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文档简介
1、,数字化技术助力工程项目智能建造 中铁四局集团有限公司 2019年11月,01智能建造之理解,目 录,02 03 04,智能建造之探索 智能建造之阶段性实践成果 智能建造之重点研发方向,C,ONTENTS,01智能建造之理解,3,l什么是智能建造 一、智能建造的定义 新一代信息通信技术与建造技术融合,对工程建造体系中各个生产要素赋予新的能力,产生智能建造技术,逐步形成智能建造系统,催生出,信息化管理,大数 据,工厂化加工,的新的工程建造方式。 智能建造:充分应用BIM、物联网、移动通,物联 网,BIM GIS,互联 网,讯大数据、云计算、人工智能及虚拟现实等新一代信息通信技术,机器人等相关设备
2、,与建造过程深度融合,通过人机交互、感知、决策、执行和反馈,实现建设全过程的智能化。,动态监测,云计 算,自动化施工,4,l什么是智能建造 二、智能建造的特征 协同互动:更优质、更主动的交互,全面感知:对工程建设中 人、机、物、环境等关键要 素进行全面透彻的信息感知,,广泛、深度、安全可信的互联互通与互操作,全面的信息和资源共享 智能诊断:对感知的海量大数据,5,1,2,智能决策:基于数据驱动、模型驱动、知识驱动等方法,从海量数据中提出决策信息,信息存储、分析,形成对工程建设质量、安全、效率等指标的评判。,4,3,自主学习:积累大量数据和知识,不断迭代,以适应工程建设发展需求。,5,l什么是智
3、能建造 三、智能建造的系统架构 智能建造的本质是构建一套信息空间与物理空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系,解决铁路建造过程中的复杂性和不确定性问题,提高资源配置效率,实现资源优化。,实时分析 显性 数据,信息空间 硬 资源 优化,科学决策, 由局部智能,通过互联互通、综合集成,“赋能”越来越多,覆盖面越来越广,智能功能越来越强大,最终实现整体智能。,状态感知,隐性 数据,软,优化 数据,精准执行,物理空间,6,l什么是智能建造 四、智能建造的阶段划分 根据工程建设信息化、人工智能技术的,智慧 程度,智慧阶段,发展现状和智能技术本身的发展规律,从替代阶
4、段,智能程度不断系统化和升级的角度,可以 将工程智能建造的发展划分为三个阶段: 初级阶段(感知阶段) 中级阶段(替代阶段) 高级阶段(智慧阶段),感知阶段,时间 7,l什么是智能建造 四、智能建造的阶段划分 初级阶段:人们借助现代信息技术,起到扩大人的视野、扩展感知能力以及增强人的某部分技能的作用。在初级阶段,参建企业需积极探索以“云大物移智等新一代信息通信技术集成应用开始积累行业、企业和项目的大数据。但此时基于大数据的项目管理条件尚未具备。,BIM+GIS云计算物联网 移动互联网 大数据,人员机械工法环境物料,数据自动采集高效协同管理数据科学分析过程智慧预测,提高效率节约成本保障安全提升质量
5、,8,l什么是智能建造 四、智能建造的阶段划分 中级阶段:替代绝大多数的重复性体力劳动,还可以借助人工智能技替代人的脑力劳动,帮助以前无法完成或风险很大的工 作。 中级阶段,大部分企业和项目将广泛使用新一代信息技术和机器人等相关设备,积累丰富经验。 中级阶段,行业、企业和项目大数据积累已经具备一定规模,开始基于大数据的项目管理应用于工程实践。,9,l什么是智能建造 四、智能建造的阶段划分 高级阶段:将随着人工智能技术不断发展,大部分替代人在建筑生产过程和管理过程的参与,由一部“建造大脑”来指挥和管理智能机具、设备,完成整个建造过程。 高级阶段,技术上 以新一代信息技术为代表的先进技术的集成应用
6、已经普及;管理上通过应用高度集成的信息管理系统和基于大数据的深度学习等工具,对已发生的各类问题,有科学的决策和应对的方案。,海量历 史数据,l 地理信息 l 环境数据,l 设备信息 l 施工信息,l 人员信息,10,02智能建造之探索,11,l智能建造实践 我们做了什么?,智能建造-技术框架,决策层 业务层,人的活动事的发展物的变化 模型管理,多维度的智慧建造平台 过程资料,业务报表,生产指挥中心 数据曲线,数据集中业务分块指挥协同 大数据分析,基于BIM+物联网技术的智慧工地基于工业自动化+数字化的智慧生产,应用层,数字化网络化智能化,l智能建造实践 我们做了什么?,智能建造-系统研发 产品
7、结构,BIM技术应用智慧工地建设绿色施工, 工程建模及基础应用 BIM平台开发 基于BIM的工具软件开发 无人机实景建模技术应用, 物联网系统研发 智慧工地管理平台搭建 数字指挥系统研发 智慧梁场研发,绿色装备 资源再生利用技术预制装配式施工3D打印建造,13,03 智能建造之实践成果-智慧项目部建设研究,14,l目录,01 实施目标,02 研发思路 建设思路 总体框架 系统架构,03 平台搭建 项目级 公司级 生产指挥中心 指南,04 物联网模块研发 p 安全监测模块 深基坑安全监测 钢支撑轴力伺服系统 塔吊安全监测 智能配电箱 p 资源管理 人员管理 机械设备管理 p 环境管理 环境监测,
8、05 其他系统研发 数字指挥系统 混凝土调度系统 智慧梁场,15,l实施目标 l 系统集中管理,提高应用效率 集成现有的多个业务系统,实现单点登录,解决重复登录问题 l 数据自动采集,加强过程管控2 安全管理 人员管理 机械设备管理 进度管理 环境管理,1 实施目标,l 数据综合应用,辅助科学决策 数据直观呈现 数据智能分析 数据高效利用 3,16,01 实施目标,02 研发思路 建设思路 总体框架 系统架构,03 平台搭建 项目级 公司级 生产指挥中心 指南,04 物联网模块研发 p 安全监测模块 深基坑安全监测 钢支撑轴力伺服系统 塔吊安全监测 智能配电箱 p 资源管理 人员管理 机械设备
9、管理 p 环境管理 环境监测,05 其他系统研发 数字指挥系统 混凝土调度系统 智慧梁场,17,l建设思路,建设思路,聚焦施工现场一线生产活动,实现信息化技术与生产 过程深度融合 保证现场关键数据实时获取和共享,提高现场基于数 据的协同工作能力 追求数据的分析与预测能力,提高领导科学决策和智 慧预测能力 充分应用并集成软硬件技术,满足施工现场变化多端 的需求和环境,保证信息化系统的有效性和可行性,18,l系统架构,生产管理 系统,19,01 实施目标,02 研发思路 实施原则 总体框架 系统架构,03 平台搭建 项目级 公司级 生产指挥中心 指南,04 物联网模块研发 p 安全监测模块 深基坑
10、安全监测 钢支撑轴力伺服系统 塔吊安全监测 智能配电箱 p 资源管理 人员管理 机械设备管理 p 环境管理 环境监测,05 其他系统研发 数字指挥系统 混凝土调度系统 智慧梁场,20,l智慧工地管理平台【项目级】 在项目层面,建立统一的项目级智慧工地管理平台,将项目实际生产、安全监测和应用的各项数据集中、统一、关联和汇总到该平台上为项目日常办公、交班会议、管理分析、决策判断提供有力的信息化数据支撑和依据。 21,l智慧工地管理平台【企业级】 在企业层面,规范数据接口标准,以企业施工项目业务管理为目标,整合、分析、汇总各项目级智慧工地管理平台生产数据,形成以呈现企业各项目总体生产、营销、分布等信
11、息为对象的企业级信息化监管云平台,集中监管项目进度、产值完成情况。 22,l智慧工地管理平台【企业级】 在企业层面,规范数据接口标准,以企业施工项目业务管理为目标,整合、分析、汇总各项目级智慧工地管理平台生产数据,形成以呈现企业各项目总体生产、营销、分布等信息为对象的企业级信息化监管云平台,集中监管项目进度、产值完成情况。 23,l生产指挥中心 目前已在地铁、铁路、市政等工程领域,26个在建项目推广应用。 l 现场实时监控 l 生产指挥调度 l 数据动态展示,杭州地铁苏州地铁,苏锡常南部高速太湖隧道杭绍台铁路,24,l制度措施 编制了智慧项目部建设指南和智慧项目部技术应用指南,25,01 研发
12、背景 现状分析 研发目标,02 研发思路 实施原则 总体框架 系统架构,03 平台搭建 项目级 公司级 生产指挥中心 指南,04 物联网技术研发 p 安全监测模块 深基坑安全监测 钢支撑轴力伺服系统 塔吊安全监测 智能配电箱 p 资源管理 人员管理 机械设备管理 p 环境管理 环境监测,05 其他系统研发 进度管理模块 数字指挥系统 混凝土调度系统 智慧梁场,26,l安全监测模块 1、深基坑安全监测 系统是将结构监测与计算机、物联网等技术结合,实现对基坑的支护结构及周边环境监测数据的自动采集、实时传输、自动预警功能,人工测量:通过蓝牙与全站仪/电子水准仪关 联,将测量结果上传至平台。 自动测量
13、:通过监测传感器采集的数据,27,l安全监测模块 2、钢支撑轴力伺服系统 实时监测,低压自动补偿,高压自动报警 ; 轴力、位移双控,实时控制基坑变形; 监测信息主动反馈,有效避免突发事故。,主控台钢支撑伺服单元,28,l安全监测模块 3、塔吊自动监控,直观展示各项数据实时监控塔吊状态远程异地监控预警智能生成分析报警,29,l安全监测模块 4、智能配电箱,统一配电柜管理,减少人员巡检工作量 出现异常可及时远程控制配电柜断电 即时采集电表数据,进行用电量分析 手机APP端物联网采集,30,l资源管理模块 5、劳务人员管理 封闭式施工区域:采用门禁道闸配合人脸识别,自动采集人员信息 开放式施工区域:
14、采用智能安全帽,在平台地图中通过电子围栏设定施工范围,以安全帽模块中的定位功能实现开放式人员考勤 31,l资源管理模块 6、机械设备管理 对施工机械设备的油料消耗、运行状态、里程及轨迹实时监控,清晰反映和记录车辆运行全过程状态,北 斗,九轴姿态,数据后 台,工程现场,服务器/防火墙/数据库,LAN,油料监控,Internet,后台操 作终端,远程操 作终端,展示操 作终端,32,l环境管理模块 7、环境监测 对扬尘、PM2.5、PM10 、噪声、风速、温湿度等环境数据实时监测 手动或自动开启喷淋设备,当超过自动联动雾炮降尘设备,保证现场施工环境绿色环保,33,01 实施目标,02 研发思路 建
15、设思路 总体框架 系统架构,03 平台搭建 项目级 公司级 生产指挥中心 指南,04 物联网功能模块研发 p 安全监测模块 深基坑安全监测 钢支撑轴力伺服系统 塔吊安全监测 智能配电箱 p 资源管理 人员管理 机械设备管理 p 环境管理 环境监测,05 其他功能模块研发 进度管理模块 数字指挥系统 混凝土调度系统 智慧梁场,34,l进度管理模块 基于BIM+GIS的三维可视化进度管理,模型导出构件树 进度计划填报/导入、实际进度填报/导入 可视化展示 控制工程进度预警 实际进度情况验证 35,l数字指挥系统 以“加强信息沟通”为目的,通过集成智能语音引擎,实现指令快速定向发布、接受和审批,后台
16、大屏实时预警和监管指令完成情况,可与安全、质量系统深度集成,作为工作任务整改闭合的有效工具。 36,l混凝土生产调度指挥系统 明确地点、时间、工作量,减少配送差错 实时关注任务情况,方便现场管理, 掌握所有车辆状态,便于车辆调配 可自动统计、分析,为收方结算提供数据,37,l智慧梁场,智慧梁场管理系统,任务生产排程全过程信息管理数字孪生梁场数据价值挖掘,38,l智慧梁场 数字孪生梁场,基础数据标准化 通过预先维护系统基础数据,引用 并结合生产实际生成项目基础数据 。,生产排程智能化 结合工序模板、台座信息,实现生产任务智能排程,工序任务智能传递。,物料管控自动化 实现物资计划自动化生成、物资追
17、溯可视化展示、库存需求对比及时化预警。,生产过程可视化 结合物联网技术,进行身份管理,并结合数据采集,实现数字孪生。,PC端可视化移动端可视化39,l智慧梁场,按钢筋工程量清单翻样自动任务分发自动化加工,钢筋智能加工,钢筋模型实体,Text here Supporting text here. 优化套料,张吉怀铁路永定梁场项目部 钢筋加工中心看板,40,l应用案例 苏州地铁6号线 杭州地铁6号线二期,济南地铁R2号线6标项目 淮安东站综合客运枢纽工程,连徐铁路站前1标项目 新台项目,41,04智能建造之重点研发方向,42,l下一步重点研发方向 一、持续推进应用软件的研发 智能识图,通过图形检测
18、、图像分割等技术对专业图纸分析转化,实现自动算量资源配置,利用大数据、物联网等技术,实现人机料法环等资源的合理配置 征地拆迁,基于无人机实景模型实现征拆管理,43,l下一步重点研发方向 二、加大物联网技术的研发 传感器:全站仪、轴力计、应力计、应变计等 传感器采集内容: l地质参数:密实度、承载力、潮湿程度 l定位(地形)参数:高程、坐标 l空间参数:外形尺寸、间距、倾斜度 l图像参数:暴力扫描方式 l力学参数:应力、应变、荷载 l材料属性参数:导热率、弹性模量 目的:准确感知结构物、装备等空间、力学、 材料属性的数据,为下步判断及作业提供依 据。,深基坑监测 塔吊监测 桥梁监测,隧道变形监测 架桥机监测 无人机实景建模,44,l下一步重点研发方向 三、智能化施工机械装备研发,人机互动 远程操作、远程控制、远程指挥,两化融合的机械 减少人工干预与依赖,智能化的机械 自我识别、自我采 集、自我驱动、自我 学习、自我管理,45,l下一步重点研发方向 四、系统集成应用研究等支撑性技术研究 人力资源数据中心,用户,岗位角色权限,以组织机构为核心,驱动角色
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