智能建造中的质量控制与安全管理

摘要：随着信息技术和智能化技术的迅猛发展，智能建造已成为建筑行业的重要发展方向。智能建造通过集大数据、人工智能、建筑信息模型（BIM）等先进技术，实现自动化和智能化的施工，因此智能建造在工程中质量控制与安全管理方面展现出极大优势。本文探讨了智能建造在质量控制与安全管理中的具体应用，包括BIM技术、大数据在质量与安全管理问题预测中的应用。无人机与3D扫描技术的使用。同时，本文也指出了智能建造在技术集成与标准化、人才培养与技术应用等方面面临的挑战。最后，本文对智能建造的未来发展方向提出了建议，强调加强技术创新、推动跨领域合作的重要性。

关键字：智能建造；质量控制；安全管理；BIM；大数据；

中图分类号： TU712+.3          文献标识码：A

一、智能建造理论基础与优势

（一）智能建造的概论与研究进展

1.智能建造概述

智能建造作为一个新兴的学科和专业，将信息技术、自动控制技术、现代通信技术等许多先进技术与建筑技术相结合。提高建造过程的智能化水平，减少对人的依赖，达到安全建造的目的，提升建筑的性价比和可靠性。然而，由于建筑物智能化程度是随着科学技术的发展而逐步提高的，其内涵也在不断地丰富。然而，“智能建筑”至今在的定义依然众说纷纭。在我国，普遍认为智能建筑的重点是使用先进的技术对楼宇进行控制、通信和管理[1]。智能建筑是一种融合多种高新技术的多功能建筑方式，体现了高效性、集成性、便捷性、节能性和安全性[3]。

2.社会环境背景

根据中国各级地方政府往年的财务报表显示：建筑行业在GDP中占比高达20%以上，是名副其实的国民支柱产业。建筑行业的发展水平直接影响到国家基础设施的建设质量与人民生活的质量。然而，传统建筑施工过程中普遍存在着质量控制不严、安全管理薄弱、资源浪费严重等诸多问题。这些问题不仅导致施工成本的不断上升，还严重威胁着施工人员的生命安全和建筑物的使用寿命。因此，提升建筑施工的质量控制与安全管理水平，已成为当前建筑行业亟需解决的关键问题。

3.智能建造的发展历程

得益于信息技术、智能化技术的飞速发展，智能建造逐渐成为建筑行业的创新方向。智能建造是指在建筑施工过程中，利用大数据、人工智能、建筑信息模型、无人机等先进技术，实现施工过程的自动化、数字化和智能化管理。

我国对智能建造虽然是研究还是行业起步较晚。但是改革开放以来发展迅速。据不完全统计，目前我国已建成的智能建筑已经超过3000 栋[1]。

（二）质量控制与安全管理的重要性

建筑工程的质量与安全是建筑行业的生命线。质量问题不仅影响建筑物的使用性能和使用寿命，严重时还可能引发重大安全事故，造成财产损失和人员伤亡。在智能建筑的全生命周期中，对于复杂的建筑与设备结构，统筹考虑室外和室内的管道、桥架、道路走向等各种问题以确保人员的财产生命安全。

二、智能建造相关技术在质量控制中的应用

（一）BIM技术

1.BIM技术即建筑信息模型（Building Information Modeling）是建筑学、工程学及土木工程的新工

具。以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。通过参数模型整合项目的各种相关信息，在建筑全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员与设计人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对。

1.设计阶段的质量预控：在设计阶段，BIM技术可以帮助设计师提前找出设计中的潜在问题。通过三维模型的可视化展示，设计症结、结构缺陷以及不合理之处，避免在施工过程中因设计问题导致的一系列建筑安全隐患。

2.施工过程的精确管理：不仅可以为设计师提供精确的三维可视化模型，在参数化设计和性能分析上，也为施工团队提供了精确的进度监控、质量管理和成本控制方式，有效规避施工冲突，减少浪费，提升施工质量和效率。建筑材料、施工工艺等相关数据，可以帮助施工人员严格按照规范操作，减少因施工不当导致的质量问题[5]。

（二）大数据技术

大数据技术是的利用现代信息技术高速处理海量、多样、高密度的数据集的技术。涉及数据收集与存储、筛选、算法、分析等多个环节，为决策这提供数据支持。在建造过程中，将传感器和大数据应用于施工现场，采集实时的温度、湿度、应力、振动等相关数据。通过对历史数据和实时数据的对比分析，可以及时发现异常情况，预防潜在的质量问题。大数据技术可以针对某些关键指标超过设定阈值时，自动发出警报，提醒施工人员采取相应急的措施。智能预警机制，大大提升了质量控制的及时性和有效性，减少了因质量问题引发的返工和成本浪费。

（三）无人机与三维激光扫描

无人机、三维激光扫描技术与BIM 技术深度结合。无人机具备高空飞行和机动性强的特点，通过搭载三维激光扫描设备能够快速、全面地对施工现场进行监测。三维扫描技术通过激光扫描，生成详细的BIM数据模型。无人机三维激光扫描这项非接触测绘技术相比于传统的全站仪测量方式费时费力，测量成果更加直观、详细。更加具备时效性与准确性。加之无人机倾斜摄影与三维激光扫描同步配合对得到的测量结果进行融合处理，可以高效地建立场地内高精度实景三维模型，为建筑设计提供多元的可视化数据 [6]。

三、智能建造在安全管理中的应用

（一）实时监控与预警系统

1. 视频报警系统：在智能建筑系统中。通过安装在各个关键区域的摄像头进行识别不同场景下的异常现象，向系统发送实时信号，及时做出预警。

2. 应力与振动传感器系统：监测结构部件如金属梁、混凝土柱体、承重墙、关键节点等的应力和振动情况，防止因结构疲劳或外部振动造成倒塌事故[3]。

（二）数据集成与分析

实时监控系统通过大数据技术将各类传感器采集的数据集中传输至中枢处理。利用大数据分析算法，对海量数据进行实时处理和分析，识别出异常数据和相关潜在风险。例如，通过设计中枢计算机相关算法，从异常数据范围中识别出并分析可能存在的安全隐患，预测夏季极端气候条件下，高温高湿环境下各种材料的形变趋势，从而提前采取预防措施。

结束语

随着智能化技术的不断发展，智能建造已经成为建筑行业革新与发展的重要力量。本文系统地探讨了智能建造在质量控制与安全管理中的应用，剖析了智能化技术的具体内容，分析了智能化技术在提升管理效率、提升建筑质量与安全水平等方面所展现出的显著优势。同时，本文也深入剖析了智能建造在技术集成与标准化、数据安全、相关技术人才培养等诸多方面所面临的挑战。

总之，智能建造作为建筑行业的新兴的发展方向，为提升施工质量和施工安全提供了技术手段和新兴的管理模式；为实现建筑行业的智能化奠定了坚实的基础。未来，智能建造技术将更加注重人机协作、大数据分析等技术的技术产业融合。大数据技术将使得建筑物的施工更加精准，大数据技术通过对大量数据的分析，能够更加准确地预防建筑工地事故的发生。推动整个建筑行业向智能化、数字化、产业化和绿色化迈进。

参考文献

[1]张远翼，程娇华.智能建筑安全管理策略浅析[J].福州大学，福州大学科技发展.2010.04.020

[2]王钢. 智能建筑的安全管理[J]. 上海交通大学工程硕士专业学位论文，2007，10：03-12

作者简介：

吴元爽（2002—），男，郑州西亚斯学院（2021109110424），研究方向：建筑学。

赵开心（2002—），女，郑州西亚斯学院（2021109110422），研究方向：建筑学。

高庆敏（1952—），男，郑州西亚斯学院，教授，研究方向：建筑智能化技术研究。

通讯作者：高庆敏

基金项目：河南省高等学校大学生创新训练计划项目（S202414654004），项目名称：智建探索——智能建筑新技术应用研究。