率低06运维与设施管理成本高各阶段工作脱节01信息不能集成共享02信息传递效率低下03传统运维管理信息传递模式在缺乏信息技术的条件下，建筑业中还有不少人遵循传统的工作方式和惯例，以纸质媒介为基础进行管理，用传统的档案管理方式来管理设计文件、施工文件和其他工程文件。这些手工作业缓慢而繁琐，还不时会出现一些纰漏，给工程带来损失。造价管理的挑战2.1BIM技术诞生的背景——传统建筑业面临的挑战工作方式和工具的限制极大程度上影响了造价的工作效率0102造价管理模式与市场发展不协调03工程造价无法实现全面控制工程信息缺乏统一标准信息管理的弊端2.1BIM技术诞生的背景——传统建筑业面临的挑战

在整个工程项目周期中，项目的信息量是随着时间增长而不断增长的。但实际上项目各个阶段的信息并不能够很好地衔接，从而出现了信息丢失的现象。图例

各种管理模式在项目不同阶段对项目信息量的影响1设计信息流向的下游阶段如概预算、施工等阶段无法从上游设计阶段获取已输入电子媒体的信息。2随着信息技术的应用，设计和施工过程中会产生丰富的数字化信息。当信息从数字媒介转换为纸质媒介时，会导致此类信息丢失。3建设工程项目中没有建立起科学的、能够支持建设工程全生命周期的建筑信息管理环境。2.1BIM技术诞生的背景——信息技术的飞速发展学术界有关建筑信息建模的研究不断走向深入（1）制造业在产品信息建模方面的成功给予建筑业启示（2）软件开发商的不断努力实践（3）信息技术飞速发展20世纪80年代到90年代，是建筑信息技术从探索走向广泛应用并得到蓬勃发展的年代。随着计算机网络通信技术的飞速发展，因特网开始进入各行各业和普通人们的生活，给建筑信息技术带来了新的发展，也为BIM的诞生提供了硬件基础。2.1BIM技术诞生的背景——BIM的早期应用概况信息技术飞速发展设计阶段展示建筑三维信息与空间信息提升施工图纸的可行性与可操作性展现复杂建筑形体设计各专业实施协同设计过程2.1BIM技术诞生的背景——BIM的早期应用概况施工阶段质量管理进度管理成本管理现场管理安全管理BIM技术可以将施工中的危险源详细地暴露出来。同时实时监控现场施工，保证施工安全.BIM技术可在施工现场管理相关文件中有效输入现场管理多项信息，并准备网络计划以对施工进度进行模拟BIM技术能够编制施工进度计划并对劳动消费的具体情况进行分析BIM技术能够为相关管理人员提供施工中成本管理的所有数据信息，完成对建筑成本的优化控制BIM技术可以提前发现施工中的重难点，并且及时发现设计方案中存在的矛盾2.1BIM技术诞生的背景——BIM的早期应用概况运维阶段数据集成与共享运维管理可视化应急管理决策与模拟BIM技术将规划、设计、施工、运维等各阶段包含项目信息、模型信息和构件参数信息的数据，全部集中于BIM数据库中，为常用运维管理系统提供信息数据。竣工三维BIM模型则可以确定机电、暖通、给排水和强弱电等建筑设施设备在建筑物中的位置，使得运维现场定位管理成为可能，同时能够传送或显示运维管理的相关内容。BIM技术可以协助应急响应人员定位和识别潜在的突发事件，并且通过图形界面准确确定其危险发生的位置。此外，空间信息也可以用于识别疏散线路和环境危险之间的隐藏关系。思考题1.传统建筑业造价管理中存在哪些弊端。2.BIM技术诞生的信息技术基础。3.BIM技术早期在工程项目运维阶段有什么运用。THANKS第二章BIM与智能建造第二章BIM与智能建造2.2BIM平台产品与技术规范BIM技术特点2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术主要介绍BIM是BuildingInformationModeling的缩写，表示建筑信息模型，是指在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。优化性仿真性协调性一体化参数化可视化BIM技术专业术语2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术主要介绍全生命周期评估LCA施工运营建筑信息交换COBie模型精度细度LOD数据交换与IFC信息交付手册IDM成熟度等级LevelBIM实施计划BEP公共数据环境平台CDEBIM技术在中国的发展2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术主要介绍政策指导2014《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》2015《住房城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知》2017《建筑业10项新技术（2017版）》2020《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》2016《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》2019《关于印发《住房和城乡建设部工程质量安全监管司2019年工作要点）的通知》(1)(2)行业发展国外BIM平台2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术平台介绍随着BIM技术的成熟及知名度的扩大，BIM软件的数量也越来越庞大。目前国内外从事BIM软件开发的平台公司种类较多，相较于国内平台公司开发的BIM软件产品，国外的BIM软件技术起步较早、软件功能相对比较成熟、产品较多而且规模较大、优势突出、系统性好，可实现的BIM功能强（建模功能、信息集成功能、信息共享功能、可视化功能等）。国外主流BIM平台软件总共有四个门派如下：Bentley平台Nemetschek平台Dassault平台Autodesk平台软件授权易于获取、软件产品齐全、旗下软件几乎无支持二次开发的个人用户插口开放、输出文件数据格式多样，共享效率低。强大的图形处理能力、支持参数化建模、旗下软件几乎无支持二次开发的个人用户插口开放、输出文件格式统一（DGN格式），共享效率高。软件产品细分市场的不合理，国内用户较少。在CATIA基础上开发的多款产品均有二次开发插口开放，输出文件格式可实现批量化转化，数据交互能力强。国内BIM平台2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术平台介绍目前国内BIM平台没有像国外一样分门派，平台种类和数量较多，以下简单介绍几种BIM平台：广联达BIM5D平台鲁班BIM平台斯维尔BIM平台Glendale葛兰岱尔BIM平台大象云BIM平台BimViz平台圭土云BIM协同云平台EBIM云平台品茗BIM平台BIM建模类软件2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术软件介绍AutodeskRevit系列软件Bentley系列软件CATIA系列软件ArchiCAD软件AutodeskRevit系列软件是专为建筑信息模型（BIM）构建的，它结合了AutodeskRevitArchitecture、AutodeskRevitStructure和AutodeskRevitMEP软件的功能。Bentley系列软件使得项目参与者和业主运营商能够跨越不同行业与机构，一体化地开展工作。主要BIM软件为BentleyArchitecture、BentleyStructural、BentleyBuildingMechanicalSystems与BentleyBuildingElectricalSystems。CATIA是法国DassaultSystemes公司CAD/CAM/CAE/PDM一体化软件。模块化的CATIA系列产品提供产品的风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。ArchiCAD软件是基于GDL（GeometricDescriptionLanguage）语言的三维仿真软件，ArchiCAD软件含有多种三维设计工具，可以为各专业设计人员提供技术支持。同时软件还有丰富的参数化图库部件，可以完成多种构件的绘制。BIM模拟类软件2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术软件介绍3dsMax是Autodesk公司开发的基于专业建模、动画和图像制作的软件，具有基于Windows平台的实时三维建模、渲染和动画设计等功能。1LightscapeLightscape是一种先进的光照模拟和可视化设计系统，用于对三维模型进行精确的光照模拟和灵活方便的可视化设计。Artlantis是法国Abvent公司的渲染引擎，也是SketchUp的一个渲染伴侣，与SketchUp.3dsMax、ArchiCAD等建筑建模软件可以无缝连接。23BIM分析类软件2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术软件介绍BIM可持续（绿色）分析软件可持续或者绿色分析软件可以使用BIM模型的信息对项目进行日照、风环境、热工、景观可视度、噪声等方面的分析。BIM深化设计软件借助BIM核心建模软件的数据，Xsteel可以对钢结构进行面向加工，安装的详细设计，生成钢结构施工图材料表，数控机床加工代码等。BIM机电分析软件水暖电等设备和电气分析软件国内产品有鸿业、博超等，国外产品有DesignMaster、IESVirtualEnvironment、TraneTrace等。BIM模型综合碰撞检查软件模型综合碰撞检查软件的基本功能包括集成各种三维软件创建的模型，进行3D协调、4D计划、可视化、动态模拟等。BIM结构分析软件该软件和BIM核心建模软件可以实现双向信息交换，即对结构调整的信息可以及时反馈到核心建模软件中以实现自动更新。BIM管理类软件2.2BIM平台产品与技术规范——BIM技术软件介绍BIM造价管理软件BIM运营管理软件造价管理软件利用BIM模型提供的信息进行工程量统计和造价分析，由于BIM模型结构化数据的支持，基于BIM技术的造价管理软件可以根据工程施工计划动态提供造价管理需要的数据，即BIM技术的5D应用BIM模型应用的重要目标之一是为建筑物的运营管理阶段服务，美国运营管理软件ArchiBUS是最有市场影响的软件之一，而FacilityONE也能提供有关帮助。此外，这些软件属于全周期控制软件，可以供工程管理人员学习。国外BIM标准2.2BIM平台产品与技术规范——BIM标准与规范2004年编制了基于IFC的《国家BIM标准》——NBIMS2012年，美国国家BIM标准第二版《NBIMS-US2.0》2015年，美国发布第三版BIM标准NBIMS3。美国BIM标准英国多家设计、施工企业联合成立了AEC（UK）BIMStandard项目委员会，并于2009年正式发布了《AEC（UK）BIMStandard》作为推荐性的行业标准。英国BIM标准2011年，日本企业FUKUICOMPUTER推出了BIM平台软件Gloob2012年，日本建筑学会正式发布了《JIABIMGuideline》日本BIM标准BIM技术最先从美国发展开来，随着全球建筑信息化的发展，已经迅速发展到了欧洲、亚洲的各个国家。国内BIM标准2.2BIM平台产品与技术规范——BIM标准与规范2015.082016.122017.052017.102018.122018.12《工业化建筑评价标准》《建筑信息模型应用统一标准》《建筑信息模型分类和编码标准》《建筑信息模型施工应用标准》添加标题《建筑工程设计信息模型制图标准》2019.052021.09《建筑信息模型设计交付标准》《制造工业工程设计信息模型应用标准》《建筑工程信息模型存储标准》中国的BIM标准如何与国际的使用标准（如美国的NBIMS）有效对接、政府与企业如何推动中国BIM标准的应用已成为今后工作的挑战，所以当前需要积极推动BIM标准的建立，为建筑行业可持续发展奠定基础。思考题1.请你介绍一下BIM技术。（范围不限，包括定义、特点、软件、平台）2.解释LOD、IFC、IDM的含义。3.请任意选择一款BIM软件进行详细介绍。THANKS第二章BIM与智能建造2.3从BIM走向智能建造2.3.1传统BIM技术的局限性2.3.2BIM技术的发展过程2.3.3从BIM到智能建造2.3

从BIM走向智能建造——传统BIM技术的局限性参与方角度的局限性未实现协同合作设计频繁变更设计方的局限性模型深度的限制软件层面的局限施工方的局限性缺少可视化的技术和设备BIM人员的不足信息技术角度的局限性2.3

从BIM走向智能建造——传统BIM技术的局限性大数据导致信息存储的局限性局部使用BIM技术的局限性BIM技术应用的数据安全问题大多数的工程项目资料少则几个十个G大则几百个，上千个G的容量，处理起来难度大。目前的BIM数据信息大多存放于企业内部的平台上，项目各参与方在各自的模型上进行修改，导致模型中的数据信息传递过程不同步，出现碎片化、信息缺失等问题。传统BIM技术应用方式存在项目信息泄露风险，导致其应用受阻。BIM技术逐步成熟2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程业主、设计师、工程师、承包商、分包商这些和工程项目有着直接关系的人员房地产经纪人、房屋估价师、贷款抵押银行、律师等服务类人员法规执行检查、环保、安全与职业健康等政府机构的人员废物处理回收商、抢险救援人员等其他行业相关的人员..........................BIM技术逐步成熟2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程BIM技术逐步成熟——BIM技术应用深入发展2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程BIM-3D具有可视化功能，能够展示3D立体建筑模型项目的各参与方可以利用计算机时模型进行修改，便于对模型中数据信息进行分析与计算。可以将二维信息在三维模型上进行展示，并在施工前通过其直观地改正图纸上出现的错误。能够更为清晰地展现建筑物的所有特点，更加形象直观，提高项目的观赏度及阅读能力，增加建筑整体的真实性及体验感模型中储存建筑物的物理信息、功能信息和性能信息BIM技术逐步成熟——BIM技术应用深入发展2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程BIM-4D具有时间维度，可以进行时间的管理可以用来提前规划施工计划和各层级的工作顺序，实现时间上无缝衔接，缩短施工周期1.可视化，所见即所得；2.协调性，避免或减少冲突；3.模拟性，尽早把控现场情况；4.优化性，更好地进行施工管理；3.造价精确与可控性，提高工作效率！BIM技术逐步成熟——BIM技术应用深入发展2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程BIM-5D增加成本维度，便于成本控制将模型与费用基础计算结合，建筑模型中的每个元素都有与之相关的成本避免繁琐的人工计算产生的误差有效地提高了准确率并降低了人工成本使交付团队对完成建设目标的工作量和工期做出准确的估计BIM技术逐步成熟——BIM技术应用深入发展2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程BIM-6D有助于进行能耗的分析，能够对建筑性能进行优化涵盖建筑可持续发展目标信息：诸如能耗控制、可再生材料利用；从管理的角度来理解和领导“能源与环境设计（LEED）”项目的跟踪和执行；允许在建筑物占用期间进行测量和验证，以及改进在高性能设施中收集经验教训的过程；可以在设计过程的早期产生更完整和准确的能量估算。BIM技术逐步成熟——BIM技术应用深入发展2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程BIM-7D由管理人员在整个生命周期内运行和维护1.组件状态2.规格3.维护手册4.操作手册5.保修手册允许参与者提取和跟踪相关的资产数据1.可以更容易，更快地更换零件2.优化合规性4.提供了在整个设施生命周期中管理分包商/供应商数据和设施组件的流程BIM7D2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程BIM技术逐步成熟——BIM技术应用深入发展BIM-7D由管理人员在整个生命周期内运行和维护3.随着时间的推移简化资产生命周期管理BIM技术逐步成熟——BIM技术应用深入发展2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程在未来，工程项目管理所有涉及的因素都可以加入BIM之中形成所谓的n维模型，以便更好地进行项目管理工作BIM技术打通建造过程全周期数据2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程建造全过程数据可在BIM模型上集中呈现，通过统一的数据接口可以与其他流程系统进行有效的集成，实现数据共享，为工程项目带来更大的价值。运维管理概念规划建造设计BIM技术将与新一代信息技术集成应用2.3

从BIM走向智能建造——BIM技术的发展过程建筑实体数字化要素对象数字化作业过程数字化管理决策数字化建筑实体数字化核心是多专业建筑实体的模型化，即建立精细化项目BIM模型要素对象数字化是实时收集工程实况，如“人、机、料、法、环”等要素在建筑实体数字化和要素对象数字化的基础上，从计划、执行、检查到优化改进形成效率闭环建筑实体数字化核心是多专业建筑实体的模型化，即建立精细化项目BIM模型1.物联网2.云计算3.5G4.大数据物联网通过感知获得丰富的数据源云计算提供便捷的访问共享资源池计算模式5G移动互联网提供实时交换信息途径大数据分析处理工程建造过程产生的海量数据2.3

从BIM走向智能建造——从BIM到智能建造各新兴信息技术间既相互独立又相互联系

——BIM技术是工程建造信息最佳的传递载体BIM可视化协调性模拟性基于BIM的实时建造模型以及各项软件服务提供了灵活且可扩展信息空间2.3

从BIM走向智能建造——从BIM到智能建造支持不同专业的项目管理人员在统一的平台上共享信息并协同工作在信息空间中经过分析、处理与优化等后模拟决策控制信息2.3

从BIM走向智能建造——从BIM到智能建造本节课后思考1.BIM技术应用的局限性有哪些？2.BIM技术从3D到7D的应用是如何变化的，它们之间的区别和联系是什么？3.请阐述BIM技术如何与其他新一代信息技术集成应用。THANKS第二章BIM与智能建造2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造在本节中将进一步为读者回答三个问题：123建筑行业BIM的现阶段应用状态是怎样的？BIM为智能建造提供了怎样的技术支撑和数据支撑？在工程全阶段中BIM如何与新一代信息技术融合进而实现智能建造？2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——规划设计阶段BIM在规划设计阶段中的应用现状现状建模场地分析成本核算阶段分析与规划编制创建出道路、建筑、河流、绿化以及高程的变化起伏；创建出本地块的用地红线及道路红线；创建主体模型框架。对方案进行环境影响评估，包括风环境影响、声环境影响、热环境影响、日照环境影响等方面评估获得较为准确的土建工程量及土建造价；权衡出不同方案的造价优劣；进行投资估算，编制出精确的成本预算。建立场地的三维地质模型；做地形模型与土方计算，以及实现土方平衡；进行BIM模型设计，结合真实地形，展现出项目建成后的状况。2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——规划设计阶段BIM在规划设计阶段中的应用现状图2-19气象条件模拟图2-20利用BIM建立三维场地模型图2-21土方计算与土方平衡2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——规划设计阶段BIM在规划设计阶段中的智能化发展BIM+GIS助力完成场地分析通过BIM结合地理信息系统（简称GIS），对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，通过BIM及GIS软件的强大功能，迅速得出令人信服的分析结果，帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点，从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。BIM+VR/MR助力规划审批报审人员及审批人员在“BIM+VR/MR规划报审平台”中完成BIM模型的提交及审批，通过平台的数据自动提取及分析功能，自动完成指标核验、报表生成。同时通过丰富的模型交互工具及VR、MR场景自动生成功能，辅助审批人员更好地完成审批工作。2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——方案设计阶段BIM在方案设计阶段中的应用现状1参数化辅助设计2建筑环境分析3建筑性能分析4方案论证比选5可视化设计6功能空间优化7协同设计2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——方案设计阶段BIM在规划设计阶段中的智能化发展借助BIM+AI技术，可以增进各专业技术人员对各种建筑信息理解和认识，并由此作出高效的应对，也为各方建设主体提供了协同工作的基础，在模型中解决了错漏碰缺问题，减少各专业之间出现的沟通障碍问题，极大限度地避免了施工过程中的拆改和返工带来的材料和脑力的浪费。BIM+AI技术有效减少返工BIM+实景三维技术助力规划设计实景三维技术可实现在三维空间对自然资源资产的精细化管理，并构建国土空间全要素真实BIM模型。应用实景三维技术，快速准确获取可量测、高精度的三维地图。2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——方案设计阶段BIM在规划设计阶段中的智能化发展BIM+云平台实现协同设计不同的专业可在BIM协同平台平行设计，同时进行建筑、结构、设备等模型的设计，大大缩减设计周期图2-23BIM协同设计2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图设计阶段BIM在施工图设计阶段中的应用现状图2-24BIM碰撞检测图2-25可视化交底流程图2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图设计阶段BIM在施工图设计阶段中的应用现状图2-26施工图预算BIM应用图2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图设计阶段BIM在施工图设计阶段中的智能化发展BIM+人工智能解决设计难题融合人工智能技术的BIM新技术可以解决传统BIM技术面临的三大难题：一是设计构件无法承载业务信息，不具备跨阶段的传承性；二是传统BIM模型绘制、校验、审核的工作繁琐；三是内置规范、图集的缺失使设计超出“红线”。BIM+云平台实现高效碰撞检测业主将初步设计阶段存储至云平台服务器中的设计成果及相关资料发布到设计方进行各专业的施工图阶段模型设计，同时勘测方进行协同勘测工作。各专业完成本专业的施工图设计阶段模型后将在云平台中进行第一次模型整合及碰撞检测。碰撞检测的结果从云平台中导出至各专业设计人员处进行模型修改及专业深化，修改后的模型将在云平台中进行第二次整合及碰撞检测。2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图设计阶段BIM在施工图设计阶段中的智能化发展BIM+物联网提供设计决策依据物联网技术是在BIM技术的基础上，将各类建筑运营数据通过传感器收集起来，并通过互联网实时反馈到本地运营中心和远程用户手上。没有BIM，物联网的应用将受到限制，在看不见的物体构件或隐蔽处只有BIM模型能做到一览无余。反之，没有物联网，BIM模型的基础数据将会无从获取。图2-27BIM+物联网辅助施工设计2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图深化阶段BIM在施工图深化阶段中的应用现状图2-28BIM钢结构深化设计流程图2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图深化阶段BIM在施工图深化阶段中的应用现状图2-29BIM施工图会审流程图2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图深化阶段BIM在施工图深化阶段中的应用现状图2-30BIM施工场布模拟2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工图深化阶段BIM在施工图深化阶段中的智能化发展BIM+云平台实现多方会审一些在施工过程中才能够暴露出的设计图纸问题，在各参与方于云平台中对BIM模型进行协同创建的时候就能够得到暴露；借助其可视化特点，工程项目的各参与方能够在计算机环境下，对工程中不符合规范要求、不合理的区域进行整体的审核、协商、变更，借助模型的直观体验显著降低了各参与方之间的沟通难度。BIM+虚拟现实实现虚拟施工通过BIM技术建立建筑物的几何模型和施工过程模型，可以实现对施工方案进行实时、交互和逼真的模拟，进而对已有的施工方案进行验证、优化和完善，逐步替代传统的施工方案编制方式和方案操作流程；能预知在实际施工过程中可能碰到的问题，提前避免和减少返工以及资源浪费的现象，优化施工方案，合理配置施工资源。2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工实施阶段BIM在施工实施阶段中的应用现状施工质量管理基于BIM技术的施工质量事中控制，重点是对工序质量进行控制；应用BIM技术可以解决沟通过程繁琐效率低的问题，加快质量问题的整改过程。通过建立BIM施工进度模型，不仅可以直观地反映项目的施工过程，还能够实时追踪当前的进度状态，分析影响进度的因素，协调各专业，制定应对措施，以缩短工期、减低成本、提高质量。在工程进程中，BIM数据是动态的，进而可以实现对工程数据的准确调用；在变更管理中可实时予以调阅，方便掌控工程变更问题施工进度管理施工变更管理2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工实施阶段BIM在施工实施阶段中的智能化发展图2-32BIM+智慧工地管理平台整体架构图2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工实施阶段BIM在施工实施阶段中的智能化发展1523系统平台BIM+人工智能构建智慧工地4智慧监测环境监测实名制管理质量安全管理678设备监控中心AI智能识别智慧巡检2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——施工实施阶段BIM在施工实施阶段中的智能化发展BIM+3D打印实现智慧工地个性化施工基于BIM的整体建筑3D打印基于BIM和3D打印制作复杂构件基于BIM和3D打印的施工方案实物模型展示BIM+云平台实现智慧工地高效资源调配BIM+云平台技术可以模拟在整个施工实施过程之中的各方情况，能够对于自然资源进行合理配置，带动了施工工程的整体经济效益的提升BIM+互联网实现智慧工地高效信息查询在材料方面，BIM技术在平面布置中可以储存施工材料和器械相关的信息模块2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——竣工交付阶段BIM在竣工交付阶段中的应用现状BIM技术在数字化竣工交付中的作用

基于BIM的数字化竣工交付应用价值数字化竣工交付BIM模型可以直观体现项目竣工交付的实际状态，三维模型信息深度高于二维竣工图，具备充分体现施工过程中深化设计信息的条件。同时，模型可以为数字化的竣工交付信息提供结构化基础，能够有效集成设计、施工、竣工交付过程中的多源信息，形成建设工程项目的结构化竣工交付数据库。数字化集成化可视化助力“智慧城市”建设2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——竣工交付阶段BIM在竣工交付阶段中的应用现状图2-34数字化质量验收模型数字化质量验收2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——竣工交付阶段BIM在竣工交付阶段中的应用现状物料信息结算工程量核算施工结算借助BIM算量软件，在大幅度提高审计效率的同时，实现了各不同专业间的模型共用及互导竣工结算审计BIM技术可有效解决现场签证单的有效性与真实性的问题还原签证现场竣工结算相关应用2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——竣工交付阶段BIM在竣工交付阶段中的智能化发展BIM+区块链助力施工过程结算——“智能合约”智能合约（SmartContract）是以数字形式定义的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可具有可追踪且不可逆转的特点，其目的是提供优于传统合约的安全方法并减少合约相关的其他交易的成本。BIM+RFID技术实现电子验收和资料移交将BIM技术应用于交付和竣工移交环节，降低了验收和交付的难度，效率更高、成本更低、操作更简便；通过BIM系统与RFID技术的结合，能够清晰地反映项目运维过程中的状态信息，实现项目的全方位跟踪。2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——竣工交付阶段BIM在竣工交付阶段中的智能化发展图2-35基于BIM技术的电子验收与资料移交流程第一阶段，基于RFID技术和BIM技术创建三维综合平台。可以在BIM模型中标识出建筑的某个结构或设备出现故障或存在隐患，平台会将这些标识信息记录下来以便于专项信息维护；第二阶段，从三维综合平台读取待验收信息，并根据验收信息进行电子验收。平台数据库可以将待验收信息和相应的标准信息读取出来，通过比较待验收信息与相应标准的信息，若一致则电子验收通过；反之，则需对工程项目进行整改，直至电子验收通过为止；第三阶段，从BIM综合运维平台提取待移交信息，并根据待移交信息进行电子竣工移交。该阶段需判断待移交信息是否准确且符合要求，若符合要求则直接进行电子移交；反之，则对待移交信息进行反复修正，直至待移交信息无误为止，然后才能进行电子竣工移交，最后记录和更新所有信息，将竣工资料等输入BIM模型，导出最终竣工图并生成最终BIM模型。2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——运营维护阶段BIM在运营维护阶段中的应用现状维护计划资产管理空间管理灾害应急模拟智能化管理2.4

BIM技术助力实现全过程智能建造——运营维护阶段BIM在运营维护阶段中的智能化发展BIM+多种技术助力综合管廊运维管理BIM+GIS技术实现智慧运维BIM+GIS等技术助力智慧园区能耗管理BIM+VR技术实现可视化运维管理BIM+物联网助力智慧城市中的楼宇运维图2-37智慧城市中的楼宇运维思考题1.BIM技术在智能建造应用的全过程包括哪些阶段？2.简述BIM技术在规划设计阶段、方案设计阶段以及施工图设计阶段的应用现状？3.简述BIM技术在施工实施阶段、竣工交付阶段、运营维护阶段的智能化发展？THANKS第三章智能建造平台体系第三章智能建造平台体系3.1NLP与前期智能规划与决策3.2WSN与智能施工监测3.3CV与智能安全监管3.4RFID与智慧工地3.5ICT技术与智能运维3.6云平台下的智能建造模式3.7“互联网+”与智能建造体系融合3.8大数据与智能建造管理创新3.95G时代下的智能建造思考题本章内容100第三章智能建造平台体系“雷神山”防疫通信网络专项支撑——中讯邮电咨询设计院有限公司（简称“中讯院”）荣誉成就：新中国第一条长途光缆第一条大容量数字微波通信干线第一张蜂窝式移动电话网第一个国内卫星通信地球站事迹回放：第一幕：战疫情，展现央企担当第二幕：抓落实，履行央企责任第三幕：新基建，彰显央企实力大国工匠精神！101NLP概念3.1

NLP与前期智能规划与决策自然语言人类语言（特指文本符号，而非语音信号）人类思维的载体和交流的基本工具人类区别于动物的根本标志人类智能发展的外在体现形式之一自然语言处理(NPL)主要研究用计算机理解和生成自然语言的各种理论和方法,人工智能领域的一个重要甚至核心分支计算机科学与语言学的交叉学科,常被称为计算语言学(CL，ComputationalLinguistics)102NaturalLanguageProcessingNLP发展历程3.1

NLP与前期智能规划与决策1机器翻译存储两种语言的单词、短语对应译法的大辞典翻译时一一对应，技术上只是调整语言的顺序2系统输入、输出系统输入：要求系统能处理大规模的真实文本系统输出：不要求深层理解，但要抽取有用信息3搜索引擎机器翻译普及、聊天机器人、智能客服涌现亚马逊Alexa、微软小冰发展历程20世纪60年代20世纪90年代21世纪初103NLP基本技术3.1

NLP与前期智能规划与决策分词技术语义分析实体命名识别基于词典的分词算法基于统计的机器学习分词算法词义消歧浅层语义分析篇章分析内容:人名、地名、机构名方法：①先确认边界，再分类②序列化标注，再挑选整合104NLP在智能决策中的作用3.1

NLP与前期智能规划与决策基础作用管理科学、运筹学、控制论和行为科学计算机技术、仿真技术和信息技术定量分析和处理，半结构化和非结构化决策问题提供支持被动，非结构化问题无法提供支持，定性问题、模糊问题和不确定性问题缺乏支持手段局限决策支持系统（DSS，DecisionSupportSystem）105NLP在智能决策中的作用3.1

NLP与前期智能规划与决策手段局限智能决策支持系统（IDSS，IntelligenceDecisionSupportSystem）决策支持系统组件：模型库系统人机交互系统数据库系统决策支持系统（DSS，DecisionSupportSystem）人工智能（AI，ArtificialIntelligence）人工智能技术：专家系统多代理以及神经网络和遗传算法应用专家系统（ES，ExpertSystem）通过列举可能方案、进行分析比较等方式，帮助管理者做出正确决策的智能型人机交互式信息系统106NLP在智能决策中的作用3.1

NLP与前期智能规划与决策局限智能决策支持系统接受用自然语言或接近自然语言的方式来表达决策问题及决策目标智能机器人接口问题分析器问题求解器问题处理系统对结构化问题选择或构造模型对半结构化或非结构化问题则由规则模型与推理机制求解自然语言处理系统知识库管理系统知识库推理机知识库系统107知识库子系统3.1

NLP与前期智能规划与决策回答对知识库知识增、删、改等知识的请求回答决策过程中问题分析与判断所需知识的请求知识库管理系统存储的是既不能用数据表示，也不能用模型方法描述的专家知识和经验既采纳了专家的决策知识和经验知识，同时也包括特定问题领域的专业知识知识表示是一组为描述世界所做的约定，也是知识的符号化过程同一知识可有不同表示形式，知识的表示形式直接影响推理方式知识库（核心）一组程序，它针对用户问题去处理知识库（规则和事实）推理原理：若事实M为真，且有一规则“IFMTHENN”存在，则N为真。推理机108思考题1.请简述什么是NLP技术？2.NLP包含哪些基本技术？3.智能决策支持系统由哪些内容构成？THANKS第三章智能建造平台体系WSN概述3.2

WSN与智能施工监测随着社会的发展，通信技术发展得越来越快，无线通信技术的应用也越来越广泛无线通信中一个新兴领域,得到迅速的发展，并渐渐走向集成化、规模化数据获取的重要手段，其在智能建造应用体系中的作用日渐凸显，使用方法也日益成熟和规范112WSN概述——WSN定义3.2

WSN与智能施工监测局限定义1大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络。网络节点是同构的，网络成本较低、体积较小、大部分节点不移动，被随意散布在工作区域。网络系统有较长的工作时间WSN由大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者无线传感器网络由若干个空间分布的自主传感器组成，用于监控物理或环境条件，如温度、声音、振动、压力、运动或污染等，同时通过协同网络将数据传递到某个地方定义2定义3113无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)WSN概述——WSN特点3.2

WSN与智能施工监测+01+02+03+04+05分布式和网络自组织规模大且密度高网络拓扑动态变化以数据为中心源受限114WSN概述——WSN特点3.2

WSN与智能施工监测分布式和网络自组织没有设置中心节点，所有的节点都拥有相同的权限，各节点之间都是通过分布式算法来协调，自动将所有节点组织到一起01规模大且密度高常由成千上万个传感器节点组成，覆盖区域大，节点密集；网络的规模大、密度高、存在冗余节点，造价相对便宜02网络拓扑动态变化拓扑结构通常是不断变化的，节点的移动、故障、节点能源的耗尽、新节点的加入、无线信道的不稳定等都可能造成结构的变化03以数据为中心传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系04源受限无线传感器网络通常用于一些特殊场所和领域，传感器往往在价格、体积和功耗上受到限制，单个节点的计算能力、存储空间、续航能力相对较弱，无法做大规模的存储和计算05115WSN体系结构——网络结构3.2

WSN与智能施工监测局限无线传感器网络结构传感器节点信息收集和数据处理，对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等汇聚节点连接传感器网络与Internet外部网络的网关，实现两种协议间的转换管理节点所有者通过任务管理节点访问无线传感器网络的资源116WSN体系结构——感知节点结构3.2

WSN与智能施工监测A传感器模块B处理器模型C无线通信模块D供电管理模块感知节点结构示意图117WSN体系结构——感知节点结构3.2

WSN与智能施工监测3142感知节点结构的核心，包括处理器和存储器两部分，节点的所有功能及任务进度都需要它来协调完成处理器模型提供并管理电能，在具体应用中，要根据能耗情况选择供电设备，用电量小的则可以选择微型电池供电管理模块包括传感器和AD/DC转换器（模拟数字转换器），传感器部分负责采集信息，AD/DC转换器负责模数信号转换传感器模块由信号接收器、信号发射器等部件构成。无线通信模块的主要功能是和其他无线网络传感器节点进行通信无线通信模块118WSN体系结构——感知节点的限制条件3.2

WSN与智能施工监测微型嵌入式设备，要求价格低、功耗小导致其携带的处理器计算能力比较弱，存储容量小数据的采集和转换、数据管理和处理、应答汇聚节点的任务请求和节点控制传感器感知节点体积很小，携带的能量有限分布广泛，能量无法及时补充感知节点消耗能量的模块：传感器模块、处理器模块和无线通信模块电源能量有限计算和存储能力有限感知节点各个模块的能量消耗情况示意图119WSN的协议栈3.2

WSN与智能施工监测ABCDE物理层无线传感器网络的协议栈负责生成载波，并对载波进行调制、解调数据链路层把数据流封装成帧、帧检测、介质访问控制和差错控制网络层负责路由的生成、选择和维护传输层负责对数据流进行传输控制应用层为基于监测任务的应用软件进程服务120WSN的协议栈3.2

WSN与智能施工监测无线传感器网络的协议栈细化模型121WSN的协议栈3.2

WSN与智能施工监测在该模型中增加了时间同步和定位功能，，它们既要依赖于数据传输通道进行协作定位和时间同步协商，同时又要为网络协议各层提供信息支持。拓扑结构的控制集中在数据链路层和网络层，基于服务质量的管理集中在传输层、网络层和数据链路层的协议中。能量、安全和移动管理则跨越了网络中的应用层、传输层、网络层和数据链路层。122WSN安全问题3.2

WSN与智能施工监测安全路由安全路由协议一般采用链路层加密和认证、多路径路由、身份认真、双向连接认证和认证广播等机制安全协议密匙管理：无线传感器网络有诸多限制；安全传播：在无线传感器网络中实现基于源端认证的安全组播123WSN在健康监测中的应用——工程简介3.2

WSN与智能施工监测局限西安奥体中心体育场建于西安国际港务区，是2021年第十四届全国运动会的主场馆。奥体中心体育场主要由“一场两馆”组成，呈“品”字形布阵，一场是指主体育场，两馆分别是指体育馆和游泳馆。体育场看台上空覆盖了完整的环状钢结构罩棚，上部钢结构罩棚采用径向悬挑主桁架＋环向次桁架＋水平支撑结构体系，下部混凝土结构采用框架-剪力墙结构体系。从上空往下看，体育场钢结构罩棚平面近圆环形，东西高、南北低，立面呈马鞍形，其外轮廓线南北最大长度约335米，东西约321米，罩棚最大宽处约74米，最窄处约45米。124WSN在健康监测中的应用——监测系统总体设计3.2

WSN与智能施工监测局限特点目的措施原因大型空间结构建筑物；投资金额大、设计使用寿命长、建筑规模庞大，长期受到自然环境、自身材料老化、地基不均匀沉降影响为了保证重大空间结构建筑物的安全性、耐久性和适用性，需要对大型空间结构建筑进行实时健康监测一是监测点布置繁多，现场线缆布线困难且成本也比较高；二是布线凌乱复杂，不利于后期的管理和维护，还存在安全隐患结合WSN与无线通信技术，利用先进的健康监测手段和方法，对健康监测系统进行总体设计，建立长期有效的健康监测系统125WSN在健康监测中的应用——监测系统总体设计3.2

WSN与智能施工监测局限感知层通信层管理层126WSN在健康监测中的应用——监测系统总体设计3.2

WSN与智能施工监测局限感知层：负责监测区域内健康监测数据的实时采集，是整个健康监测系统的基础核心部分01通信层：负责的是监测系统数据传输协议的转换，是实现无线远程健康监测系统的关键，主要包括ZigBee通信网络、嵌入式网关、GPRS通信网络02管理层：为管理人员提供监测系统中各测点的监测信息，为下一步实现对监测数据的智能分析、结构的智能诊断、系统的分级预警提示等提供平台03管理层通信层感知层127WSN在健康监测中的应用——监测系统总体设计及数据分析3.2

WSN与智能施工监测局限用户界面设计健康监测系统组成用户正确输入自己的账号和密码即可进入到健康监测系统的主界面，可查看基本监测信息无线监测系统界面设计可以查看监测系统中开发的各个功能，包括监测设备总览、监测数据实时显示、历时监测数据回放、监测数据导出等监测数据实时界面设计通过查询仪器的编号和仪器的类型，选择相对应的测点数据采集通道编号，即可查看各个测点实时监测的数据监测数据分析进行健康监测评估时，在奥体中心体育场钢结构罩棚卸载一个月的状态下进行监测数据分析128思考题1.请简述WSN的特点。2.WSN存在哪些安全问题？3.在智能施工监测时，WSN的监控系统设备包括哪些部分？THANKS第三章智能建造平台体系3.3CV与智能安全监管3.3.1CV概述3.3.2CV的发展历程3.3.3CV在智能安全监管中的应用3.3

CV与智能安全监管——CV概述计算机视觉（CV，Computervision）施工队伍人员构成复杂施工场地空间有限施工机械与设备众多施工周期长安全事故和人员伤亡多。。。。。。。建筑业的“刚需”如何在建筑业中研究、应用和发展CV技术已成为业内研究和关注的热点。CV加入，解决传统问题3.3

CV与智能安全监管——CV概述什么是计算机视觉？类似于人类大脑工作3.3

CV与智能安全监管——CV概述定义CV技术计算机视觉（CV，Computervision）CV是对采集的图片或视频进行处理以获得相应场景的三维信息的技术。计算机科学和工程信号处理应用数学和统计学物理学神经生理学认知科学多学科多领域图像处理航空航天医疗诊断土木建筑军事金融贸易图像压缩图像增强图像恢复图像输入图像输出3.3

CV与智能安全监管——CV概述CV的目标填充图像像素与高层语义之间的鸿沟人眼所见计算机所见计算机所见的像素中，每个像素具有一定的数值（表示该像素的灰度或颜色）人的大脑皮层的活动约70%是在处理视觉相关的信息若不能处理视觉信息，人工智能系统就只能做符号推理。3.3

CV与智能安全监管——CV概述CV的信息获取——语义信息

与

三维的度量信息立体视觉方法“深度图”（远近信息）运动视觉方法“三维模型”底层视觉中层视觉高层视觉研究图像底层特征的提取与表示，包括边缘检测、角点检测、纹理分析以及特征点的匹配和光流的计算等内容研究场景的几何和运动，包括立体视觉与运动视觉、图像分割以及目标跟踪等内容研究物体的检测识别以及场景理解等具有高层语义的内容3.3

CV与智能安全监管——CV概述3.3

CV与智能安全监管——CV的发展历程总历程阶段CV理论第一阶段将输入的原始图像进行处理，抽象图像中诸如角点、边缘、纹理、线条、边界等基本特征，这些特征的集合称为基元图第二阶段在以观测者为中心的坐标系中，由输入图像和基元图恢复场景可见部分的深度、法线方向、轮廓等，这些信息包含了深度信息，但不是真正的物体三维表示，因此，称为二维半图第三阶段在以物体为中心的坐标系中，由输入图像、基元图、二维半图来恢复、表示和识别三维物体阶段1阶段2阶段3CV的诞生始于理论框架的建立深度学习将CV带入新时代3.3

CV与智能安全监管——CV的发展历程阶段一——CV的诞生人工智能之父马文·明斯基（MarvinLeeMinsky）（1927年8月9日-2016年1月24日）LarryRoberts发表了CV领域的第一篇博士论文《MachinePerceptionofThree-DimensionalSolids》1966年，马文・明斯基要求其学生通过编程让计算机告诉使用者摄像头所拍摄的内容“积木世界”3.3

CV与智能安全监管——CV的发展历程阶段二——始于理论框架的建立阶段二：各类新方法和新理论的出现为CV带来了前所未有的繁荣1.卷积神经网络2.主动视觉3.目的视觉4.重建理论5.基于学习的视觉3.3

CV与智能安全监管——CV的发展历程阶段三——深度学习将CV带入新时代提取能力不足容易出现过拟合深度置信网络模型（DeepBeliefNetwork，DBN）通过将多个受限波尔茨曼机堆叠成为一个深度网络结构，获得了浅层模型难以比拟的高层次抽象特征提取能力3.3

CV与智能安全监管——CV的发展历程阶段三——深度学习将CV带入新时代在特征提取过程中，涉及到：边缘检测、角点检测、对象检测等，这些算法属于传统的计算机视觉算法。BP，CNN（CNN所用到的卷积，也是传统算法的一种）等各种变形，属于基于深度学习的计算机视觉算法。传统的计算机视觉基于深度学习的计算机视觉与3.3

CV与智能安全监管——CV在智能安全监管中的应用基于CV的施工现场安全监管框架基于场景的风险识别方法3.3

CV与智能安全监管——CV在智能安全监管中的应用基于CV的施工现场安全监管框架目标检测目标跟踪行为识别目标检测是基于场景的风险识别方法，也是目标跟踪和行为识别的初步步骤。可以在场景中识别出感兴趣的项目实体。已知目标2D或3D空间中的位置就可以使用目标跟踪算法从连续图像中随着时间的推移进行跟踪。提取的位置信息用于基于位置的不安全条件和行为的识别。当工人或设备执行施工任务时，需要行为识别技术从静态或连续图像中确定工人或设备正在做什么，并识别违反安全规则的不安全行为。3.3

CV与智能安全监管——CV在智能安全监管中的应用基于CV的缺陷检测1.图像处理技术2.研究对象3.缺陷种类4.缺陷大小模板匹配直方图变换背景减法滤波混凝土桥梁隧道管道沥青路面开裂剥落缺陷接缝腐蚀凹坑数量宽度长度缺陷检测旨在检查基础设施构件上存在的缺陷和破坏，以及缺陷的大小缺陷检测3.3

CV与智能安全监管——CV在智能安全监管中的应用基于CV的施工人员安全管理基于CV的安全帽自动识别技术基于CV的施工人员面部信息疲劳检测3.3

CV与智能安全监管——CV在智能安全监管中的应用基于CV的施工现场危险区管理工种交叉，施工场地狭小CV技术施工机械种类多，作业环境复杂施工现场存在着许多危险区域利用CV方法，通过现场视频展示工地施工实时情况，对不同危险区域进行自动化连续监测，有助于快速、准确而全面识别危险区域侵入行为，从而避免事故的发生3.3

CV与智能安全监管——CV在智能安全监管中的应用CV技术作为智能施工安全监管工具具有巨大的潜力解决当前人工观察方法的局限性通过从图像或视频中提取和分析相关信息有助于进行自动化风险识别和评估CV技术还在继续发展本节课后思考1.

CV技术分为哪几个层次？2.

CV理论的发展分为哪几个阶段？3.CV技术在智能安全监管中的应用有哪些？

具有的意义是什么？THANKS第三章智能建造平台体系3.4RFID与智慧工地3.4.1RFID概述3.4.2RFID技术的智能化应用3.4.3RFID在智慧工地中的应用场景3.4.4基于RFID的智慧工地管理系统3.4

RFID与智慧工地——RFID概述RFID的简介射频识别技术（一种无线通信技术）RadioFrequencyIdentificationRFID利用无线电波信号来传输信息，它将一种被称为标签（TAG）的芯片附于目标物上，再使用一个扫描设备扫描标签内的信息。RFID是什么？3.4

RFID与智慧工地——RFID概述RFID的简介射频识别技术（一种无线通信技术）RadioFrequencyIdentificationRFID系统组成3.4

RFID与智慧工地——RFID概述RFID的起源一二三四1945年，LéonTheremin发明了一种监听设备，它不耗电，基于电磁波工作，可以传输数据，因此被认为是RFID思想的启蒙。第二次世界大战中，盟军和德国都使用了类似的思想用于敌我飞机识别，不过那时候还没有成型的技术定义。1948年，HarryStockman发布了一篇论文：“CommunicationbyMeansofReflectedPower”，被认为是探索RFID技术的里程碑式成果。MarioCardullo在1973年1月23日注册了一种专利设备，这个设备是RFID的起源。RFID的应用领域3.4

RFID与智慧工地——RFID概述1.仓库/运输/物资2.门禁/考勤3.固定资产管理4.火车/汽车识别/行李安检6.军事/国防/国家安全采集跟踪信息的领域5.医疗信息追踪RFID的应用领域3.4

RFID与智慧工地——RFID概述以仓库管理为例RFID的七大优势3.4

RFID与智慧工地——RFID概述1.抗干扰性超强，非接触式识别；7.标签的数据容量庞大，可以根据用户的需求扩充到10k；3.防冲突，同时读取多个RFID标签；4.使用寿命长，RFID标签不易被破坏；5.安全性高，可以为标签数据进行密码加密；2.动态操作，动态追踪和监控；6.识别速度快，不到100毫秒就可以完成识别；RFID与NFC3.4

RFID与智慧工地——RFID概述NFC是近场通信（NearFieldCommunication）是由非接触式射频识别演变而来主动模式被动模式双向模式RFID与NFC3.4

RFID与智慧工地——RFID概述必须有阅读器和标签组成识别技术RFID将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片通信技术NFCNFC是RFID的演进版本强调信息交互只能实现信息的读取以及判定RFID与物联网3.4

RFID与智慧工地——RFID概述实现RFID技术物联网技术RFID系统如同物联网的触角，使得自动识别物联网中的每一个物体成为可能物流与供应链管理电子不停车收费管理（ETC）人员管理图书管理集装箱管理生产管理资产管理钢铁行业金融押运管理烟草行业食品安全动物管理证件防伪1.建筑内所有人员都必须携带规定的智能卡2.所有设备、物品等都附于RFID标签4.每个办公室、设备间以及会议室都需要在门口安装一个读卡器部署RFID部署RFID系统的前提条件5.建筑的所有出入口也要配置相应的读卡器3.4

RFID与智慧工地——RFID技术的智能化应用3.将所有办公室，设备间，会议室等分配一个唯一的编号，并存储在RFID的读卡器中RFID智能系统应用现状身份识别（门禁）消防报警系统定位或跟踪人员或设备身份识别系统是RFID系统的最主要的应用之一，它是其他应用系统的基础。当一位持有RFID卡的用户出入一间房间时，设在房间出入口的读卡器就会自动读取卡内RFID标签内的信息。消防报警系统通过RFC标签与烟雾探