智能建造技术在市政工程领域中的应用

引言

近年来，数字技术迭代革新，BIM、IOT、大数据、AI 等技术逐步融入市政工程领域，形成智能建造技术体系。这一技术体系基于数据驱动，通过构建全流程数字化管理框架，打通规划设计、施工建设、运维管理等阶段的数据链路，实现工程要素的实时感知、精确分析与科学决策。

1 市政工程智能建造的概念

市政工程智能建造是指在市政工程建设过程中，综合运用先进的信息技术、自动化技术和人工智能技术，实现桥梁设计、施工、管理的数字化、智能化和信息化。它以BIM 技术为核心，通过建立桥梁的数字化模型，实现对桥梁全生命周期的管理。

2 智能建造技术在市政工程各环节的应用

2.1 规划设计阶段

（1）基于大数据的场地分析与方案优化。在市政工程规划设计前期，大数据技术依托互联网，广泛收集城市地理、交通流量、人口分布等多源信息，构建数据库。借助地理加权回归模型（GWR）开展场地多维度分析，通过剖析不同地理空间数据的关系，确定项目最优选址。在此基础上，运用空间句法理论量化分析空间，获取不同空间的可达性和集成度指标，据此对市政工程内部功能分区进行科学规划，使各功能区域布局更趋合理。（2）BIM 正向设计与协同设计。在 BIM 正向设计中，设计人员通过专业软件（如Navisworks 等）建立集建筑、结构、给排水等多专业于一体的三维模型。借助基于互联网的协同平台，各专业人员可实时访问、编辑同一模型，做到信息同步、协作高效。

2.2 自动化施工技术

在工厂里面利用自动化生产线对桥梁构件开展标准化生产，之后把生产好的构件运输到施工现场进行快速组装，预制装配式施工技术具备生产效率高、质量稳定以及环保节能等诸多优点，就像采用预制箱梁技术，能在工厂内完成箱梁的钢筋绑扎、模板安装与混凝土浇筑等一系列工序，再运输到施工现场进行吊装和拼接，从而大大缩短了施工周期，智能机器人技术在桥梁施工当中也获得了广泛应用，例如智能混凝土浇筑机器人可依据预设程序自动完成混凝土的浇筑工作，提升了混凝土浇筑的质量和效率，智能钢筋绑扎机器人能够快速且准确地完成钢筋的绑扎工作，减少了人工劳动强度和施工误差，并且智能机器人还可在危险环境下开展施工，提高了施工的安全性，自动化施工管理系统借助信息化技术对施工过程实施实时监控和管理，达成施工资源的合理配置和施工进度的有效控制，比如利用GPS 定位技术和无线通信技术，实时跟踪施工设备和材料的位置和状态，合理安排运输路线和施工顺序，同时自动化施工管理系统还能对施工过程中的质量、安全等数据进行实时监测和分析，及时发现问题并采取相应措施。

2.3 智能建造运维阶段的应用

（1）设施设备实时监控与管理。利用BIM 模型作为载体，接入物联网（IoT）传感器，将建筑内各类设施设备运行数据实时采集并传输至 BIM 运维管理平台。一旦某个设备出现异常，如电梯运行时振动超标，平台会立即发出警报，同时精准定位故障设备在建筑中的位置，通过模型快速查询到设备的详细信息，包括型号、生产商、维护记录等，以便及时安排维修人员进行检修，极大缩短故障响应时间。（2）能耗数据分析与优化。结合BIM 模型与能耗监测系统，在建筑的各个区域，如办公区、商业区、公共区域等布置能耗监测传感器，收集电、水、气等能源消耗数据。这些数据实时反馈至 BIM 运维平台，并与模型中的相应空间区域关联。利用 BIM 运维平台的数据分析功能，对建筑能耗进行可视化分析。通过不同颜色在模型上标识各区域的能耗高低，生成能耗热力图，清晰呈现能耗分布情况。例如，发现某朝向的外立面玻璃幕墙在夏季能耗过高，经分析是由于太阳辐射热导致空调负荷增大。基于能耗分析结果，采取针对性的节能改造措施。如在玻璃幕墙上安装智能遮阳系统，根据太阳角度和室内光照需求自动调节遮阳板角度；优化 HVAC 系统的运行策略，根据不同时段、不同区域的人员活动情况动态调整温度、风速等参数。改造后，再次通过能耗监测系统对比分析，评估节能效果，持续优化建筑的能源利用效率。

3 智能建造技术在市政工程领域的发展对策

3.1 信息化管理技术

项目全生命周期管理平台把桥梁设计施工运营维护各阶段信息集成起来，达成了信息共享与协同工作，在设计阶段该平台能存储管理BIM 模型和设计文档，给设计团队提供协同设计的平台，在施工阶段平台可实时监控施工进度质量和安全等信息，为施工管理提供决策支持，在运营和维护阶段平台会记录桥梁运营状况和维修历史，为桥梁维护和管理提供依据。大数据分析与决策支持系统对桥梁建设项目海量数据收集整理分析，挖掘数据背后规律和价值来支持项目决策，比如分析施工过程质量安全和成本数据，找出影响项目质量安全和成本关键因素并采取措施优化改进，同时大数据分析与决策支持系统还利用机器学习和人工智能技术，对项目未来发展趋势预测评估为项目决策提供科学依据。

3.2 推动技术深度融合，构建协同应用体系

（1）打通技术数据接口：制定智能建造技术数据交互标准，实现BIM、物联网、AI、数字孪生等技术的数据互联互通，例如推动BIM 模型与物联网平台的数据实时同步，使BIM 模型可动态反映设施施工与运行状态；（2）打造全周期协同平台：构建市政工程智能建造协同平台，整合设计、施工、运维全阶段数据，支持多参与方在线协同，如设计单位可通过平台向施工单位推送BIM 模型与变更通知，施工单位可实时上传施工进度与质量数据，运维单位可追溯全周期信息；（3）开展技术融合示范：选择大型市政项目（如综合管廊、跨江大桥）开展智能建造技术融合示范，探索“BIM+物联网+数字孪生”全周期应用模式，形成可复制、可推广的经验。

3.3 设施设备实时监控与管理

利用 BIM 模型作为载体，接入物联网（IoT）传感器，将建筑内各类设施设备运行数据实时采集并传输至BIM 运维管理平台。一旦某个设备出现异常，如电梯运行时振动超标，平台会立即发出警报，同时精准定位故障设备在建筑中的位置，通过模型快速查询到设备的详细信息，包括型号、生产商、维护记录等，以便及时安排维修人员进行检修。

结语

在市政项目中，GIS、BIM 等技术在规划设计阶段的应用，市政工程有效提升方案科学性，降低设计变更频次。施工阶段，IOT 与市政工程智能设备的部署，提升施工效率，保障工程质量。运维阶段，市政工程大数据与AI 的融入，增强设施故障预判能力，降低运维成本。市政工程未来，市政工程领域需加大智能建造技术研发与推广，推动技市政工程术与项目深度融合，以助力市政工程建设高质量发展。

参考文献：

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