高速铁路智能建造导论 课件 第3章 高速铁路智能建造理论与关键技术

高速铁路智能建造导论高速铁路智能建造理论与关键技术第三章目录高速铁路智能建造技术的概念与内涵智能建造的模数驱动、轴面协同理论智能建造的关键技术本章作业与思考题12345本章小节与下章预习第一节高速铁路智能建造技术的概念与内涵高速铁路智能建造技术的概念与内涵第一节高速铁路智能建造以BIM+GIS技术为核心，综合应用物联网、云计算、移动互联网、大数据等新一代信息技术，与先进的工程建造技术相融合，通过全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习、科学决策等手段，构建勘察、设计、施工、验收、监督全寿命可追溯的闭环体系，实现建设过程中进度、质量、安全、投资的精细化和智能化管理，推动高速铁路从信息化、数字化走向智能化。高速铁路智能建造技术的概念与内涵第一节智能建造板块分为三个领域，六个方向，十九项创新高速铁路智能建造技术的概念与内涵第一节1.空天地一体化工程勘察针对高速铁路工程勘察场景，综合应用GIS、北斗卫星导航系统、全站仪、水平仪、航空摄影测量、激光雷达测量等先进技术手段，实现空天地一体化的地质调查、钻探、触探、物探；基于GIS提供沿线数字高程模型（DEM）数据及地形的三维显示，支持勘察设计阶段进行土石方、用地量的估算，并将与高速铁路建设运营相关的勘测设计信息进行存储管理以及面向设计阶段进行数字化交付。2.基于BIM工程设计通过视频、VR/AR、BIM等技术进行协同方案设计，构建三维BIM设计的统一工作环境，形成基于BIM的协同设计体系，有效支撑测绘、线路、桥梁、隧道、路基、接触网、信号等多个专业BIM协同设计、实现勘察设计多源数据融合。高速铁路智能建造技术的概念与内涵第一节3.桥隧路轨工程智能化施工4.客运站工程智能化施工针对桥梁、隧道、路基、轨道等站前工程，集成运用BIM、北斗卫星导航系统、图像识别、机器人等技术，实现钢桁梁多点同步顶推、状态自动检测、梁板结构工厂化制作和预制式拼装等桥梁智能化施工，实现复杂多域施工技术、隧道结构健康监测、隧道可视化管理等隧道智能化施工，实现可视化路基填筑、智能施工机器人等线路智能化施工，实现轨枕智能检测、轨枕工业互联网生成管理系统等轨道智能化施工。基于BIM实现客运站装饰装修、钢结构、节点管线、客服机房等深化设计和绿色设计，利用BIM+IoT技术实现施工原材料追溯，实现深基坑监测、高支模监测、塔吊防碰撞、钢结构焊缝等施工信息化管理；构建基于BIM的施工组织优化仿真系统结构体系，实现施工精细化管理。高速铁路智能建造技术的概念与内涵第一节5.四电工程智能化施工6.基于BIM+GIS工程建设管理以BIM+GIS技术为核心，RFID电子标签、二维码等物联网技术为手段，实现通信、信号、电力、电气化等四电设备在设计、制造、安装、调试、验收过程中的数据采集与集成，为四电设备全生命管理提供信息化手段。围绕高速铁路工程建设中人、机、料、法、环等要素，基于BIM+GIS的多源数据融合和模型轻量化技术，实现数字孪生高速铁路，支持全线、全专业、全过程工程建设的进度、质量、安全和环保的项目精细化管控。第二节智能建造的模数驱动、轴面协同理论智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节模型数据一体化概念模型模数一体化即基于BIM、GIS、IoT、主数据、大数据、AI等技术与铁路基础设施全生命管理相结合，面向轴面协同目标，实现同一业务对象的表征模型、机理模型和动静态数据的编织和聚合。模数一体化的核心是实现模型与数据的标准一体化、存储一体化、应用一体化和传递一体化，关键是实现同一实体的表征模型、机理模型和海量数据的有机融合。表征模型机理模型动静态数据智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节表征模型铁路站场模型轨道模型铁路路基模型铁路隧道模型铁路桥梁模型空间结构单元构件空间结构单元构件空间结构单元构件空间结构单元构件空间结构单元构件铁路枢纽、铁路车站、铁路站台铁路信号设备构件、调速设备构件、标志标牌构件、安全设备构件、机械设备构件、站台墙构件、平过道构件等轨道、轨道段钢轨、扣件、轨枕、轨道板、道床板、隔离层、弹性垫层、调整层、底座、道岔、道砟层、钢轨伸缩调节器等路基本体、边坡防护、支挡结构、地基处理、过渡段路基支挡结构单元、路基填筑体、边坡防护构件单元、地基加固桩构件单元、原地基加固、过渡段构件单元等隧道、隧道结构组成超前支护、初期支护、系统锚杆、系统钢架、初支喷混、衬砌结构、洞门结构、仰拱填充、防水层、结构保护层、临时支护、护拱等桥梁、桥梁结构组成桥梁构件、梁节段、桥台结构、垫石、墩柱节段、框架结构、涵洞节段、拱肋、索塔段、桥梁板件、锯齿块、斜拉索、主缆、支座、伸缩装置、防护墙、翼墙、帽石、盖梁、预埋件基础、避车台等智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节机理模型确定性模型不确定性模型例如基础设施的结构力学模型、沿线噪声传播模型、钢轨疲劳损伤模型、信息设备电学模型等例如轮轨动力学模型、弓网耦合分析模型、空气动力学模型、开放环境下荷载分析模型等动静态数据设计阶段施工阶段运维阶段空天地一体化工程勘察数据、基于BIM工程设计数据等桥梁、隧道、路基、轨道、客站、四电等工程的智能化施工数据智能综合检测车、基础设施检测监测、自然灾害监测与预警、入侵智能监测、环境智能监测等数据，以及智能客运、智能票务、智能综合调度、智能行车调度、工电供一体化运维、动车组智能运维等数据智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节模数一体化标准一体化存储一体化传递一体化应用一体化是实现模数一体化的基础和前提。以模型的关联关系、空间关系和组合关系为前提，构建与模型流相应信息结构和数据流向等，融合IFC、IFD、IDM、主数据、元数据等数据标准，实现模数一体的本体、语义和传递的标准化。在模型和数据标准一体化基础上，开展模型和数据的质量治理，并采用模型和数据编制技术、实体主数据关联技术等，实现高铁数字孪生模型、机理模型与海量动静态大数据融合。传递一体化是面向高铁设计、施工、运营全生命周期，在不同阶段不同时期，以模型和数据集成为基础，形成闭环的数字化传递模型，实现基于模型和数据的跨阶段正向无损传递、高效协同，以及反向的迭代反馈优化。设计阶段实现面向桥梁、隧道、路基、轨道、地质、工经等要素的模数一体化的协同应用，建造阶段实现质量、进度、安全、投资、环保、材料等要素的模数一体的协同应用，运营阶段实现工务、电务、车辆、客流、运输等要素的模数一体的协同应用。智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节以传递一体化流程为例智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节模型数据一体化平台智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节模数一体化平台数据汇聚层数据存储层模数处理层分析应用层汇聚设计、施工、运营等不同阶段业务系统及物联感知设备的模型和数据等，融合外部环境数据，在模数一体化标准体系和安全保障体系的支持下，实现协同设计、项目管理、施工管理、工程管理、视频监控、客运、维修、外部环境等相关业务的模型和数据的安全传输和汇聚融合。目前数据汇聚的主要方式包括文件交换、数据抽取、接口服务、消息推送等具备模型管理、模型关系管理、数据质量管理、数据分类分级等功能，通过构建统一的表征模型库、机理模型库、大数据湖等，对汇聚的多专业模型和数据进行统一管理。基于模型管理、数据管理等技术开展海量数据、表征模型及机理模型的质量治理和存储管理。基于模数一体化标准体系实现模型及数据的标准化管理，基于元数据技术对模型和数据的关键信息进行提取和语义分析，形成模数映射及关联方法，构建面向各类业务实体的不同粒度的模数一体化聚合体。为支撑模数一体化分析中机理模型的构建，还包括结构化、非结构化数据分析挖掘、知识图谱分析挖掘、演化仿真分析等功能。采用Restful、FTP、WebService等多种系统对接及信息共享方式，开放模数一体的存储、分析、检索、推理、演化、仿真等服务，将模数数据内容或分析结果提供给业务系统，为开展高铁设计、施工、运营全生命周期的模数一体化传递及迭代反馈优化提供支撑，并基于模数一体化的分析能力，支撑实现协同设计、虚拟制造、车地协同、综合交通协同等全生命期要素协同和跨行业协同应用。智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节模型数据一体化关键技术模数一体的信息抽取与封装技术模数一体的数据转化与协同互控技术模数一体的数据管理与编织技术在明确铁路基础设施建设过程中业务流程及执行这些流程所需的模型和数据基础上，针对轴面中特定业务活动或应用场景的业务流程和交换需求，基于BPMN制定一套完整的信息抽取流程，包括管理信息、概要信息、活动说明、数据说明、交换需求说明等信息，进而将工程实体、属性和模型等进行融合抽取。数据转化包括设计阶段面向施工阶段、施工阶段面向运营阶段的转化。模数一体的数据全生命周期应用中，为确保模数的强一致性需要实现数据动态更新和协同互控。动态更新是指通过物联网及移动互联技术，实现自动采集基础设施实时状态数据，以数据为要素驱动模型信息的动态更新，从而便捷准确地掌握现场实时状况。协同互控是指围绕实体的三维几何信息、三维空间坐标信息、拓扑关系信息及在工程各阶段中所附加的工程动静信息，保持模型和数据的一体性、协同性，以及数据驱动模型变化、模型反馈数据偏差的双向互控模式。数据编织映射变换机制是通过里程映射转换方法建立各阶段里程对应关系表，快速形成里程位置与构筑物、设备等实体对象对应的关系。分布在各里程位置上的实体对象可根据工程结构分解标准展开，各阶段数据则以工程分解结构树节点作为纽带建立映射，从而贯通各阶段数据。智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节“模数驱动、轴面协同”的系统模型架构智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节“模”指高铁各业务对象的表征模型或者机理模型，“数”指高速铁路建设和运营过程中采集到的各类动静态数据。“模数驱动”即融合表征模型、机理模型和动静态数据等实现模数一体，并以模数一体为核心，驱动实现智能高铁设计、施工、运营等全生命期的正向无损传递和反向迭代优化。“轴”指智能高铁设计、施工、运营等全生命周期构成的主轴线，“面”指全生命期主轴线上不同时间截面上涉及的业务要素、外部环境等构成的要素面。移动装备、通信信号、工务工程、牵引供电、运输组织、设备运维、安全保障、客运服务、外部环境等业务要素构成了运维阶段的要素面。“轴面协同”即实现智能高铁全生命期衔接、全要素协同，目标是实现智能高铁整体效能最优。以全生命期为主轴，强调运用贯穿于智能高速铁路全资产、全产业链和全生命期的智能化技术，构建基于全生命期的铁路建设运营管理新模式，通过不同业务领域、高铁全生命期不同阶段信息系统的集成融合，推进不同阶段工作任务的无缝衔接；以“高铁全要素”为“面”，强调在全生命周期静态时间截面上，基于信息流支撑不同专业、外部环境等各类要素的高效互动，有效协同不同专业、不同领域相关要素，推动资源合理规划配置和有序协同。轴面协同模数驱动智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节“模数驱动、轴面协同”的系统最优化设计多专业协同以需求为中心与外部互动全生命期动态最优高铁系统涵盖多个专业，各专业间既独立又统一。以BIM和大数据等技术为基础的“模数驱动”，可以依据专业间的统一标准将模型进行集成，通过模拟仿真等功能辅助不同专业信息的高效流转和及时共享。一是要满足服务用户需求，主要包括旅客、其他交通行业、合作伙伴等，二是要满足业务用户需求，主要针对路内从事专业业务的主体，从工程建造、设备设施、运输组织、安全监管等方面满足相关专业用户需求。智能高速铁路列车采用新型节能材料，车体设计采用低阻力流线型头型和车体平顺化设计，有效降低空气阻力，进而持续减少运行能耗；采用先进制动系统和能源管理工具，大幅降低运行期间的环境污染，并创新应用列车自动驾驶技术，全面降低列车整体运行能耗。即通过“模数驱动”方式，实现高铁建设运营全生命期各环节数据存储、语义定义、信息传递等相统一，通过数据无损传输实现无缝衔接，进而有效降低管理成本，实现管理效率大幅提高，推动智能高速铁路全生命周期整体效能最优。智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节“模数驱动、轴面协同”的系统运行机制智能建造的模数驱动、轴面协同理论第二节系统运行机制模型数据一体化驱动全生命周期协同全要素协同管理在设计、施工、运营过程中，融合应用传感器、物联网、新一代通信、数据处理等手段，及时获取高铁各类设施设备、人员及外部环境的实时状态，融合设计、施工、运营各阶段的BIM模型、各类集成设施的本构模型等，实现模数一体的治理、存储和分析，为实现基础设施的可靠性、可用性、可维护性、安全性等提供依据，推动全生命周期整体效能最优。智能高铁全生命周期数据管理分为正向无损传递与反向迭代优化两大体系。正向传递依托BIM技术实现模型数据全流程贯通：设计阶段构建多专业模型，通过标准化接口向施工阶段无损传递，支撑电子工程日志、进度管控及质量安全防控体系构建；施工数据同步沉淀至运营阶段，赋能基础设施状态监测与维护决策。反向优化通过数据闭环提升全链条效能：施工阶段将环境参数、试验数据反馈至设计端，优化图纸与工艺标准；运营阶段通过监测数据与设计基线对比改进设计方案，借助信息映射算法实现运维数据逆向指导施工工法优化，形成设计-施工-运营的动态迭代机制，全面提升工程品质并降低全周期成本。智能高铁全生命周期通过BIM技术实现三阶段全要素协同：设计阶段依托BIM平台推动多专业模型协同，融合线路、地质、结构等要素动态优化方案，集成可靠性分析减少施工变更；施工阶段以数字化手段统合人机料法环要素，通过感知技术识别风险并修正模型数据，结合可视化BIM深化施工组织，降低返工成本；运营阶段基于模数一体化标准整合移动装备、工务工程等多元数据，借助动态检测与智能诊断实现故障预警，精准制定维修策略。第三节智能建造的关键技术智能建造的关键技术第三节智能建造关键技术智能感知类技术传输类技术存储类技术分析类技术其他相关技术物联网技术、遥感技术、航空摄影技术、地面三维激光扫描技术和定位技术等空天地一体化通信（有线通信技术、无线通信技术）BIM技术、GIS技术等技术大数据、云计算等技术3D打印、人工智能、数字孪生、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等智能建造的关键技术第三节智能感知类技术—物联网物联网在智能建造领域的应用数据监测与采集自动化决策支持智能楼宇系统预测性维护物联网技术通过将设备和物品连接到互联网，使它们能够相互通信、收集数据并进行智能处理。这一技术利用嵌入的传感器和网络连接功能，实现设备之间的互联互通，并结合云计算和人工智能等技术对数据进行存储、处理和分析，从而实现智能应用。在智能建造领域，物联网技术被广泛应用，涵盖实时数据监测与采集、数据分析与优化、远程监控与控制、自动化决策支持、智能楼宇系统以及预测性维护等多个方面。远程监控与控制数据分析与优化智能建造的关键技术第三节智能感知类技术—物联网IoT技术的发展历史智能建造的关键技术第三节智能感知类技术—遥感技术遥感是非接触的、远距离的探测技术。遥感通过人造地球卫星、航空等平台上的遥测仪器对地球表面实施遥测，能够在较短的时间内，从宇宙空间或空中对大范围地球进行对地观测。遥感获取数据范围广，数据更新速度快，能够动态反映地面事物的变化，有助于发现并动态地跟踪变化和预测趋势。遥感影像是地球表面的“相片”，真实地展现了地球表面物体的形状、大小、颜色等信息。遥感三十九号卫星

智能建造的关键技术第三节智能感知类技术—航空摄影倾斜摄影不仅能够真实地反映地物情况，高精度地获取纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的三维实景模型。无人机和先进成像技术为建筑工地提供了俯视视角，有助于进行测量、绘图和监测工作进展。无人机可以进行航拍，获取高分辨率的航空影像，用于制作数字地图、三维模型和监测工地进度以及识别潜在危险，帮助确保施工安全。同时可用于建筑结构的巡检和维护，快速捕捉问题并提供数据支持。通过无人机获取的数据可以帮助项目管理者更好地了解工地情况，做出实时决策。无人机航拍施工现场智能建造的关键技术第三节智能感知类技术—地面三维激光扫描技术地面三维激光扫描技术，是一种集光学、电子、计算机、软件工程等技术于一体的新兴测量技术。通过三维激光扫描可对建筑、道路、地下管廊等具体对象进行高精度实景三维数据采集。激光扫描的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光发射器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上引起散射，并由激光雷达的接收器接收计算得到从激光雷达到目标点的距离，多线束激光不断地扫描目标物，能够得到大量的激光点，形成包含丰富三维信息的激光点云。手持式三维扫描仪智能建造的关键技术第三节智能感知类技术—定位技术定位信息是实景三维数据采集、三维模型的构建和模型与地图匹配的必要信息。定位信息一般可通过全球导航卫星系统（GNSS）获取。卫星导航系统是以人造地球卫星作为导航台的星基无线导航系统，提供高精度的位置、速度和时间信息。卫星导航系统由空间段、地面段和用户段等组成。我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统于2020年7月31日正式开通，具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，车速精度0.2m/s，授时精度10ns。北斗卫星导航系统智能建造的关键技术第三节传输类技术—空天地一体化通信空天地一体化通信系统是高速铁路数据传输的发展方向，其具有三大典型特征：统一的空口技术、统一的网络架构和统一的智能管控。统一的空口技术是指卫星通信、空间通信和地面通信采用同一框架下的空口传输技术，终端可实现极简极智接入；统一的网络架构是指在统一的逻辑架构和实现框架下将卫星通信、空间通信和地面通信进行一体化设计，网络功能可柔性分割和智能重构，适应卫星载荷资源有限和业务需求动态变化的特点；统一的智能管控是指通过对系统资源等进行统一的调度和控制，实现网络全局优化和资源集约。智能建造的关键技术第三节存储类技术—BIMBIM是一种数字化建模技术，通过创建、管理和共享建筑设计和施工过程中的信息模型，实现对建筑项目全生命周期的集成管理。BIM以三维数字模型为核心，包括建筑的几何形状、构件属性、材料信息等，同时涵盖时间、成本、施工序列等多维信息。智能建造的关键技术第三节存储类技术—BIMBIM技术的特点一体化可视化参数化仿真性信息完备性协调性优化性可出图性基于BIM技术的工程管理能够实现各阶段、各参与方、各专业之间的协同工作BIM的可视化不仅指将线条式的二维图纸以三维立体图形的形式进行展示，还可以同构件之间形成可视的互动和反馈BIM的参数化是指将工程构件和设备的属性信息以参数化的形式在模型中进行标定，以实现模型信息的展示以及模型数据的统计和分析仿真不仅针对建筑物的数字化设计模型，还涉及施工方案以及建筑物性能等全生命期内建造过程的模拟分析BIM的协调覆盖项目各参与方、各阶段和各专业，以及进度、质量、成本、安全等各管理要素基于BIM的规划、设计、施工、运维全生命期管理过程即为整个项目的进度、质量、成本和安全等管理要素的优化过程借助BIM不仅可以输出平、立、剖等详图，还可以通过建筑物的可视化展示、协调、模拟和优化输出一系列效果图、流程图、说明图、表单、报告、方案等BIM模型中包含的信息是多维的，涵盖了建筑物的各个方面，包括几何、空间关系、材料、设备、施工信息等。智能建造的关键技术第三节存储类技术—GISGIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。GIS系统分为4个基本组成部分：（1）计算机硬件系统。这是开发、应用地理信息系统的基础。其中，硬件主要包括计算机、数据输入设备（扫描仪、数字化仪）、数据输出设备（绘图仪）、数据贮存和处理设备。（2）计算机软件系统。指GIS运行所必需的各种程序，按功能分：数据输入、数据存储与管理、数据分析与处理、数据输出与表示模块、用户接口模块。（3）地理空间数据。包括几何坐标、拓扑关系、非几何属性三种互相联系的数据类型（图3-20）。（4）系统开发管理和使用人员。专业人员进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。GIS系统的空间数据智能建造的关键技术第三节存储类技术—GISGIS系统的主要特点包括：（1）具有独特的空间分析能力。对空间信息进行各种复杂的空间运算，实现多元地理信息的叠加分析，以及图形与属性的双向查询，帮助人们了解空间实体的空间分布特征和空间关系。（2）可支持多样化信息。遥感、测量、地图、GPS、文字报告都可以为GIS提供数据，不仅能使用常规信息系统采用的属性数据，更重要的是可以采用空间数据。（3）应用领域广泛。由于能同时使用、综合分析属性数据和空间数据，因此能为具有空间查询、分析功能要求的领域所采用，扩大了应用范围。（4）直观、形象的工作方式。GIS能直观地反映处理对象的空间分布和特征，相对于其他信息系统具有非常直观、形象的工作方式。（5）信息使用速度快。一方面与遥感、全球定位系统结合和集成，可以实时利用信息；同时，由于具有很强的信息检索和综合能力，大幅缩短了管理和决策周期。智能建造的关键技术第三节分析类技术—大数据大数据指的是大小超出常规的数据库工具获取、存储、管理和分析能力的数据集，即由数量巨大、结构复杂、类型众多的数据构成的数据集。简单来说，大数据是指广泛且复杂的数据集，尤其是来自新数据来源的数据。这些数据集规模巨大，传统的数据处理软件难以处理。然而，这些海量数据可以被利用来解决以往难以克服的行业挑战。大数据具有5V的特点：容量（Volume）、速度（Velocity）、多样性（Variety）、价值（Value）和真实性（Veracity）智能建造的关键技术第三节分析类技术—大数据（1）容量。由于不同的应用场景收集和分析的数据量比较大，且多为低密度、非结构化的数据，导致数据的体量巨大。有些场景可能数据总体量不是很大，但相对于这些特定行业的某些场景来说，也是“大数据”。对于一些组织来说，这可能是数十TB的数据。对于其他组织来说，这可能是数百PB。（2）速度。速度指的是数据接收和（也许）处理的快速率。通常情况下，数据流以最高速度直接进入内存，而不是写入磁盘。一些互联网智能产品需要实时或几乎实时运行，因此需要实时评估和操作。不仅是采集速度快，而且要求处理速度快，可以对数据进行实时处理分析。（3）多样性。多样性是指可用的许多数据类型。传统数据类型是结构化的，可以很好地适应关系数据库。随着大数据的兴起，数据以新的非结构化数据类型呈现。非结构化和半结构化数据类型，如文本、音频和视频，需要额外的预处理才能提取含义并支持元数据。（4）价值。数据具有内在价值，但在发现这个价值之前可能毫无用处。通过分析大量数据可以获得价值，这种有价值的数据相对于整个数据体量来说，是低密度的。（5）真实性。大数据中的内容与真实世界息息相关，要求数据必须是真实发生的数据，研究大数据就是从庞大的数据中可以提取出能够解释和预测现实事件的过程。大数据的特点：智能建造的关键技术第三节分析类技术—云计算云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务），这些资源能够被快速提供，为此用户只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。云计算服务分为如下三类：（1）基础设施即服务（InfrastructureasaService，IaaS）。IaaS平台向云计算的用户提供虚拟化计算资源，如虚拟机、存储、网络和操作系统。（2）平台即服务（PlatformasaService，PaaS）。PaaS平台向开发人员提供通过全球互联网构建的应用程序和服务平台，为开发、测试和管理应用程序提供按需开发环境。（3）软件即服务（SoftwareasaService，SaaS）。SaaS平台将应用程序部署在平台，向客户提供可以直接使用的应用程序，允许其用户通过全球互联网访问应用程序。云计算的结构智能建造的关键技术第三节分析类技术—云计算云计算的特点包括：（1）虚拟化。突破了时间、空间的界限，是云计算最为显著的特点。虚拟化技术包括应用虚拟和资源虚拟两种。（2）借助资源池提供按需部署服务。供应商的计算资源可服务多位消费者，根据用户需求动态或重新分配不同的物理和虚拟资源。资源包括存储、处理器、内存和网络带宽。（3）可靠性高。云计算一般由多台服务器提供算力。若单点或多点服务器出现故障，可以通过虚拟化技术将分布在不同物理服务器上面的应用进行恢复，或利用动态扩展功能部署新的服务器进行计算。（4）可扩展性好。用户可通过快速部署应用软件来更为简单、快捷地将所需的业务进行扩展。在对虚拟化资源进行动态扩展的情况下，能够高效扩展应用，提高云计算服务器的应用效率。（5）提供可计量的服务。云计算系统能够自动控制并优化资源的使用，为服务提供商合消费者提供透明的服务使用情况。智能建造的关键技术第三节其他相关技术—3D打印3D打印是快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。通常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。按照打印材料进行分类，3D打印技术可分为粉末基、液体基以及片状基三类技术。其中基于粉末材料成型的包括三维成型、选择性激光烧结、熔覆、选择性热烧结和电子束熔融；基于液体材料成型的包括挤出沉积成型、熔融沉积成型、数字光处理成型和立体光固化成型；基于片状材料成型的一般指分层实体加工虽然成型材料不同，但所有的技术均具有分层打印、逐层叠加的特点。其中，SLS、FDM和SLA三种技术应用最为广泛。智能建造的关键技术第三节其他相关技术—3D打印1997年，伦斯勒理工学院的JosephPegna首次提出将3D打印技术应用于建筑工程中。在SolidFreeformConstruction项目中，他提出了基于粉末黏结的简单可控的增材制造技术。此项技术为：先逐层铺覆沙子和水泥粉末，然后通入蒸汽使其快速固化成型。试件抗压强度最高为33.84MPa，抗压模量最高为0.97GPa，抗拉强度最高为20.19MPa，抗拉模量最高为0.34GPa。但试件中存在大量孔隙，结果离散性大。此后，将3D打印技术应用于建造自动化的思路得到其他学者的发展和深入研究，目前有四类技术体系，分别是基于粉末胶结、基于混凝土挤出、基于钢材熔融和基于塑料或复合材料。右图是中国首例原位3D打印双层示范建筑。智能建造的关键技术第三节其他相关技术—人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是指通过模拟、仿真和扩展人类智能的理论、方法、技术和应用系统。它旨在使计算机系统能够执行人类通常需要借助智力完成的任务。人工智能的主要研究领域包括：机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉、知识图谱、智能决策与规划、增强学习、智能控制系统等。智能建造的关键技术第三节其他相关技术—人工智能人工智能在智能建造中的应用场景包括：（1）自动化设计与规划：利用人工智能技术进行建筑设计方案的生成、优化和评估，实现自动化设计过程，提高设计效率和质量。（2）智能建筑模拟和可视化：基于人工智能的虚拟现实和增强现实技术，可以实现建筑项目的模拟和可视化，帮助相关人员更直观地理解和交流设计概念。（3）智能施工与监测：应用人工智能技术对施工进度进行预测和优化，通过传感器网络实现对施工现场的实时监测和数据采集，提高施工效率。（4）智能材料选择与管理：利用人工智能技术帮助选择最佳建筑材料，并实现材料库存管理、供应链优化等功能，提高建筑质量和节约成本。（5）智能设备运行与维护：结合人工智能技术实现对建筑设备的智能监测、预测性维护和故障诊断，提高设备的可靠性和使用寿命。（6）智能安全监控系统：基于人工智能的视频分析和图像识别技术，实现智能安防监控系统，检测异常行为并发出警报，保障建筑安全。（7）智能能源管理系统：利用人工智能技术对建筑能源消耗数据进行分析和优化，实现建筑能源的智能管理和节能减排，提高能源利用效率。（8）智能数据分析与决策支持：运用人工智能技术对建筑运营数据进行分析和挖掘，为建筑管理者提供智能决策支持，优化建筑运营和维护策略。智能建造的关键技术第三节其他相关技术—数字孪生数字孪生（DigitalTwin）是指通过数字化技术将实体物理系统或者过程与其对应的虚拟模型进行实时关联和同步，以实现监测