智能建造技术在建筑工程中的应用与探索

一、引言

建筑业作为国民经济支柱产业，长期面临传统建造模式下的数据孤岛、效率低下、安全管控被动等痛点。据行业统计，传统施工中因信息流转不畅导致的返工成本占总造价的 8%-12% ，安全事故中 70% 源于风险预警滞后。在此背景下，智能建造依托技术创新推动行业从 “汗水浇筑” 向 “数据驱动” 跨越，成为破解发展瓶颈的关键路径。

BIM（建筑信息建模）与物联网（IoT）技术的深度融合是智能建造的核心支撑。BIM 以三维可视化模型为载体，整合建筑几何、成本、进度等多维静态信息；物联网通过传感器网络实现施工现场 “人、机、料、法、环” 的动态数据采集。二者的有机结合打破了传统管理的时空限制，构建起 “静态模型 + 动态数据” 的智能管理体系，为工程全生命周期管控提供全新解决方案。

当前，智能建造技术应用已从理论探索迈向实践落地，多地试点项目展现出显著效益。本文基于典型工程案例，系统剖析技术融合的应用逻辑与实践价值，为行业规模化推广提供参考。

二、智能建造核心技术融合基础

（一）BIM 技术的信息集成能力

BIM 技术并非单纯的三维建模工具，其核心价值在于构建贯穿项目全生命周期的数字信息载体。在设计阶段，通过参数化建模实现构件碰撞检测，北京安贞医院南充医院项目即通过此技术提前化解 300 余处施工冲突点；施工阶段可开展虚拟施工模拟，优化工序衔接；运维阶段则依托模型实现设备管理与能耗监测的一体化。这种全周期信息集成能力，为多专业协同提供了统一的数据底座。

（二）物联网的实时感知特性

物联网技术通过传感器、RFID、无线通信等设备，将物理实体与数字网络连接，实现施工现场的泛在感知。川东北金融中心二期项目部署的塔吊防碰撞感应器、AI 摄像头、扬尘监测装置等设备，可实时采集起重量、人员行为、环境参数等数据，经云端传输形成动态数据库。这种 “感知 - 传输 - 分析” 的闭环机制，将传统 “事后管理” 转变为 “事前预警”，为风险管控提供技术支撑。

（三）技术融合的实现路径

BIM 与物联网的融合建立在数据标准化与平台集成基础上。通过 IFC格式、JSON 协议等开放性标准，物联网采集的异构数据可精准嵌入 BIM模型，实现 “数据 - 构件 - 空间” 的关联绑定。例如将塔吊运行参数与BIM 模型中的设备位置关联，使原始数据具备工程语义。同时，一体化平台的搭建实现了数据可视化呈现与智能分析，为决策提供直观支撑。

三、智能建造技术的核心应用场景

（一）施工现场实时监控与预警

在安全管理中，智能建造技术构建了立体防护网络。川东北金融中心二期项目通过智能安全帽定位技术，在 BIM 模型中实时显示人员位置，当人员进入危险区域时系统立即预警；环境监测设备采集的 PM2.5、噪声数据与 BIM 空间关联，超标时自动启动雾炮降尘。这类应用使项目实现700 多天零事故，安全管理效能提升显著。

设备管理方面，物联网传感器实时追踪塔吊、施工电梯等大型机械的运行参数，在 BIM 模型中可视化呈现状态。当设备出现超载、倾角异常等情况时，系统自动报警并锁定危险操作，有效降低设备事故风险。北京安贞医院项目通过该技术优化设备调度，设备利用率提升 20% 以上。

（二）进度与质量管理的动态优化

进度管理中，BIM 模型与施工计划关联形成 4D 模拟，物联网设备采集的实际进度数据可与计划自动比对。川东北金融中心二期项目通过移动终端与 RFID 技术，实时更新工序完成情况，在 BIM 平台生成偏差报告，辅助管理人员及时调整方案，避免工期延误。北京安贞医院项目则通过管线碰撞优化，直接减少返工耗时 15 天。

质量管理依托 “数据采集 - 缺陷追踪 - 整改闭环” 机制实现精细化。质检员通过移动终端将问题图片、文字标注于 BIM 模型对应构件，系统自动推送整改通知；物联网设备采集的混凝土强度、钢筋间距等参数，与模型中的质量标准比对，实现过程自动判定。这种可追溯的管理模式，使川东北金融中心项目达成 “质量零返工” 目标。

（三）运维阶段的智能管理延伸

智能建造技术的价值贯穿至运维阶段。北京安贞医院项目构建的楼宇自控系统，通过 BIM 模型整合设备信息与物联网监测数据，实时追踪诊室能耗曲线，经算法自动调节照明与空调，预计年运维成本降低 15%-20% 。这种全生命周期管理模式，实现了建筑价值的持续提升。

物资管理中，RFID 标签对建材全流程追踪，BIM 模型实时显示物资库存、位置、检验状态等信息。当库存低于预警值或物资即将过期时，系统自动提醒，减少积压浪费。川东北金融中心项目通过该技术，物资管理成本降低 12% 。

四、实践成效与发展挑战

（一）应用价值的量化体现

已落地项目的数据显示，智能建造技术成效显著：北京安贞医院项目通过管线优化减少返工成本 30 万元，洁净区域气流组织优化提升后期舒适度；川东北金融中心二期项目实现质量零返工、安全零事故，综合管理成本降低 18% 。这些案例证明，技术融合可实现 “安全、高效、绿色” 的建造目标。

从行业层面看，智能建造推动了管理模式转型。跨部门协同不再依赖纸质文件传递，BIM 平台成为设计师、施工方、运维人员的共享界面，信息交互效率提升 50% 以上；数据驱动的决策模式减少了人为失误，使项目管控精度显著提高。

（二）当前面临的主要挑战

尽管成效显著，智能建造仍存在瓶颈：一是技术标准不统一，不同厂商的 BIM 软件与物联网设备兼容性不足，增加集成成本；二是人才缺口较大，既懂工程管理又掌握数字技术的复合型人才稀缺；三是前期投入较高，中小企业难以承担设备与平台建设费用。这些问题制约了技术的规模化推广。

五、结论

智能建造技术通过 BIM 与物联网的深度融合，构建了贯穿建筑全生命周期的智能管理体系，在施工现场监控、进度质量优化、运维管理等场景展现出强大价值。北京安贞医院南充医院、川东北金融中心二期等项目的实践表明，该技术可有效减少返工耗时、降低安全风险、节约管理成本，为建筑业数字化转型提供核心动力。

未来，需从三方面推动技术发展：一是加快制定全国统一的技术标准与数据接口规范，破解兼容难题；二是加强高校与企业合作，培养复合型人才；三是通过政策扶持降低中小企业应用门槛。随着技术迭代与产业协同，智能建造将成为建筑业高质量发展的核心支撑，推动行业实现从 “建造” 到 “智造” 的跨越。

参考文献

[1] 张学堃；罗云山。数字孪生在智能建造中的应用探究与实践 [J]. 重庆建筑，2021 （S1）.

[2] 刘占省；史国梁；孙佳佳。数字孪生技术及其在智能建造中的应用[J]. 工业建筑，2021 （03）.

[3] 刘刚。推动智能建造与建筑工业化协同发展 打造产业转型升级新动能 [J]. 中国建设信息化，2021 （24）.

[4] 林伟文。数字孪生技术推动机场智能建造和创新 [J]. 中华建设，2022 （10）.

[5] 翟凝。基于机械臂的木构智能建造技术及其数字孪生工厂构建 [D].石家庄铁道大学，2023.