建筑施工中智能化施工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)研究

余鵬亮

廣州珠江監(jiān)理咨詢集團(tuán)有限公司 廣東 廣州 510000

隨著科技的不斷發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，建筑施工領(lǐng)域也在逐步邁入智能化時(shí)代。傳統(tǒng)的建筑施工方法在安全性、效率、環(huán)保等方面的問題日益凸顯，給建筑行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了挑戰(zhàn)。智能化施工技術(shù)作為一種新型的施工方式，通過運(yùn)用現(xiàn)代科技手段實(shí)現(xiàn)施工過程的自動(dòng)化、智能化和綠色化，有望解決建筑行業(yè)面臨的諸多問題。近年來(lái)，全球范圍內(nèi)智能化施工技術(shù)得到了廣泛關(guān)注和研究，眾多國(guó)家紛紛制定政策和規(guī)劃，以推動(dòng)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成為現(xiàn)實(shí)，為建筑施工提供了更高效、安全、環(huán)保的解決方案。因此，對(duì)智能化施工技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，有助于探索更加適用、可持續(xù)的智能化施工方案，推動(dòng)建筑行業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。

1 智能化施工技術(shù)概述

1.1 智能化施工技術(shù)定義

智能化施工技術(shù)是指在建筑施工過程中，運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)施工過程的智能化管理、自動(dòng)化操作和綠色化生產(chǎn)。通過將各類技術(shù)整合到施工現(xiàn)場(chǎng)，提高施工效率，降低施工成本，確保施工安全，減少環(huán)境污染，并實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用[1]。智能化施工技術(shù)旨在優(yōu)化建筑施工過程，提升建筑工程質(zhì)量，滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于建筑產(chǎn)業(yè)的高效、綠色、智能的需求。

1.2 智能化施工技術(shù)分類

智能化施工技術(shù)可分為多個(gè)類別，表1給出了各類技術(shù)及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。通過對(duì)智能化施工技術(shù)的分類與應(yīng)用領(lǐng)域的分析，可以發(fā)現(xiàn)各類技術(shù)在建筑施工中發(fā)揮著重要作用，相互協(xié)同，共同推動(dòng)建筑施工實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化和綠色化。同時(shí)，隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，這些技術(shù)還將不斷完善和拓展，為建筑施工領(lǐng)域帶來(lái)更多創(chuàng)新與變革。

表1 智能化施工技術(shù)分類

1.3 智能化施工技術(shù)的核心功能與優(yōu)勢(shì)

（1）提高施工效率：通過自動(dòng)化設(shè)備和智能管理系統(tǒng)，降低人工操作環(huán)節(jié)，減少施工誤差，提高工程進(jìn)度和質(zhì)量。（2）降低成本：運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化資源配置和調(diào)度，減少浪費(fèi)和重復(fù)勞動(dòng)，降低整體施工成本。（3）確保施工安全：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)可有效降低施工事故風(fēng)險(xiǎn)，保障工人安全，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全水平。（4）環(huán)境友好：通過綠色施工技術(shù)和資源循環(huán)利用，減少建筑廢棄物和污染物排放，降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。（5）數(shù)字化管理：借助大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工過程的數(shù)據(jù)化、可視化，方便管理者進(jìn)行決策和調(diào)整。

2 智能化施工技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)與測(cè)繪

無(wú)人機(jī)在建筑施工領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)與測(cè)繪應(yīng)用已日益普及，無(wú)人機(jī)搭載高精度傳感器、激光雷達(dá)等設(shè)備，能快速、準(zhǔn)確地獲取大范圍地形信息，生成高精度數(shù)字地形模型[2]。在施工過程中，無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)，提供全方位的視頻圖像和數(shù)據(jù)，有助于項(xiàng)目管理者及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，制定有效措施。同時(shí)，無(wú)人機(jī)在質(zhì)量檢測(cè)方面也具有顯著優(yōu)勢(shì)，例如檢查建筑外墻、橋梁等難以到達(dá)的高空區(qū)域，降低人工檢查的風(fēng)險(xiǎn)和成本。

2.2 建筑信息模型(BIM)技術(shù)

建筑信息模型（BIM）技術(shù)是一種基于數(shù)字化技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理方法。通過使用BIM技術(shù)，各相關(guān)方可以在一個(gè)三維數(shù)字模型中共享項(xiàng)目的詳細(xì)信息，有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各階段的高效協(xié)同，提高工程質(zhì)量和效率。在施工階段，BIM技術(shù)可以生成精確的施工圖紙，避免因傳統(tǒng)二維圖紙引起的誤解和錯(cuò)誤。同時(shí)，BIM技術(shù)還可以輔助施工計(jì)劃編制、進(jìn)度控制和成本管理，確保項(xiàng)目按照預(yù)期目標(biāo)順利進(jìn)行。此外，BIM技術(shù)還可以與其他智能化施工技術(shù)相結(jié)合，例如與無(wú)人機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)等進(jìn)行整合，進(jìn)一步提高建筑施工的智能化水平。

2.3 機(jī)器人與自動(dòng)化施工

施工機(jī)器人可在危險(xiǎn)或難以到達(dá)的地方代替人工進(jìn)行工作，提高施工安全性和效率。例如，磚砌機(jī)器人、混凝土噴涂機(jī)器人和焊接機(jī)器人等可以實(shí)現(xiàn)精確的施工操作，減少人工誤差和勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化施工技術(shù)則涵蓋了一系列基于先進(jìn)設(shè)備和系統(tǒng)的施工方法，如3D打印、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)等。3D打印技術(shù)可用于建筑構(gòu)件的快速制造，實(shí)現(xiàn)定制化、高效、環(huán)保的施工。預(yù)制構(gòu)件則通過工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)快速安裝，大幅提高施工效率和質(zhì)量，降低環(huán)境影響。通過應(yīng)用機(jī)器人與自動(dòng)化施工技術(shù)，建筑施工過程實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化和智能化，有效解決了傳統(tǒng)施工方法中的低效、高成本和安全隱患問題。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)與智能傳感器

物聯(lián)網(wǎng)與智能傳感器技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。智能傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、壓力等多種參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，提高施工質(zhì)量和效率[3]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過對(duì)傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)信息的全面感知和智能管理。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)多方面的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，例如設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方和施工方之間的數(shù)據(jù)交互和共享，進(jìn)一步提高施工的協(xié)同性和一體化水平。物聯(lián)網(wǎng)和智能傳感器技術(shù)的應(yīng)用為建筑施工帶來(lái)了諸多好處，包括提高施工效率和質(zhì)量、降低能耗和成本等。

2.5 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)是一種基于數(shù)字化技術(shù)的視覺交互方式，近年來(lái)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸普及。通過VR技術(shù)，施工方可以在數(shù)字模型上模擬出施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行模擬演練，檢查施工的安全性和效率，有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)。而AR技術(shù)則可實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)環(huán)境的數(shù)字化增強(qiáng)，例如在工地現(xiàn)場(chǎng)通過AR眼鏡展示出建筑信息模型，便于工人了解工程進(jìn)度和任務(wù)安排，提高施工效率和質(zhì)量。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有助于施工方和業(yè)主方之間的溝通和合作。例如，業(yè)主方可通過VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑方案的三維可視化展示，減少設(shè)計(jì)方案與客戶溝通的成本和時(shí)間，提高客戶滿意度。

2.6 大數(shù)據(jù)與人工智能

大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，實(shí)現(xiàn)施工過程的數(shù)字化管理和智能化調(diào)度。通過對(duì)施工數(shù)據(jù)的大量分析，可以實(shí)現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，提高施工效率和安全性。人工智能技術(shù)可以通過對(duì)大量歷史施工數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和分析，實(shí)現(xiàn)施工過程的預(yù)測(cè)和優(yōu)化。例如，人工智能技術(shù)可通過對(duì)不同施工方案的模擬分析，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)施工方案的選擇，提高施工效率和質(zhì)量。此外，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)在建筑運(yùn)營(yíng)管理方面也具有廣泛應(yīng)用[4]。例如，大數(shù)據(jù)技術(shù)可對(duì)建筑的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)建筑的能耗管理和維護(hù)管理等；人工智能技術(shù)可通過對(duì)建筑設(shè)備的智能化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能源的高效利用和環(huán)保管理。

2.7 其他相關(guān)應(yīng)用

除了上述介紹的應(yīng)用外，智能化施工技術(shù)還有其他相關(guān)的應(yīng)用。例如，建筑施工中常常需要大量的物流運(yùn)輸，自動(dòng)化物流系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑材料的自動(dòng)運(yùn)輸和儲(chǔ)存，提高運(yùn)輸效率和減少損耗。同時(shí)，建筑施工現(xiàn)場(chǎng)也需要大量的用電量，通過應(yīng)用可再生能源技術(shù)如太陽(yáng)能、風(fēng)能等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的綠色供電，降低建筑施工對(duì)環(huán)境的影響。此外，人臉識(shí)別技術(shù)可用于建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)控和門禁控制，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。建筑垃圾的處理和回收也可以通過智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，降低對(duì)環(huán)境的污染。

3 智能化施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 技術(shù)整合與跨界融合

隨著各類智能化施工技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)整合和跨界融合成為了趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在各種智能化技術(shù)的相互交叉與融合。例如，將BIM技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)字化建模和模擬演練，幫助施工方提前預(yù)知并避免施工中的難題和風(fēng)險(xiǎn)。再如，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)智能化的機(jī)器人施工和監(jiān)測(cè)，提高施工效率和質(zhì)量。技術(shù)整合和跨界融合還可以促進(jìn)施工行業(yè)的協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域、不同行業(yè)的信息共享和協(xié)作。例如，施工企業(yè)可以與智能化設(shè)備供應(yīng)商合作，開發(fā)定制化的智能化施工系統(tǒng)，提高施工的效率和質(zhì)量。與此同時(shí)，智能化施工技術(shù)的跨界融合也可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，形成一個(gè)全新的、高效的生態(tài)系統(tǒng)。

3.2 新材料與新技術(shù)的應(yīng)用

高強(qiáng)度、輕質(zhì)的復(fù)合材料可以用于建筑結(jié)構(gòu)中，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，減輕建筑物自身重量，降低建筑施工對(duì)環(huán)境的影響。3D打印技術(shù)的應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)定制化的建筑構(gòu)件生產(chǎn)，縮短建筑施工周期和降低成本。此外，新型的地基處理技術(shù)和防水材料的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)建筑施工中地基基礎(chǔ)的加固和水泥混凝土結(jié)構(gòu)的防水，提高建筑物的穩(wěn)定性和耐久性[5]。同時(shí)，新材料和新技術(shù)的應(yīng)用還可以帶來(lái)更加多樣化的建筑設(shè)計(jì)和構(gòu)造方式，為建筑行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

3.3 綠色智能建筑

綠色智能建筑不僅具有智能化的特點(diǎn)，還采用了環(huán)保的材料和技術(shù)，力求實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的最小影響。例如，綠色智能建筑可以采用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源作為主要能源來(lái)源，降低能源消耗和碳排放。此外，綠色智能建筑還可以采用節(jié)水、節(jié)能和廢物再利用等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑施工的可持續(xù)發(fā)展。智能化技術(shù)的應(yīng)用也可以提高綠色智能建筑的效率和舒適度。例如，智能溫度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的精細(xì)化調(diào)控，降低能耗的同時(shí)提高居住舒適度。智能照明系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)部照明的自動(dòng)化控制和調(diào)節(jié)，提高能源利用效率。同時(shí)，智能化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析也可以幫助業(yè)主和施工方了解建筑使用情況和運(yùn)營(yíng)狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的精細(xì)化管理和優(yōu)化。

3.4 人工智能與大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的施工管理

通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和分析，可以實(shí)現(xiàn)施工過程的數(shù)字化管理和智能化調(diào)度。例如，人工智能技術(shù)可以通過對(duì)施工數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和分析，實(shí)現(xiàn)施工過程的預(yù)測(cè)和優(yōu)化，提高施工效率和質(zhì)量。大數(shù)據(jù)技術(shù)則可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)施工過程的實(shí)時(shí)掌控和調(diào)整。此外，人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用還可以改善施工安全和質(zhì)量管理。通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，可以實(shí)現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警和控制。同時(shí)，人工智能技術(shù)還可以通過對(duì)施工質(zhì)量的自動(dòng)化檢測(cè)和評(píng)估，提高施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。

3.5 云計(jì)算與邊緣計(jì)算在施工中的應(yīng)用

云計(jì)算可以提供大量的存儲(chǔ)和計(jì)算資源，將數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序放在云端，實(shí)現(xiàn)施工過程中數(shù)據(jù)的集中管理和共享。邊緣計(jì)算則強(qiáng)調(diào)將計(jì)算和數(shù)據(jù)處理推向網(wǎng)絡(luò)邊緣，實(shí)現(xiàn)近端的快速響應(yīng)和實(shí)時(shí)處理。在建筑施工中，云計(jì)算和邊緣計(jì)算的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)施工數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，為施工管理和調(diào)度提供支持。例如，在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝邊緣計(jì)算設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理，同時(shí)將處理結(jié)果上傳至云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。此外，云計(jì)算還可以提供建筑模型的共享和協(xié)作，促進(jìn)各方之間的信息交流和協(xié)作，提高建筑施工的效率和質(zhì)量。

3.6 全球化與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

隨著全球化進(jìn)程的不斷加速，建筑施工行業(yè)正越來(lái)越依賴于國(guó)際化的資源和市場(chǎng)，智能化技術(shù)的應(yīng)用也為建筑施工行業(yè)的國(guó)際合作提供了新的機(jī)會(huì)和方式。例如，建筑施工企業(yè)可以通過合作開發(fā)智能化施工設(shè)備和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)國(guó)際化的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。同時(shí)，智能化技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)建筑施工行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高建筑施工行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展也是智能化施工行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，建筑施工行業(yè)中涉及到的各個(gè)環(huán)節(jié)都可以通過智能化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展和優(yōu)化，建筑施工企業(yè)和智能化設(shè)備供應(yīng)商可以合作開發(fā)智能化施工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑施工全流程的數(shù)字化和智能化。建筑材料供應(yīng)商和智能化設(shè)備供應(yīng)商也可以合作開發(fā)新型的建筑材料和設(shè)備，推動(dòng)建筑行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和升級(jí)。

4 結(jié)語(yǔ)

智能化技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，使建筑施工行業(yè)迎來(lái)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)的機(jī)遇，本文分析了智能化施工技術(shù)的分類和優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)介紹了智能化施工技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)。隨著智能化技術(shù)和新興技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑施工行業(yè)將會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化升級(jí)。建筑施工企業(yè)需要充分利用各類智能化技術(shù)，創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式，提高施工效率和質(zhì)量，推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為未來(lái)的數(shù)字化建設(shè)和智慧城市的建設(shè)提供有力支持。