基于BIM技术的大学宿舍施工组织设计及智慧工地管理

第1章绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景当下，全球建筑行业正在快速朝着数字化方向发展，建筑信息模型（BIM）技术成了推动行业变革的关键力量，变成了现代工程项目管理的主流手段，从行业发展状况来看，由于全球化进程加快和城市化速度提升，建筑项目的规模一直处在不断增长的状态，而且越来越复杂，传统的二维设计和施工管理模式很难很好地应对多个专业之间相互配合，信息互通共享以及动态管理等方面的实际难题，随着可持续发展观念深入人心，绿色建筑创建和节能减排目标推进，对施工速度和资源利用效率提出了更高要求，急需新技术来改善材料使用情况和能源管理效果，BIM技术凭借三维建模，数据整合以及全生命阶段管理，可以做到设计直观展现，施工过程模拟推演，运维智能控制，从而明显提高整个项目的效率和品质。按照“智慧地球”的概念，“智慧工地系统”搭建了一个涵盖工程从规划到竣工全过程的智能管理平台，人工智能技术，网络运维，BIM集成以及物联网的融合推动整体发展，重点在于人员，物料，机械和环境这些关键要素的整合，目的是形成一个全面的信息收集系统，利用现代数据分析手段做到高效协同运作，而且依靠智能化预判来改善施工过程的管理，管理架构正在逐步塑造起一条从基层执行到远程观测的数据通路，简化施工现场的信息管理，既要方便操作又要高效稳定，这是提高项目执行效率的关键。能够更方便快捷地掌握相关信息，以最快的速度处理突发事件，更全方位地了解安全质量监督，能够有效降低管理施工现场成本，逐步实现“智慧建造”。最后，建立数学模型，通过模糊评价法分析智慧工地系统的使用过程主要的安全风险点并提出合理化优化建议。1.1.2研究意义此项研究重点放在水秀大学宿舍项目上，要全方位探寻并剖析建筑信息模型（BIM）技术在建筑工程方面的更新应用情况，尤其看重该技术在建筑设计和施工进程中的实际操作及其产生的效果。通过创建基于BIM的工程项目模型，构建智慧工地管理体系，达成对整个项目从规划设计到施工建设全过程的精细化管理与高效把控。将借助BIM技术完成建筑、结构、施工等多方面的翻模工作，实现施工进度计划编制、三维施工现场平面布置模型建立等施工过程模型管理任务。促进传统施工管理的数字化转型，利用BIM技术对大学宿舍项目进行全生命周期管理，解决传统施工组织设计图纸分离、信息孤岛等问题，使施工方案可视化、参数化、协同化，为高校建筑项目提供数字化管理示范。利用建筑信息模型BIM来达成施工资源的合理调配以及进度精确把控，借助4D模拟技术创建起完整的施工进度规划，随时动态预估并改进施工流程，以此减少工期拖延的可能性，依靠智慧工地管理平台做到对劳动力，材料和机械的精确调度，改善资源利用效率。改善工程的质量管理和安全控制，采用BIM碰撞检测提前识别设计冲突，比如管线与结构碰撞，避免施工时返工，借助智慧工地系统整合AI监控，传感器信息，及时察觉施工安全和质量隐患，比如高支模变形，人员违规操作。验证BIM技术的中小型项目适用性，对中等规模宿舍项目，探索低成本、高效率的BIM实施路径(轻量化模型、云协同平台)，使BIM技术由大型复杂工程向校园常规项目推广。1.2国内外研究现状1.2.1国外BIM技术发展现状全球建筑行业创新发展过程中，BIM技术成为带动数字化转型、提升项目管理水平的关键工具，经过长时间发展，国外在BIM技术理论研究及实际应用方面积累了大量经验。美国在建筑科技方面一直领先，特别是在BIM（建筑信息模型）技术的推广和应用上表现得尤为突出，给全世界树立了榜样。2003年，美国联邦政府总务署发起了一个叫做BIM3D-4D的计划，并且发布了《建筑信息模型指南》，目的是为了给政府的工程项目引进并使用建筑信息模型技术。2008年，美国联邦政府要求所有政府资助的工程项目都必须采用建筑信息模型（BIM）技术，从而大大推动了BIM在公共建设中的应用和普及。美国建筑科学研究院所出的BIM国家标准（NBIMS）在建筑能效等关键领域制定了行业标准，保证BIM技术贯穿于建筑设计、施工以及运维各个阶段，该标准的制定目的是提高项目执行效率和效能，从而促使美国陆军工程师兵团规定其所有的工程项目都要采用BIM技术，以达到更加高效、更加可持续的建设管理。欧洲地区，特别是英国，在BIM技术的应用方面取得了显著进步，英国政府在2016年设定了一个雄心勃勃的目标，即在未来五年内大力推广BIM技术的应用，而且，它还率先推行了Level2BIM的应用标准，中央管理机构内部创建了一个BIMTaskGroup来制订策略，GSL基准目标旨在改进建筑项目的交付和运作，期望做到成本效益双提升，各个业务部门安排专门人员掌管工程资讯，从而做到全链路合作与同步运作，受政策推动影响，英国很多工程项目通过采用建筑信息模型（BIM）技术，达成了设计流程优化，施工周期缩短，成本控制等目的。亚洲的新加坡与韩国在BIM技术推广上成绩斐然，新加坡建设局（BCA）于2014年要求面积超过2万平方米的项目采用BIM电子送审平台，2015年将强制范围扩展到5千平方米以上的项目。借助政府示范、案例推广、技术支持、人才培训等手段，新加坡建筑行业的BIM应用水平明显提升，项目管理更为细致。韩国国土交通部2016年规定，投资额超5亿韩元的公共项目必须采用BIM技术促使企业加大研发投入，众多大型项目的设计、施工、运营的智能化升级形成BIM技术与本土产业融合的特色经验。澳大利亚自2016年起要求政府项目采用3DBIM技术并构建BIM战略框架推动该技术在项目规划、施工、运营全流程的应用，实现方案比选可视化、资源调配精准化、设施维护智能化提升项目整体价值。1.2.2国内BIM技术发展现状政策推动发展迅速：近些日子，中国政府一直在推动信息模型（BIM）技术在建筑业的普及，出台了一系列政策举措，想要促使建筑企业大量采用BIM技术，从而改善设计，施工以及运维的效率。在高校建设领域，众多高校积极响应，尝试将BIM技术应用于新校区建设，包括宿舍项目。论文基于BIM技术对水秀大学宿舍进行施工组织设计及智慧工地管理，顺应了国内行业发展趋势，为高校在政策引导下更好地应用BIM技术提供了实操案例，有助于高校深入理解和贯彻政策要求，提高项目建设管理水平。近年来，国内建筑领域对BIM技术兴起了强烈的关注。不仅是软件供应商积极宣传，政府机构、行业组织、权威专家、设计机构、建设公司以及科研教育机构亦纷纷开始注重并促进BIM的应用。在2010年的时候，清华大学凭借深入研究并参考NBIMS体系，在经过调研之后制定了中国建筑信息模型的标准架构，也就是“ChineseBuildingInformationModelingStandard”（CBIMS），这是一项具有开创性的举动，它把该标准细分为针对信息技术领域的技术标准以及面向项目实施的客户标准两大类。2010-2011年，中国房地产协会商业地产专业委员会、中国建筑业协会工程建设质量管理分会、中国建筑学会工程管理研究分会、中国土木工程学会计算机应用分会联合发布了《中国商业地产BIM应用报告（2010）》和《中国工程建设BIM应用研究报告（2011）》，虽然样本数量有限，但是间接反映了BIM技术在中国工程建设中的普及情况。通过统计，发现对于BIM的认知度由2010年的60%提升到2011年的87%，并且有接近40%的被调查单位已经开始使用相关软件工具进行项目实践，设计类机构居多.2012年1月，住建部发布《关于印发2012年工程建设标准规范制定修订计划的通知》，开启了中国BIM标准化发展的序幕，该计划重点包含了5项BIM相关的国家标准，分别为《建筑工程信息模型应用统一标准》、《建筑工程信息模型存储标准》、《建筑工程设计信息模型交付标准》、《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》和《制造工业工程设计信息模型应用标准》。其中，《建筑工程信息模型应用统一标准》第一次采取了“多方协作”的编制模式，广泛联合了行业内近百家单位一起参与进来，包括软件开发公司、建筑设计单位、施工承包商以及科研院校等多方力量，一起参与标准的研究和制定工作，从此以后，BIM技术在工程建设领域中的影响力越来越大，成为了带动行业转型升级的发动机之一。2013年9月，住房和城乡建设部出台《关于推进建筑信息模型（BIM）技术在建筑工程中应用的指导意见》，其中规定“从2016年开始，凡是政府投资总额超过2万平方米的建筑项目，设计、施工两个阶段必须强制使用BIM技术”。2015年，政府正式公布《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》，把BIM和工程造价大数据应用正式纳入重要发展项目。住建部于2016年发布《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》[1]指出在“十三五”时期，要全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、云计算、物联网等信息技术集成应用能力。应用范围逐步扩大但存在区域差异，目前，国内东部沿海发达地区在BIM技术应用方面相对领先，已在大型建筑项目中广泛使用，而中西部地区应用程度稍低。论文研究成果可作为中西部地区高校宿舍建设及建筑企业学习借鉴的样本，促进BIM技术在全国范围内更均衡地推广。在水秀大学宿舍项目中总结的BIM应用经验，如构建高效施工管理体系、利用BIM技术编制准确招标控制价等，对于提升中西部地区建筑项目管理水平，缩小区域间BIM技术应用差距具有重要意义。​1.3研究内容、方法1.3.1研究内容（一）BIM工程项目模型设计构建采用Revit等专业建模软件按照水秀大学宿舍项目设计图纸来搭建BIM模型，建筑部分针对宿舍房间、走廊等空间进行细致化建模，确保尺寸规格符合设计要求，结构部分则借助创建梁、板、柱的三维模型并设置力学参数的方式，真实反映出构件受力情况，在施工模型深化期间，把塔吊、脚手架等临时设施纳入到建模范围内，形成起完整的三维施工现场模型，充分考虑到空间利用率的问题，依靠Navisworks软件对整合后的建筑与结构模型展开碰撞检测，精准找出构件以及管线的冲突之处，从而给设计方案的改良给予数据支撑，削减施工过程中的设计更改与返工情形发生。（二）BIM工程项目施工过程模型管控用Project软件来编制详细的施工进度方案，把相关数据深入融合到BIM三维模型之中，形成起动态的4D施工仿真体系，通过可视化表现各个阶段的作业流程以及资源调配情形，提前察觉进度计划里的潜藏问题并加以改进，按照工程现场实际的地形状况以及周边环境条件，采用BIM技术塑造三维的施工现场平面布置模型，合理规划好堆放材料的地方，加工用的场地还有办公场所等不同功能分区，凭借动态模拟手段去预估不同时期对场地使用的必要性，灵活改变平面布置策略，进而改善施工场地的空间利用效果。BIM工程项目施工管理体系建设按照项目特征创建专业的BIM经营团队，明确项目经理，技术负责人，BIM工程师等岗位的职责划分，创建跨部门的交流协调体系；制订涵盖创建模型准则，信息交流规范，应用流程指南等要素的BIM经营方案，详细规定每个阶段的应用目的和技术需求，依照此制订BIM执行规划，把任务落实到各个部门和人员身上，保证BIM技术在项目整个时期稳步前进。BIM工程项目施工过程模型应用实践利用专业施工模拟软件对项目全流程进行虚拟建造，系统排查施工工序衔接问题及机械设备操作空间冲突制定针对性解决方案。基于模拟分析与碰撞检查结果结合现场实际情况优化施工方案，通过BIM平台编制包含施工工艺标准、质量控制要点、安全技术措施等内容的实施方案；利用三维模型可视化特性，辅助施工人员理解复杂工艺节点，提高方案执行准确性。1.3.2研究方法1.3.2.1建筑模型精细化建模基于水秀大学宿舍项目CAD图纸，利用Revit建立建筑模型，定义墙体、屋面、门窗等构件的材料属性与施工参数。针对复杂节点（如卫生间防水层上卷、外保温板搭接）建立三维详图模型，嵌入施工工艺要求。1.3.2.2施工组织设计与BIM技术融合(1)4D施工进度模拟与动态管理将Project进度计划与BIM模型关联，动态模拟关键节点（主体封顶、屋面防水施工）识别塔吊使用时段冲突。设定进度偏差阈值以自动预警并生成调整方案（如增派夜间施工。(2)三维施工现场布置与物流优化利用广联达BIM场布软件，布置临建、堆场、施工机械（塔吊覆盖半径优化），模拟材料运输路径。对比传统场布方案，提出二次搬运距离减少目标1.3.2.3智慧工地管理平台开发（1）安全与质量管理模块部署摄像头+AI算法识别未戴安全帽、临边防护缺失等违规行为，实时推送预警信息给管理人员，对独立基础、防水层等重要构件生成二维码标签，扫码查看施工记录、检测报告、责任人信息。（2）环境与资源监控模块集成环境传感器（PM2.5、噪音、温湿度），超标数据自动触发降尘、降噪措施。实时监测混凝土养护数据（温湿度），通过模型预测强度发展曲线，预警质量风险。（3）协同管理平台搭建BIM360云端协作平台，支持设计、施工、监理多方实时批注与问题追踪。开发移动端轻量化模型查看工具（支持AR技术），指导工人现场施工。1.3.3研究内容逻辑框架基础层：BIM模型构建（建筑、结构、）→提供数字化载体。应用层：施工组织设计（进度、场布、成本）→指导施工实施。扩展层：智慧工地管理（安全、质量、环境）→提升管理效能。第2章BIM技术相关概论2.1BIM理论概述2.1.1BIM技术概念BIM即建筑信息模型（BuildingInformationModeling），由Autodesk公司在2002年率先提出。它基于数字化三维模型，整合建筑项目全生命周期信息，贯穿规划、设计、施工、运营维护各阶段。技术原理上，BIM把建筑项目从规划立项到拆除的全生命周期里所有相关数据，统统纳入三维数字化模型这个信息集合体内，不管是建筑空间布局方案，还是结构力学性能参数，抑或是施工进度安排，以及运维阶段设备管理信息等等，都能集中反映在一个模型上，这种技术特点使得多个专业人员可以基于同一个模型展开协作，做到信息的即时传递和交流，从而解决以往各专业信息分散，彼此间沟通不畅的状况。从实际应用效益来说，BIM技术有明显优势，就拿设计环节来说，三维可视化功能让设计师把设计构思直接显示出来，项目参与各方可以凭借模型开展协同研讨，迅速察觉设计冲突并加以修正，进而改良设计方案的合理性和完备性，进入到施工阶段的时候，把进度计划同BIM模型关联起来，做成4D动态模拟，可以预先预估到将来可能出现的施工难题，从而优化人力，材料，设备的调配，精确把控施工进度，利用碰撞检测功能，可以在施工之前找出管线交叉，构件冲突之类的问题，削减现场返工，控制好建设成本，步入运营维护阶段之际，把BIM模型融合进去，再加上设备的基本资讯，再加上物联网技术，就能做到对设备运作情况展开即时监督，实行自动化的维护策略，这样就把建筑物设施的运维效能提升了。2.1.2BIM技术的特点通常，BIM技术包含有以下八大特点：可视化、一体化、参数化、协调性、仿真性、优化性、可出图性以及信息完备性，如图2-1所示。图2.1BIM技术特点（1）可视化：可视化分别包括设计、施工、设备维修及机电管线碰撞检查可视化（2）一体化：一体化指BIM技术贯穿建筑全生命周期的各阶段，如图2.2所示。图2.2一体化（3）参数化：参数化过程是指在建模时，用参数代替具体的值，以这些参数作为建模的基础，并加以分析，从而适应不同的情况和条件变化，如图2.3所示。图2.3参数化（4）仿真性：仿真性分为包括能耗、针对建筑性能评估，我们侧重采用仿真技术来细致分析光照效应以及设备效能，而且利用施工仿真技术做到施工方案的动态模拟并加以改良，自动算出工程总量，从而准确预估施工进程，我们深入探究运维仿真的应用，牵涉到运营监控，能源效率改善，空间资源管理等诸多方面，希望全方位改善建筑整个生命周期内的性能表现和经营效率，如图2.4所示。图2.4仿真性（5）协调性：包括设计、整体进度规划、成本预算与工程量估算以及运维方面的协调（6）优化性：BIM及其优化工具为优化复杂项目提供可能（7）可出图性：①施工图纸输出。通过整合建筑、结构、电气、给排水、暖通等专业的BIM模型，并进行管线碰撞检测，从而生成综合管线图、综合结构留洞图，并提供碰撞检查报告和建议修改方案，以消除错误并优化设计。②构建加工指导。利用BIM模型中的数据信息，指导构件的加工制作过程，确保构件的准确性和质量，进而提高施工效率，如图2.5所示。图2.5可出图性（8）信息完备性：BIM技术把三维几何信息和拓扑关系当作核心，可以对工程对象做全方位的描述，而且能够融合多维数据，在设计环节，包含建筑结构，材料属性等详细的规划参数，在施工环节，包含工艺流程，进度计划，成本控制，品质监督，人力，机械，物资调配等动态施工数据，在运维环节，包含设施安全性能，材料耐久性能等长久维持需求，而且记载各个对象之间的逻辑联系，从而做到工程全生命时段的数据集成化管理。如图2.6所示。图2.6信息完备性2.1.3BIM技术与传统方法的区别建筑信息模型（BIM）技术借助三维数字平台，把建筑工程整个过程中产生的各种数据以及各组成部件整合起来并可视化地表现出来，形成一幅完整的数字建筑蓝图。在此模型中，“信息”（I）扮演了核心角色，而“建模”（M）则是表现的平台。这些信息涵盖了数据的录入、流通及应用。而模型则主要建立在三维模型之上，并能发展出包括4D、5D内的更多维度状态。不管是在设计、建造亦或是运用期间，建筑始终以三维形态呈现。然而，伴随着建筑物施工技术的进步，建设工程项目的模型一般可以划分为三个主要的发展时期。（1）三维构思→三维透视图→三维建筑实体空间立体设计概念涉及设计者心中预想的外形，而立体透视图则是将这些想法以三维图形的形式呈现，必须辅以言语加以交流描述，进而在设计师的思路下建造成完整的立体建筑物。（2）三维构思→二维图纸→三维建筑实体在这个阶段，现行的工程施工模式主要采用二维平面图和文字说明作为设计师之间、设计师与业主、以及施工队伍与业主或设计师沟通交流的主流信息传递方式。工程施工涉及众多学科领域的协同工作，参与的学科数量可能从十几种横跨到数十种之多。尤其是长久以来，随着电力、通讯、数据处理、安保及智能系统等技术在施工领域的深入融合，工程的复杂性成倍增长。目前广泛采用的二维CAD设计图纸，通过图层分类、色彩代码、线条样式、附加信息等视觉符号来表示，这就不可避免地造成了建筑物各个参与者之间对信息的理解差异，进而频发设计错位、遗漏、冲突以及后期的变更等问题。（3）三维构思→BIM模型→三维建筑实体在这一发展阶段，建筑行业的目标是依据业主的指示，把设计直接呈现成三维模型。这不仅能够让设计错误、遗漏、冲突和缺陷等问题直接显现，还便利了专业人士之间的沟通与理解。参与各方各自录入所需数据，后续的参与者可依据要求调取这些资料，确保数据关键点的一致性。如此一来，极大减少了错误出现的概率，并且减轻了由于信息冲突而重复录入的成本负担。这个阶段的信息交流方式与旧有的方式相比，在效率和准确性上有了显著的改进。2.1.4BIM相关软件Revit是Autodesk公司开发的BIM核心建模软件，专门用于建筑信息模型创建设计，软件界面操作简单且具备完善参数化设计工具，可以满足建筑全生命周期各个阶段的需求，在项目中可以使用Revit对建筑、结构、机电等多个专业进行精确建模，内容涉及宿舍空间布局、梁柱结构体系、水电管线系统等，参数化特性支持设计变更时，通过修改关键参数实现模型联动更新，保持设计数据一致性，支持多专业协同工作，不同专业人员可以在同一模型平台上实时合作，降低信息传递误差，提高设计效率。Navisworks是项目碰撞检测的主要工具，它也是由Autodesk公司制作的，操作简便而且实用。此软件支持多种格式模型整合，具有模型漫游、碰撞检测以及施工模拟这三大主要功能，在项目中，对整合后的建筑及结构模型开展碰撞检测，可以准确找出诸如管道碰梁、通风管碰立柱之类的构件冲突之处，软件所出具的检测报告能给设计改良赋予依照，从而规避施工期间因为设计冲突引发的返工现象。Project属于专业的项目管理软件，主要用作施工进度计划的编制，它可以对各个施工工序的起止时间以及逻辑关系进行梳理，并且制定出详细的进度计划，将进度计划同BIM三维模型相关联之后，就能做到4D施工模拟，从而直观地显示施工过程中工作的流程、资源调配情况以及现场动态的变化，经过模拟分析以后，可以预先察觉到工序矛盾、工期延误之类的潜在问题，从而方便及时调整施工安排。Dynamo是与Revit深度集成的可视化编程工具，不需要复杂的代码编写，只需要节点图就可以完成程序设计。对于标准层房间批量建模、异形构件参数化设计等重复性高、规则性强的工作，使用Dynamo可以自定义程序快速生成模型，大大缩短建模时间。提取Revit模型数据，用于工程量统计、空间利用率分析等，为项目决策提供数据支持。Fuzor是一款BIM虚拟现实和实时交互的软件，可以导入Revit等格式的模型，实现实时渲染和交互操作。通过Fuzor可以把BIM模型变成沉浸式的VR场景，项目参与者可以直观的感受到建筑的空间效果，从使用者的角度去发现空间、流线等问题。它支持4D施工模拟，在VR中可以预览施工过程，预判施工难点。软件移动端的应用功能，方便现场施工人员随时查看模型指导施工操作。Lumion专注于建筑可视化渲染，能够快速将Revit模型转化为高清晰度的效果图与动画，设计师将Revit模型导入Lumion后，可利用软件丰富的材质、植被、人物等资源库，添加真实环境元素，设置不同时段光影效果。通过实时渲染功能，可快速生成高质量展示素材，用于向校方汇报设计方案，帮助非专业人员直观理解设计理念提升项目展示效果。2.2Revit软件概述及特点2.2.1Revit简介Revit是Autodesk公司所开发的一系列产品，它属于BIM技术应用中重要的核心软件之一。Revit可以给建筑设计师，工程师还有施工专业人员提供非常全面而强大的工具，以此来创建出质量一流且能效出众的建筑，在水秀大学宿舍这个项目当中，Revit就很好地发挥了它作为核心建模软件的关键作用。从功能模块来看，Revit涉及建筑、结构、MEP（暖通、电气、给排水）等很多专业设计领域，在建筑设计上，Revit贴近建筑师的思维逻辑来展开设计工作，建筑师可以精准地搭建起宿舍房间、走廊、楼梯、卫生间等建筑部分的模型，模型的几何形状和尺寸同实际设计完全一致，达到高品质、高精度的设计成果，依靠它出色的概念设计能力，建筑师在方案最初就能深入探究新奇的想法和建筑形态，借助自由曲面建模和参数化工具，可以把想法迅速变成三维可视化的东西，Revit还可以从设计一直做到施工文档，设计师所做的任何改变，有关的内容都会自动更新，保证设计的连续性和准确性。在结构设计上，Revit为结构工程师提供了专门工具，用于精准建立梁、板、柱等结构构件模型，能够清晰设置构件的截面尺寸、材质等关键参数，真实还原结构体系的力学性能与空间关系，为后续的结构分析和施工模拟筑牢根基。2.2.2Revit特点（一）参数化设计：利用参数化构件（族）展开设计工作，无需编写代码就可以任意塑造各种建筑元素的形状，通过修改关键参数，可以很快完成建筑构件大小，造型，材质等方面的调整，大大改进了设计的速度和灵活程度。（二）双向联动机制：模型信息集中存放，任何部位的修改都会自动反映到图纸、明细表以及三维视图等关联内容中去，从根本上保证设计成果的一致性与准确性，避免出现由于信息偏差造成的错误设计与返工现象。（三）多专业协同作业：支持建筑、跨学科的专业团队，包含结构工程、机电技术等，同在一个建模平台上协同作业，做到设计信息的即刻交流与融合，在建筑设计领域，利用即时的信息共享与回馈机制，能够很好地整合各个专业团队，加快方案改良的速度，削减沟通环节的花费，进而明显改善整个项目的协作水平。（四）三维可视化呈现：利用精细三维建模技术，可以清楚地显示建筑的外观，内部布局以及空间之间的联系，给设计者和决策者给予详细的可视化参照，设计师可以在设计期间随时执行可视化校对，快速察觉并改正设计中的瑕疵，而且利于向业主和非专业人士表现计划，促使各方高效交流和决策。（五）全周期数据整合：能够汇聚建筑项目设计、施工，运维各个阶段的数据，包含设计参数，进度安排，成本预估，设备档案等信息形成起整个建筑信息数据库，这些数据给项目全生命期管理给予决策参照，可做到施工阶段进度掌握，成本控制，运营阶段设备守护，空间规划。（六）远程协同工作模式：支持多个用户同时对同一个智能建筑模型进行操作，借助RevitServer等协作工具，异地团队可以通过网络进行协作，系统自带的数据冗余保护，在网络中断的情况下可以保证模型数据的安全，从而保证团队之间的协作连续性和稳定性。（七）标准化模板与族库应用：提供标准化项目样板文件，统一族类型、度量单位、图形样式等设置，统一规范族类型、度量单位、图形样式等设置，使设计符合行业标准，提高工作规范性和效率。2.2.3Revit工作原理Revit凭借参数化设计和数据库技术，成为项目实施的重要软件工具，在水秀大学宿舍项目启动阶段，用户按照项目需求选择Revit自带或者自定义的样板文件创建项目，样板文件事先设定了视图分类，注释样式以及常用族库，就像CAD制图规范，给项目创建赋予统一标准，方便不同专业，不同楼层的建模工作达成规范统一和整合。项目创建完毕以后，用户开始添加参数化图元来构建模型，Revit图元大致分为模型图元、基准图元以及视图专有图元这三类，结构柱、梁、板、门窗这些用来构建三维实体的属于模型图元；标高、轴网、参照平面这类用作建模定位参照的属于基准图元，一般会在样板文件阶段设置；文字注释、尺寸标注这类用于表达设计信息的则属于视图专有图元。拿墙体建模来说，用户借助绘图工具设定墙体的位置、长度、高度和厚度等参数，软件就会按照内置规则生成三维墙体模型，由于Revit具有参数化特性，所以后期如果要改变墙体厚度，只需要改动相应的参数即可，与之相关联的门窗位置、房间面积等信息都会随之更新，从而保证整个模型的准确无误。在项目全周期内，Revit把所有信息存入核心数据库，该数据库记录图元的几何尺寸，还有材质属性，成本预算，施工进度等非几何信息，从而形成完整的建筑信息模型，多个专业团队依靠同一个模型展开合作的时候，不管是建筑布局调整，结构参数修改，还是机电管线布置，所有操作都会立刻反映到数据库里，其他成员打开模型就能得到最新信息，结构工程师改动梁截面尺寸之后，建筑师马上就能看见变动之处，这样就防止了设计上的矛盾，Revit可以将项目文件保存成某种格式，方便数据备份，团队共享，而且还能与其他BIM软件交换数据，保证项目信息在各个阶段，各个参与方之间流畅运转。第3章建筑工程BIM模型创建3.1工程概况3.1.1工程简介水秀大学宿舍楼处于黑龙江省哈尔滨市，整体建筑面积达6000平方米，它采取框架剪力墙结构来设计，把设计使用年限定成50年，其抗震设防烈度为7度，这栋建筑主体共有地上五层，从室外设计地面开始计算，檐口高度达到18.45米，各个楼层的净空都是3.6米，这个宿舍区一共有144个房间，里面含有6间教师宿舍以及138间学生宿舍，工程的相对标高±0.000对应的绝对标高为146.500米，室内楼层的标准标高按照建筑完成面而定，而顶层的标高就依照结构板顶标高去确定。。3.1.2工程重难点分析（一）BIM技术应用层面​跨专业模型融合难题项目涵盖建筑、结构，给排水，电气，暖通这些专业里，由于设计思路和技术核心各有所偏，所以利用Revit等软件各自创建BIM模型之后，模型集成的时候就会碰到数据标准不统一，建模精确度参差不齐的情况，在建筑学范畴内，外观设计和结构工程对于同一座构建物的看法和表述有着明显的差别，前者重视视觉美感和形式上的更新，后者则着眼于材料力学性能以及稳定性评判，这些专业的不一致在整合设计模型的时候引发矛盾，进而给碰撞检测的准确度和多学科合作的效率带来麻烦。模型动态维护挑战通过BIM技术开展施工过程模拟，目的是提前预知施工风险并优化施工方案，但现实中要实现精准模拟十分困难。施工过程受众多复杂因素影响，施工工艺细节不同、机械设备性能不一、操作人员技术水平参差不齐等，这些因素很难在模拟过程中被准确量化，拿混凝土浇筑施工模拟来说，模拟软件无法完全真实地还原现场振捣密实程度、浇筑速度控制等实际操作细节，造成模拟结果与实际施工情况不符，削弱了模拟结果对施工的指导意义。（二）项目管理层面尽管BIM技术可以直观地展示出质量隐患并及时发出预警，但是在水秀大学宿舍项目的实践过程中，仍然难以达到管理的深度和广度。从管理的深度上来说，对于隐蔽工程的环节，如结构钢筋的连接质量，预埋管线的定位准确性等，BIM模型只能提供设计上的可视化参考，无法代替现场检测对实际施工质量进行深度核查。从管理的广度上来说，施工现场人员流动快、设备运转多、材料调配频繁，环境复杂多变，要借助BIM技术做到全区域、全流程的实时监控，存在技术和人力的瓶颈。3.2BIM模型的建立按照项目施工工序，BIM土建模型搭建常常依照一定顺序来展开，首先是生成结构柱，接着是梁与结构板，之后是建筑墙体，然后是门窗和洞口，随后是楼梯与屋顶，最后是其他附属构件，在这个过程里，为保证数据正确性，要分别独立创建结构模型和建筑模型，打开Revit软件的时候，先点开“新建”菜单里的“项目”选项，选好合适的项目样板文件再点确定，就能进入到全新的建模界面如图3.1所示：图3.1新建项目选定某个立面视图并开启项目操作之后，要先按照设计图纸的要求创建标高，然后切换到首层平面视图，在界面当中打开“链接CAD”功能，选取要导入的图纸文件，接着勾选“仅当前视图可见”，“单位设为毫米”，“定位方式为原点对齐”，最后确认完成导入。完成CAD图纸的链接以后，把显示模式调整为半透明状态，便于后面进行更准确的建模工作。通过菜单栏依次点选“结构”，“墙体”，“柱体”相关的命令，按照已经链接好的图纸来设定墙体厚度，柱体参数等属性，再根据图纸上的标注精准地布置主体结构中的墙体和构造柱，对于像梁这样的次级构件，可以采用类似的流程来进行绘制和构建，以此来完成整个建筑模型的三维搭建任务。图3.2链接CAD图3.3绘制墙体图3.4绘制柱BIM建筑模型的整体建模思路与结构类似，分构件逐层创建，顺序大体如下：创建建筑墙体-创建门、窗-创建楼梯-创建屋顶-其他建筑附件创建-检查。图3.5建筑立面图（三维）图3.6建筑剖面图图3.7建筑三维图第4章BIM相关的施工组织设计研究4.1工程组织体系4.1.1组建BIM施工管理团队以业主、施工方、咨询机构等参与主组成BIM联合服务团队,构建合理的BIM组织架构，确保每个专业均有专人进行负责，并根据项目特征、服务要求组建施工现场的BIM工作站。如图4.1所示图4.1基于BIM技术的施工组织机构图基于BIM技术的施工组织机构在常规组织设计外，以BIM工作站、BIM技术中心、BIM现场团队实现对项目的管理和控制。在项目经理的领导下，按工程项目管理要求，提供各阶段BIM模型、及数据维护成果，全过程辅助目开展各类釆购及生产管理工作。4.1.2BIM施工管理平台构建在施工过程中，针对前期制定的BIM实施策略，分别进行BIM进度管理、BIM变更管理和BIM信息管理、BIM＋PM项目管理系统平台应用等。在项目竣工时，由BIM团队统筹各分包单位的竣工模型、变更资料、与项目相关的档案后进行竣工模型验收，交付完整的BIM应用成果。根据业主需求，负责组织本项目全专业组织BIM团队分别对Ｘ商业综合体项目的土建、幕墙、机电、水暖、景观等部分建立模型，确保各个专业内容能够反映图纸信息，最终形成4D示意图，图纸包括几何尺寸、定位信息、正确的对象名称、型号规格信息、正确的楼层信息；施工团队根据BIM模型反映内容进行施工，而BIM团队则根据施工情况对各阶段施工范围所涵盖的专业的BIM模型开展深化、维护工作，并确保模型内容和深度满足施工深化和施工过程的应用要求。本项目涉及建筑、建筑项目管理时，BIM中心凭借创建基础模型，对结构、幕墙、精装修、钢结构、给排水、暖通、电气等各专业分包提供的BIM模型展开审查，保证这些模型符合总承包BIM团队规定的统一标准和建模交付规范，包含指导各专业分包执行模型校验和调整工作，使这些模型符合既定的标准和规范要求。之后，基于完善并合规的BIM模型，各专业分包就要用模型数据来做施工进度的虚拟模拟，包含土建施工、机电安装、精装修工程以及景观建设等环节，从而改进项目的整体规划和执行效率，利用建筑信息模型（BIM）技术，把建筑信息模型同施工进度计划相融合，做到三维空间同四维时间的融合，形成一个可直观、准确体现建筑施工全过程的可视化BIM4D模型。这一创新手段不但可以模仿施工动态，而且极大优化了项目管理的效率和精确性，如图4.如图2所示，通过模仿实际施工进程，按照组织设计精心安排，来决定并指导最佳施工方案的施行，凭借4D仿真技术，把三维空间模型同时间序列联系起来，就可以直观地表现设计理念，利用动画和高精度图像合成，给施工过程形成动态模仿，进而加强所有项目参与人员对设计方案的认知程度，改进对工程进度预估的精准度。图4.2Revit模型4.2施工进度计划4.2.1施工进度计划表表4.1施工进度计划表阶段工期（天）起止日期关键任务BIM技术应用施工准备154.30-5.14场地平整、临建搭建、材料采购、BIM模型深化无人机实景建模、施工场布优化基础工程305.15-6.13土方开挖、垫层浇筑、独立基础施工土方量BIM算量、基坑支护模拟主体结构906.14-9.11框剪结构逐层施工（5层×18天/层）4D进度模拟、钢筋节点碰撞检查围护结构309.12-10.11内外墙砌筑、屋面防水、门窗安装砌体排布优化、防水节点工艺动画装饰装修3510.12-11.15内外墙抹灰、地砖铺设、卫生间防水材料用量精准统计、施工工艺可视化交底设备安装2510.1-10.25水电管线敷设、消防设施安装管线综合优化、预留孔洞定位（与装修并行）验收交付1111.16-11.20分项验收、竣工清理、资料移交模型与实体对比、运维数据移交图4.3施工进度计划—横道图图4.4基础工程施工进度计划—横道图一、主体结构施工细化（5层×18天/层）每层施工周期18天，流程如下：1.模板支撑（3天）：支设柱、梁、板模板，BIM模型指导模板定位。2.钢筋绑扎（5天）：梁柱节点钢筋排布优化（Revit结构模块）。3.混凝土浇筑（2天）：C30混凝土浇筑，冬季施工需加热养护（哈尔滨11月低温）。4.养护与拆模（8天）：自然养护7天，拆模后进入下一层施工。二、关键节点里程碑表4.2关键节点节点名称计划完成日期交付成果基础验收完成2024.6.13基坑验收报告、BIM土方量校核表主体结构封顶2024.9.11结构验收记录、4D模拟视频屋面防水完成2024.10.11防水隐蔽验收记录、工艺动画竣工验收2024.11.20竣工图纸、BIM运维模型、验收合格证书4.2.2BIM技术应用亮点1.4D施工进度动态模拟与优化把Project编制的施工进度计划同Navisworks平台融合起来，创建起水秀大学宿舍项目4D动态模型，清晰显示主体结构分层施工流程，通过对模型深入剖析，找出施工关键路径，精确安排塔吊等大型设备的调配方案，改良资源调配及工序衔接状况，保证施工进度顺利推进。2.冬季施工专项模拟与方案优化针对哈尔滨冬季施工环境（11月平均气温低至-5℃），利用BIM模型模拟暖棚法养护工艺：通过在混凝土表面覆盖保温材料、封闭作业空间等措施，结合热传导分析验证保温效果，提前预判并解决低温环境下的施工质量风险，确保混凝土强度达标。3.智慧工地智能监控体系构建部署AI视觉识别系统，用高清摄像头随时看管施工现场，没戴安全帽之类的违规行为识别准率达到95%以上，马上发出警报并留下记录，再安排环境监测传感器，随时收集PM2.5浓度，温湿度这些数据，一旦扬尘超标就自动控制降尘设备，做到施工现场环境的智能管理，安全风险的动态监测。4.3BIM技术对项目施工进度的影响将项目施工过程分为生产效率、成本控制、质量管理、运营管理和安全管理五个方面，而BIM技术参与项目实施管理全过程，包括根据业主规定的时间，对施工模型进行更新，确保施工进度，避免返工和设计变更过多。通过BIM技术建立施工安全设施配置模型，对危险源进行辨识并提出安全风险控制方案，对项目人员进行三维模拟交底，尽可能减少施工过程中的安全事故等问题。基于BIM技术对项目进度进行监控，保证施工进度，进行更科学的成本控制；最后，根据BIM技术进行项目的资源管理和人力管理工作。图4.5施工场布图4.6施工模拟及动画4.4BIM技术应用与传统方式对比分析4.4.1建模环节对比（一）传统方式传统建模是二维图纸，设计师要分别绘制建筑、结构、机电等各专业图纸，不同专业之间没有联系。以水秀大学宿舍项目为例，当建筑设计师在绘制建筑平面图的时候，结构设计师和机电设计师无法直观地了解到对方的设计，信息传递主要通过图纸标注和文字说明，沟通成本高，容易出现理解错误。并且二维图纸修改麻烦，一处设计变更可能要修改很多张图纸，很容易出现疏漏，建模效率低，从初步设计到最终图纸完成可能需要数周甚至数月。（二）BIM软件应用​采用Revit等BIM软件进行三维立体构建时，各个专业的设计人员可以在同一平台上进行工作，实现项目信息的整合与同步。在水秀大学宿舍项目中，建筑设计师创建建筑模型后，结构设计师和机电设计师能直接基于该模型进行深化设计，实时查看设计冲突。软件的参数化特性使设计变更更加便捷，修改一处参数，相关构件和图纸自动更新，无需重复绘制。通过BIM建模，项目整体建模周期相较于传统方式缩短了40%，有效加快了设计进度。4.4.2设计优化环节对比（一）传统方式传统设计优化主要依靠设计师经验，在二维图纸上进行分析和判断。在水秀大学宿舍项目设计阶段，对于建筑构件与结构构件之间、管线之间的碰撞问题，很难全面发现。例如，管道与梁、通风管道与结构柱等碰撞情况，通常要到施工阶段才被发现，此时进行设计变更不仅耗费大量时间，还会造成材料浪费和成本增加。据统计，传统方式下，因设计冲突导致的返工成本约占项目总成本的10%-15%。（二）BIM软件应用借助Navisworks等软件对BIM模型进行碰撞检查，可精准查找设计冲突。在水秀大学宿舍项目中，通过碰撞检查，共发现各类碰撞点230余处，涉及建筑、结构、机电等多个专业。这些问题在设计阶段就得到解决，避免了施工阶段的返工。据估算，BIM技术的应用使项目返工成本降低了80%，同时减少了因返工导致的工期延误，为项目节省工期约20天。4.4.3施工管理环节对比（一）传统方式传统施工进度计划编制依靠甘特图，不能直观表现施工过程中的空间关联与时间改变，水秀大学宿舍项目施工进度经营的时候，施工方很难正确预见各个工序之间可能存在的冲突，比如不同施工队伍在同一个地方工作时产生的交错干扰，这会引发施工进度落后，而且资源调配缺少精确的数据支持，材料采购以及人员安排常常凭借经验来做决定，很容易出现材料堆积或者短缺，人员无事可干等情况，进而引发成本上的损失。（二）BIM软件应用借助Project同BIM三维模型关联形成4D施工模拟，可以直观表现施工各个阶段的工作内容，资源投入以及施工现场的动态变化，在水秀大学宿舍项目当中，通过4D模拟提前察觉到施工进度计划里的不合理之处，比如工序衔接欠佳，资源分配不均等情况，并及时加以调整改良，建设项目里，BIM模型可以做到精准的工程量统计，进而给物料订购和人力资源调度给予准确依照，避免出现资源闲置和浪费现象，按照数据表明，采用建筑信息模型（BIM）技术之后，工程项目中的材料浪费量明显缩减了15%，人力成本削减了12%，项目的经济收益得到很大改善。4.5工程量的统计4.5.1主要工程量图4.7窗明细表图4.8柱明细表图4.9楼板明细表图4.10门明细表图4.111材料明细表4.5.2碰撞检查多专业模型整合预处理将水秀大学宿舍项目建筑、结构、给排水、电气等专业BIM模型导入到Navisworks软件中，导入时仔细检查模型数据是否完整，对缺失或者错误的几何信息、参数设置进行修复完善，保证模型满足碰撞检查的要求，为后续的分析做好准备。定制化碰撞检查规则设定按照项目技术规范和行业标准来制定碰撞检查的规则，确定检查精度的界限，给不同专业构件之间的安全距离指定标准，划分好检查的范围（可以选全模型或者指定区域），保证碰撞检测具有针对性和准确度。自动化碰撞检测与报告生成利用Navisworks的碰撞检测功能，对整合后的BIM模型进行扫描，软件自动识别建筑及结构构件、不同专业管线的空间冲突，并自动生成含有碰撞坐标、构件名称、碰撞类型等信息的检测报告，为后续问题分析提供数据支持。分级化碰撞问题处理项目团队依照碰撞报告，评判问题影响程度并制定解决办法，针对管线偏移之类的常规问题，直接在BIM模型当中修改调整，遇到结构与建筑空间矛盾之类复杂的冲突状况，便安排不同专业人员展开联合研讨，联系施工可行度制订改良计划。建筑与结构空间协调性验证要着重检查建筑构件（墙体，门窗）同结构构件（梁，柱）之间的空间关系，在水秀大学宿舍项目里，保证墙体布置不会碰到承重结构，门窗位置同结构框架完全相符，防止因为空间冲突给结构安全以及建筑使用功能造成不良影响。第5章智慧工地相关概念、标准及方法5.1智慧工地的概念随着社会科技的迅速发展，信息技术不断地与传统行业结合，产生出诸多智慧化的概念。伴随着我国的快速城镇化，信息技术与城市建设相融合，产生了“智慧城市”“智慧交通”“智慧水务”“智慧社区”等概念，我国自2013年开始首批智慧城市的试点工作。作为智慧城市发展的细分功能，智慧工地的概念是在智慧城市发展的基础上衍生出来的。在国外研究中，2001年斯坦福大学设施集成化管理中心首次提出“虚拟设计与施工理论”（VirtualDesignandConstruction，简称VDC理论），认为是未来建筑业信息化的发展方向。Tetik等根据，提出了“直接数字化建造”（DirectDigitalConstruction，简称DDC）概念，他认为在建筑全寿命周期各阶段，都可以通过数字模型实现各阶段的高效管理。国外研究未明确提出智慧工地的概念，但是存在诸多相似的概念，比如“DigitalDabrication”、“DigitalDesign”、“DigitalConstruction”。在国内研究中，智慧工地概念近十年一直被国内工程领域研究者热议，其内涵也在讨论中不断的发展和丰富，“项目管理数字化”“数字建造”“智能建造”“智慧建造”等概念陆续提出。最早于2001年，王征、丁烈云提出建设项目管理数字化的概念，他强调真正实现数字化，涉及思想观念、管理模式、组织结构、企业文化、人员素质等方面的变革，数字化是工程管理的必然趋势。丁烈云认为目前数字建造缺少一个统一规范的定义，发展数字建造应当以数字化设计与仿真、工程建造信息物理系统、自动化工程机械与建造机器人、工程大数据与智能决策数据四项技术为支撑。近年来，他又进一步提出智能建造的概念，智能建造是信息技术与工程建造融合的创新模式，实现项目策划、设计、施工、维护的高效协同。王要武等基于智慧城市和工程全寿命周期提出智慧建设的概念，智慧建设是以建筑信息模型、物联网等信息技术为手段，对技术和管理创新对工程项目全寿命周期改进和管理的新理念。智慧工地最早于2012年在上海市宝山区被提出，建设智慧工地信息系统用于辖区内房屋建筑、市政工程等工程。江小兵等提出在大型水电工程施工中，利用信息化手段对工程进度、质量、成本、物料和人工等进行管理，实现数字化和信息化的智慧工地，为管理决策提供依据。毛志兵认为智慧工地是智慧建造的重要内容之一，具有技术和管理两个层次的特征，通过应用BIM、物联网、大数据等信息技术，从数字工地向智慧工地迈进，最终提升协同项目管理水平。5.2智慧工地系统安全管理内涵智慧工地不同于传统的施工运营管理模式。将项目管理理论与当代信息技术相结合，逐步形成新的施工运营管理模式。本文将智慧工地的特殊意义分享介绍如下：智慧工地（IntelligentSite）是在项目建设的过程中，以工程项目管理理论、辩证唯物主义和协同信息管理理论为基础，借助人工智能和物联网等信息技术，促进达成项目业务伙伴之间高效稳定的基础设施互联和协同信息管理。5.3智慧工地关键技术5.3.1数字化技术数字化是指以编码的形式对信息介质（文本、图像等）进行存储、传输、分析和处理。数字信息技术主要涉及BIM技术等。（1）BIM技术重点检查建筑构件BIM技术是建筑信息模型（BuildingInformationModeling）技术，依靠三维数字信息技术为基础，再把所有项目建设工程的信息和数据全部整合在一起，逐步形成工程分析模型，应用BIM技术有优点，优点是在当前工程项目整个施工过程中，可以进行三维图像模型的设计、模拟以及预算成本的科学化施工组织设计，而且更有效地实现全面预算管理，降低产品成本，缩短工程建设时间，提高生产效率。采用BIM技术可以让相关利益相关者更好的了解项目并作出正确的决定。但是BIM技术也有微小的缺点。比如刚开始使用的时候需要对使用者进行培训，让他们了解该技术的使用方法以及功能；如果涉及到多个团队的合作，协调沟通可能也会出现问题；并不是所有的项目都适合使用BIM技术，因为引入这项技术需要花费更多的时间和精力。（2）大数据技术重大数据就是规模很大很多的数据，按照麦肯锡公司的说法，大数据就是那种远超传统数据库系统工具在数据搜集，存储，管理以及分析方面的数据集合，在工程项目建造的时候，会存有很多而且很繁杂的数据，通过传感器之类的设备来搜集项目现场最原始的施工数据，再把相关信息通过网络传输送到NoSQL数据库或者专门的管理处理系统当中保存起来，这些搜集上来的项目数据可能包含各种各样的类型和格式，比如文本，图片，传感器读数等等，所以，要是想在保证这些数据有效管理并且被充分运用起来之前先做好存储和整理工作。5.3.2网络化技术网络化技术能够将广泛分散的人、物资等物联网互联起来，促进达成网络用户相互间的数据共享。涵盖大数据与人工智能等。（1）物联网技术物联网（IOT）将此类信息技术传感器网络中，逐步形成完整的数字化、智能化的传感器网络，完成人与人之间的关系以及万物之间的互联互通。物联网是以计算机系统、大数据和人工智能为基础的。借助实时自动采集材料加工的过程中的信息和数据，完成自动扫描、定位、监控和追溯。（2）云计算技术云计算能够理解为借助构建高效、稳定、相对便捷、按需、可共享的资源共享池，全面提供的互联网技术咨询服务和服务。丰富逻辑运算数据资源的互联网系统。借助云计算、人工智能数据库中数据存储的巨大潜力以及高速计算能力，结合大数据分析等信息技术的运用，能够将工程项目的海量数据更有效地再次整合和细化的管理和控制。（3）移动互联网技术移动互联网（MobileInternet）是移动通信技术直接与互联网连接，移动终端设备之间进行数据传输的一种技术。移动互联网的基本元素组合包括移动终端设备、移动电话网络、应用程序和服务。移动终端设备是指更方便、更快捷的智能手机、Android平板电脑等设备。手机网络是指移动互联网的接入通信技术，包括4G、5G、WMAN、WLAN。应用程序和服务是指上述文件管理器和公司的服务。移动互联网的共同使用，打破了工程施工现场的时间和空间限制，满足了工程项目经理随时随地了解信息的普遍需求。5.3.3智能化技术智能技术就是人工智能技术（ArtificialIntelligence，AI），它的主要目的是模仿人类复杂的思考过程，比如判断，逻辑推理以及学习，从而代替一些人类的工作。美国的尼尔森教授觉得，人工智能是当代科学当中获取，表现和选取计算知识的领域，凭借这些规则和经验，计算机可以获取同人类一样的知识或者技能，这个过程依靠不断累积并处理数据，还要利用各种各样的算法和模型，让计算机拥有推理，决策之类的智慧特性，所以，在现代社会里，智能技术被普遍应用到各个领域当中，极大地改变了我们的生活和工作方式。5.3.4智能分析相关技术（1）机器学习机器学习是人工智能的分支，它赋予了计算机利用样本数据自主学习特定知识的能力，在近年来机器学习领域的实际应用和研究呈爆炸性增长趋势。在工程领域，机器学习被用于建筑运营能耗预测、建筑使用行为预测以及工人行为识别。例如，利用机器学习算法建立了建筑设计早期阶段的建筑能耗估计模型，以早期设计的外墙材料性能和厚度便可以大致估计建筑运营能耗；利用非监督式机器学习算法处理插头负载传感器数据，分析得到不同的建筑使用行为。在智慧工地的结构框架中，机器学习将被认为是大数据分析最重要的方法之一。智慧工地技术从工程施工过程中收集了大量的流程专用数据。机器学习模型能够对采集到的数据进行处理、分析和学习，并自动关闭数据的读取和学习，为各种建设项目予以决策支持。例如，借助高清视频监控，比如采集建筑工地的在线视频接收信号，机器学习模型能够对在线视频接收信号进行处理，促进达成配置的安全。最常见的应用涵盖佩戴时无法识别的头盔/安全带等。决策理论决策理论是系统论等专业基础课程中，将当代信息技术应用到信息管理决策中，逐步形成的相关决策、基本准则、范畴和方法。该方法应当需要更完善的理论和方法。决策理论是在20世纪初至20世50年代中国古典决策理论的基础上发展起来的。假设决策者在决策中的行为是不可能理性思考的。5.4智慧工地系统安全理论基础就智慧工地各个基本要素而言，对于基本要素相互间的协同运作，协同企业管理就显得更加合适。而且，信息管理系统根据集成和协作。从某种角度来看，二者对于一个完整的系统都是缺一不可的，并且都发挥着最重要的作用。在理论这一共同指导下，智慧工地建设自然会变得更加当代、科学、合理、规范。5.4.1集成管理理论管理活动的提升，似乎与双核集成管理的效果密不可分。借助集成管理，仅选用理论和系统方法来系统。系统中的各个基本要素再次整合，逐渐形成一个无机整体，从而优化信息管理活动。集成管理的基本要素能够来自系统外部，也能够来自内部。具备不可预测性、动态性的外在特征，但管理的过程是动态的，处于不断调整的状态。工程项目的自动化、智能化，就是将集成的人性化思维与建设项目管理的理论与实践相结合，推动构建全方位、全过程、一流的专业一体化管理项目。5.4.2协同管理理论智能协同管理就是借助协同效应来进行管理的一种理论，它所关注的是如何让系统内部的子系统或者元素之间能够协调合作，一个系统整体的有效性取决于其内部各个要素之间的协调程度，只有当这些要素各司其职并且相互配合的时候，整个系统才能正常运转，并且产生出1+1>2的协同效果，随着协同管理的优势逐渐凸显出来，越来越多的企业开始接受这种管理方法，以分工为基础的流程协作等具体实践形式也开始流行开来，在工程项目管理当中，协同管理的作用十分明显，它可以调动各方的积极性，把原本关系不紧密、难以调和的各种要素紧密联系在一起，把混乱的秩序调整过来，从而达到整体利益的目的，目前计算机和信息技术越来越成熟，在更大范围上推广使用协同管理提供了可能。在建设项目管理时遇到了相互协作的问题，针对此问题，他们利用BIM技术开发出了一套叫做BIM5D项目管理平台，以期达到信息化管理的目标，即安全、质量以及任务进度等各方面的管理，该平台具有基本功能，在现代企业管理中推进协同作业的应用，随着企业或行业前景逐渐走向数字化、信息化，这样的信息管理平台会被越来越多地应用到帮助或改善企业或行业前景的协同数字化方面的工作中去，从而提升生产效率、提高资源利用率并加强团队间的合作与交流。5.4.3信息管理理论信息管理是指对信息资源共享和相关活动进行管理的过程。在信息管理中，需要采取有效的解决方案来支持相关信息的共享和活动。此处指出，信息资源共享不局限于单一要素，而是包含了各种相关信息的元素。在项目建设中，公司负责人应根据具体情况充分利用信息技术，并适应日益变化的相关信息需求。通过基于信息技术构建项目信息管理系统以及使用专业工程项目管理软件等工具，可以实现工程项目管理自动化和智能化。在建筑工地上，数字化经历了三个发展阶段：最初是单一业务信息管理阶段，随后发展到十多项业务5.5智慧工地的评价标准5.5.1现行的智慧工地应用评价标准自2020年后各省市陆续推出智慧工地应用评价标准，通过对各省市智慧工地应用评价标准进行归类、分析和整合，总结各标准的共同点和差异性，有助于本文智慧工地应用评价标准的建立。通过查询相关国家规范、地方规范和行业标准，各省市发布并实施的智慧工地应用评价标准如表5.1。表5.1现行各省市智慧工地应用评价标准评价标准名称发布时间发布主体标准类型标准编号山东省《智慧工地建设评价标准》2021年山东省建筑安全与设备管理协会推荐性标准T/SDJSXH01-2021重庆市《智慧工地建设与评价标准》2020年重庆市住房和城乡建设委员会推荐性标准DBJ50-T-356-2020浙江省《智慧工地评价标准》2021年浙江省住房和城乡建设厅推荐性标准DB33/T1258-2021武汉市《智慧工地集成应用与评价标准》2020年武汉建筑业协会推荐性标准T/WHCIA01-2020浙江省《智慧工地评价标准》2020年浙江省产品与工程标准化协会推荐性标准T/ZS0121-2020青岛市《智慧化工地评价标准》2021年青岛市建筑业协会团体推荐性标准T/QDCIA02-2021北京市《智慧工地评价标准》2021年北京市住房和城乡建设委员会推荐性标准DB11/T1946-2021《智慧工地评价标准》2023年中国通信工业协会推荐性标准T/CA011-20235.5.2智慧工地应用评价标准分析由于各工程项目所处的自然和社会环境的差异性，不同项目智慧工地的应用效果存在较大区别，对智慧工地应用效果进行评价，是智慧工地高质量发展的重要手段。受制于工程建设目标的不同，各参建主体对项目的智慧工地应用不尽相同‘各省市地方主管部门对智慧工地的应用政策上存在不同，智慧工地应用形式在不同地市不同项目上存在差别。智慧工地应用评价标准的地域分布分析。已发布智慧工地应用评价标准的城市主要分布在山东、浙江等沿海城市，武汉、重庆等长江流域城市以及北京等中心城市，这些区域均为经济发达的地区的城市。通过此现象可以得出，经济发达且人口密集的城市，建筑市场规模普遍较大，在建项目较多，建筑业管理水平整体较高，相应的建筑管理人员从业素质较高。同时，建筑管理科研水平较强，工程管理创新能力强，相比较经济欠发达地区，该区域智慧工地的投入有强大的经济基础。智慧工地应用评价标准的省市地域分布图见图5.1。图5.1智慧工地应用评价标准地域分布区5.6智慧工地方案设计5.6.1总体架构设计本工程智慧工地方案依托“BIM+物联网+AI