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  • 土木工程的智能建造
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    2019-06-18 19:37:44

    一、引言

          自然语言处理(NLP)是计算机科学,人工智能,语言学关注计算机和人类(自然)语言之间的相互作用的领域。因此,自然语言处理是与人机交互的领域有关的。在自然语言处理面临很多挑战,包括自然语言理解,因此,自然语言处理涉及人机交互的面积。随着计算机科学的发展,人工智能也得到了飞速发展人工智能就是用计算机模拟人脑思维官能的科学,它分在功能上模拟人脑的专家系统技术和在物理机制上模拟人脑的神经网络系统两部分。将人工智能应用于土木工程中是最近几十年的事因为土木工程中的大量问题并非仅仅依靠优化和计算就能解决的,常常需要专家们从多目标进行综合分析决策,这样就特别需要专家的经验、知识和感应。因此,深入研究人工智能 及其在土木工程中的应用具有重要现实意义,而这对实现土木工程的智能建造同样具有深远意义。虽然现在无法完全实现智能建造,但是我们可以根据实际一下展望。

    二、人工智能在土木工程中的应用展望

    1、前期图纸设计

          通常情况下,这里所指的图纸有两种类型,一种是注重设计意念、表现整体设计意图和主要设计要点的建筑方案,不需要体现太多的细节,一种是讲究细节的建筑施工图,其中包括每一个必要的细部尺寸、做法大样、施工说明等,用来表示房屋的规划位置、外部造型、内部布置、内外装修、细部构造、固定设施及施工要求等。通过大量建筑方案数据对相关机器学习算法进行训练之后,对于建筑方案的创作,AI系统应当有了一个准确的概念。再然后,只要客户对着系统准确描述自己的要求,AI就可以生成多种方案以便客户选择。当然,面对那么一些非常注重“标新立异”的客户,AI有时或许并不能完美应对。此时,人类设计师就得出场,而AI系统则退居二线,以助手的身份根据设计师的语音命令进行作画或修改。此外,依据快速的数据计算分析能力以及明察秋毫的计算机视觉系统,在建筑施工图的细节标注方面,想必人工智能系统可以做的比人类好得多。并且,利用大数据,人工智能系统也可以快速列出施工要求,而如果人类有一些额外的要求的话,人工智能也可以通过语音识别进行补充。

    2、中期工程施工

          在图纸完成之后,接下来要做的就是材料选购、现场施工,在这方面,人工智能有着很大的用武之地。首先,在材料选购方面,“偷工减料”是一个留存已久的弊病。一般情况下,有经验的人会通过观看或敲打来对材质进行判断,但是,这里容易有一个弊端,有些厂家会将上品和次品相混合,而这是很难辨识的。在这方面,人们可以通过超声波检测器和计算机视觉解决,在机械臂将建材装运上车的过程中,通过车上的超声波检测器,可以对建材的表面和内部质量进行检查,再借助计算机视觉,人们就不必担心建材数量上的缺少。在所有建材装载上车之后,无人驾驶汽车就会带着这些建材安全到达施工现场。在施工进程中,最讲究的就数效率和安全。在效率方面,经过大数据的计算,AI系统可以对地形、地段进行完整的分析,以找出最佳地点。而在施工现场,一些工种完全可以让机器人来代替,比如说根据强大的数据计算能力,再辅以计算机视觉系统,无人驾驶打桩车的AI系统可以就准确无误的按照图纸定的位置进行打桩。相比于人类慢慢的进行环境考察、距离测量等,人工智能的“快速”占有明显的优势。在施工现场,“安全问题”是一个重中之重,然而,除了相关部门的检查之外,大多开发商很容易就会忽视这一方面。其实,最安全的方法就是每天对建筑设施进行检查,不过,鉴于施工设施之多以及人类自身的原因,这是一件相当费时费力的事情。既然如此费时费力,拥有高效率行动力的人工智能就成了一个不错的选项。在无人机和一些具备攀爬能力的小型机器人身上搭载计算机视觉系统以及相关技术,将扫描到的图像立体化,并与相关模型进行对比,从而发现其中的安全隐患。在确定之后,通过物联网告知攀爬机器人具体方位,从而快速修复。而在夜间,巡逻无人机和保安机器人也会轮番上岗值班,确保施工现场的财产安全。另外,虽然到时候的工人会被机器人所取代,但安全检查也是不可缺少的,毕竟机器维修费也是需要一笔钱的。

    3、后期工程维护

          一栋建筑完成后,就该到最后的成果验收了。在这方面,除了房子的质量,装修风格等也包括其中。虽然最后的决策最好是由客户来进行,不过,这并不代表客户必须到场。在机器人去现场验收之前,客户可以提前以简单的表述在系统中输入自己的验收要求。当机器人到达现场,第一步是通过激光雷达将周围的一切以3D的形式呈现在系统中,与原有模型进行对比,以找出其中的问题。另外,其还将通过超声波对地板厚度等进行检测,全方面保证房子的安全和质量。然后,在客户提前输入的要求之上,通过对计算机视觉扫描的结果进行分析,AI系统会分别对装修、家具的材质、风格进行对比,看是否符合客户的要求。之后,通过通讯系统,机器人会联系客户,实时传送现场画面,让客户对整体作一个判定。这时候,机器人就是一个通讯介质,开发商将通过机器人与客户进行直接的交流。此外,在验收过后的维护方面,可以由无人机和机器人来代替,从内到外、从上到下的对房子进行检修和维护。

    四、结语

          人工智能在土木工程领域的研究和应用仍处于起步阶段,未来具有很大的发展空间。随着人工智能发展未来将出现“自动人工智能科学家”和“自动人工智能工 程师”,并具备创建理论、定理和设计能力。为使人工智能理论与技术更好的应用于土木工程,推动智 能土木工程学科的发展,需要在以下方面进行系统 的科学研究和技术研发:

       (1)结合土木工程学科特点,建立土木工程 的人工智能理论体系。

       (2)采用深度学习等理论深入挖掘结构健康 监测、检测、试验、数值模拟等大数据,发展土木 工程大数据挖掘的人工智能方法。

       (3)基于人工智能理论的城市智能规划、结 构智能设计、智能建造、智能养维护、智能防灾等 相关的软件和硬件装备。

          人工智能与土木工程的全寿命周期深入融合,将推动我国的土木工程进一步向安全、长寿、绿色、高效、智能的可持续方向发展。而土木工程的智能建造终有一天会成为现实的。

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    本文导读:

    本文主要讲述建筑工业化-智能建造的意义与内涵,以及基于桥梁领域(公路装配式桥梁和超大跨径桥梁),介绍如何结合BIM技术、工厂数控设备、信息化平台实现桥梁建造过程中的钢结构智能建造应用。主要内容包括钢结构BIM技术基础应用(包括深化设计、模型出量、工艺交底、三维校检、数字预拼),其次基于模型数据和数控设备实现钢结构数字加工应用(NC数字程序、自动套料、数控加工),基于平台实现可视化生产协同管理,应用效益总结,最后展望未来的应用场景。

    在进入正文之前,首先谈谈对建筑工业化-装配式智能建造的理解:

    其内涵是通过BIM、工业互联网、物联网将生产装配构件的原材料、机械设备、施工人员、工序、质量、安全、进 度等要素紧密连接和深度融合,建立数字工厂,通过三全管理(全方位、全要素、全过程)和两化生产(自动化、 智能化),实现装配式构件工业化生产,降低成本,提高质量,增加效率。

    其次聊聊国家政策:

    国家在政策上也是大力支持智能建造技术的应用,加快推进我国建筑行业工业化进程,

    2016 工信部与财务部联合发文《智能制造发 展规划》;
    2018 工信部与国家标准委员会联合发文《国 家智能制造标准体系建设指南》;
    2020 国家九部委发文《关于加快新型建筑工 业化发展的若干意见》,提出以智能建造技术 为核心,实现我国新型建筑工业化;
    2020 十三部门联合发文《推动智能建造与建 筑工 业化的协同发展指导意见》,提出要形 成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运 营等全产业链融合一体的智能建造产业体系, 到2035年迈入智能建造世界强国。


    以下是本方案全文

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  • 新城建智能建造讲解及答疑1015,仅供学习!
  • 智能建造系统基础理论与体系结构.pdf
  • 2021智能建造创新应用实践.pdf
  • 数字孪生技术与工程实践 第5章 基于数字孪生的智能建造与智慧城市.pdf
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    到2025年,我国智能建造与建筑工业化协同发展的政策体系和产业体系基本建立,建筑工业化、数字化、智能化水平显著提高,建筑产业互联网平台初步建立,产业基础、技术装备、科技创新能力以及建筑安全质量水平全面提升,劳动生产率明显提高,能源资源消耗及污染排放大幅下降,环境保护效应显著。推动形成一批智能建造龙头企业,引领并带动广大中小企业向智能建造转型升级,打造“中国建造”升级版。

    到2035年,我国智能建造与建筑工业化协同发展取得显著进展,企业创新能力大幅提升,产业整体优势明显增强,“中国建造”核心竞争力世界领先,建筑工业化全面实现,迈入智能建造世界强国行列。

    在这里插入图片描述
    (一)加快建筑工业化升级

    大力发展装配式建筑,推动建立以标准部品为基础的专业化、规模化、信息化生产体系。加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展,在建造全过程加大建筑信息模型(BIM)、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用。

    (二)加强技术创新

    加强技术攻关,推动智能建造和建筑工业化基础共性技术和关键核心技术研发、转移扩散和商业化应用,加快突破部品部件现代工艺制造、智能控制和优化、新型传感感知、工程质量检测监测、数据采集与分析、故障诊断与维护、专用软件等一批核心技术。

    (三)提升信息化水平

    推进数字化设计体系建设,统筹建筑结构、机电设备、部品部件、装配施工、装饰装修,推行一体化集成设计。积极应用自主可控的BIM技术,加快构建数字设计基础平台和集成系统,实现设计、工艺、制造协同。

    (四)培育产业体系

    探索适用于智能建造与建筑工业化协同发展的新型组织方式、流程和管理模式。加快培育具有智能建造系统解决方案能力的工程总承包企业,统筹建造活动全产业链,推动企业以多种形式紧密合作、协同创新,逐步形成以工程总承包企业为核心、相关领先企业深度参与的开放型产业体系。

    (五)积极推行绿色建造

    实行工程建设项目全生命周期内的绿色建造,以节约资源、保护环境为核心,通过智能建造与建筑工业化协同发展,提高资源利用效率,减少建筑垃圾的产生,大幅降低能耗、物耗和水耗水平。推动建立建筑业绿色供应链,推行循环生产方式,提高建筑垃圾的综合利用水平。

    (六)开放拓展应用场景

    加强智能建造及建筑工业化应用场景建设,推动科技成果转化、重大产品集成创新和示范应用。发挥重点项目以及大型项目示范引领作用,加大应用推广力度,拓宽各类技术的应用范围,初步形成集研发设计、数据训练、中试应用、科技金融于一体的综合应用模式。

    (七)创新行业监管与服务模式

    推动各地加快研发适用于政府服务和决策的信息系统,探索建立大数据辅助科学决策和市场监管的机制,完善数字化成果交付、审查和存档管理体系。

    乐筑科技成立于2015年,立足于解决建筑行业数字化发展难题。经过5年行业深耕、走访了解近千家企业,利用IOT、大数据、云计算、区块链等技术研发出乐筑APP。

    通过云采购、云工地、云协同、云社区四大模块联合作用,对建筑产业链上全要素信息进行采集、汇报和分析,优化建筑行业全要素资源配置,促进全产业链协同发展,建立数字建筑生态体系,推动建筑产业向工业化、数字化、智能化变革,真正帮助建筑行业实现数字化转型。

    智慧工地:http://www.lezhu.shop

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    新闻来源:各个网站平台综合整理

    图片来源:网络

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