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1、智能建造 物联网技术在工程建造中的应用与展望,Page 2,内容提纲,物联网技术介绍,基于物联网技术施工自动定位与跟踪技术,物联网技术在施工进度监控管理中的应用,物联网技术在施工安全监控管理中的应用,1,2,3,4,5,6,基于BIM核心的物联网技术应用发展,物联网技术在施工项目控制挣值分析方法的应用,物联网概念的发展,2009年2月24日,2009年8月7日,南京移动,2005年11月17日,-美国人首次提出物联网概念，并提出物联网的最初愿景：任何物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。,国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网，报告指出，无所不在的“物联网”通
2、信时代即将来临。,2009年IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。IBM希望“智慧的地球”策略能掀起了“互联网”浪潮之后的又一次科技革命。,温家宝总理在视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心时希望加快推进传感网发展，尽快建立中国的传感信息中心。,坂村健,马克威瑟,比尔盖茨,奥巴马,温家宝,物联网的定义,物联网来势迅猛，前景美好，但概念宽泛，认识迥异，尚无较为准确而贴切的学术定义。,把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。,物联网的应用举例一：智能公共交通系统,6,被誉为“武汉公交神器”的智能公交，不仅可以查询公交车路线和站点信息，还能查询到离自己
3、最近的一辆公交车离站台的距离，以便乘客根据公交动态选择合适的线路和交通工具3，不用在公交站耽误时间，也不用为赶不上最近的一班车而懊恼，甚至不用担心错过末班车而苦恼。该软件将公交调度系统、网络公交出行查询、公交GPS到站信息发布系统三大资源有效的进行整合利用，用户只需使用手机下载安装，就可以通过软件实时查询公交车辆动态、线路、站点及换乘信息。4这一产品的应用已经在国内部分城市推行，据反馈信息报告，大部分市民对该产品给予肯定态度。,最新版本：安卓3.0.2，苹果3.0.3,物联网的应用举例二：车辆门禁系统,Nike+智能运动鞋通过嵌入鞋内的感知设备采集跑步数据；通过IPod接收、存储并转发数据；通
4、过Nike+网站备份、分析数据，设置目标，并能够与朋友分享成绩。,物联网的应用举例三：健康与健身,9,物联网管理平台,移动POS,金融,供应链,智能运输,工业自动化,智能建筑,消防,公共安全,环境保护,气象,数字化医疗,遥感勘测,军事,农业,林业,水务,电力,煤炭,石化,物流、零售、自动服务,设备、安全、节能,生产、安全、防灾、水电油气,防火、勘察、报警,污染检测、报警,水质、水量、污染、安全,大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪,抄表、监控、节能,设备、临床、辅助诊断、病程,险情、油井、运输、管线,联动、消防栓、定位、调度,照明、信号、应急、灾害、识别,大地勘测、森林、地震、海洋,侦查、监控、定位、
5、评估,降水、防洪、远程设备,交易、订单、跟踪、识别,通风、瓦斯、救灾定位,库存、车队、监控、导航、识别、货物,电子支付、实时信息,物联网的全方位应用,世界主要国家的物联网战略,物联网作为新兴战略性产业引起各国关注,物联网产业是后金融危机时代经济发展的接续产业和战略性新兴产业，潜力大、成长快、带动力强、附加值高。加快实现传感网技术突破和产业发展，增强经济可持续发展能力和可持续竞争力，对进一步提升我国国际经济地位具有重要意义。,物联网的发展实用意义,物联网理念的核心叫做感、传、知、控，从而实现人与人，人与物，物与物间的有机联系。,实现对工程建造过程中的“智能化”管控,Page 13,内容提纲,物联
6、网技术介绍,基于物联网技术的施工自动定位与跟踪技术,物联网技术在施工进度监控管理中的应用,物联网技术在施工安全监控管理中的应用,1,2,3,4,5,6,基于BIM核心的物联网技术应用发展,物联网技术在施工项目控制挣值分析方法的应用,物联网在工程建造中的应用背景,物联网在工程建造中的应用背景,施工阶段是一个长期而复杂的生产过程 参与单位众多 生产要素参与管理要素众多 露天工作易受多种因素与周围环境影响 基于经验规划和执行项目工作 采用人工搜集数据信息并监控管理 项目管理工作纷繁交错，管理人员不堪其苦,将自动化定位跟踪技术引入施工监控管理领域,并且针对多种不同自动化定位跟踪技术的属性特点和不同领域
7、的需求,为决策者的技术选择提供决策支持,也为施工项目的参与者提供科学的监控管理方法。运用物联网技术进行智能建造的第一步。,施工自动化定位跟踪技术的应用领域,计划执行检查纠偏,施工自动化定位跟踪技术的应用领域,将自动化定位跟踪技术引入施工监控管理领域,并且针对多种不同自动化定位跟踪技术的属性特点和不同领域的需求,为决策者的技术选择提供决策支持,也为施工项目的参与者提供科学的监控管理方法。,施工自动化定位跟踪技术的应用领域,将自动化定位跟踪技术引入施工监控管理领域,并且针对多种不同自动化定位跟踪技术的属性特点和不同领域的需求,为决策者的技术选择提供决策支持,也为施工项目的参与者提供科学的监控管理方
8、法。,结合BIM，云计算技术的综合应用,管理经验的汇聚与重建不仅来自于人的记忆（脑海），而且还有完整施工动态记录（云平台），并通过BIM技术进行影像展示和传递。,物联网的关键技术,新型高速计算,网络和通信,传感和识别,物联网,传感器二维码/RFID短距离无线通信嵌入式智能,下一代互联网/IPv6高速光通信Wifi/WAPI3G移动通信卫星通信/定位系统,云计算,微型传感器,AP,家庭网络,PAN,CDMA 1X/EVDO 蜂窝网,3/28/2023,21,“有了无线识别（RFID）技术，还需要管家吗？”,胡锦涛,2006-04-18美国西雅图微软“未来之家”,施工自动化定位跟踪技术RFID,3
9、/28/2023,22,解读RFID,RFID(Radio Frequency Identification)射频识别RFID标签俗称电子标签，也称应答器（tag,transponder,responder），阅读器不仅可以读出存放的信息，而且可以对其进行写入，读写过程是通过双方之间的无线通信来实现的。,3/28/2023,23,RFID的应用,RFID的应用第二代身份证,3/28/2023,24,RFID射频识别的应用系统构架,1、最简单的应用系统只有单个阅读器，它一次对一个应答器进行操作，如公交汽车上的票务操作。2、较复杂的应用需要一个阅读器可同时对多个应答器进行操作，即要具有防碰撞（亦称
10、防冲突）的能力。3、更复杂的应用系统要解决阅读器的高层处理问题，包括多阅读器的网络连接。,施工自动化定位跟踪技术barcode,近来,条形码技术也逐渐被应用于土木建筑业,比如可以应用于施工现场建筑材料的跟踪,方便管理者加强对材料的管理,减少浪费还可以用条形码制成施工人员的工作卡,方便对现场工作人员的控制和管理。,二维码与RFID对比分析表,条形码相对RFID显然不够“高大上”,地理信息系统GIS,地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。,G
11、IS能够提供的，远远不只是地图可视化和简单的查询和定位。GIS更加强大和本质的部分，在于可以对相同空间范围内各种不同因素之间的内在关系进行发掘和分析。通过空间分析，可以帮助我们寻找到这些不同的因素之间的内在联系，从而帮助我们更好地认识其规律和现象后面更深层的原因。,空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。,GIS在物联网中的地位与作用,城市路桥工程 市政工程,蓝牙,在建筑施工领域中,目前蓝牙技术应用最好的是将现场监控管理设备与主机进行无线连接,将各种实时定位跟踪数据即时传送到主机,最终逐步取代为现场施
12、工带来极大不便的有线电缆、数据线等。,“蓝牙”（Bluetooth）一词是一位丹麦国王的名字，在10世纪他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。,用“蓝牙”他的名字来命名这种短距离无线通信的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。通过这种技术，可以将电子装置彼此通过无线连接起来，省去了传统的电线。,UWB“超宽带技术”,UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。,技术可以被广泛地引入施工管理中,用于工
13、作区域安全的管理,比如定位跟踪施工工人,当工人处于危险地带可以激活警报,还可以用于施工现场数据的处理、交流以及施工现场搜索营救工作等。,ZigBee“紫蜂”,ZigBee，也称“紫蜂”,它是低能耗的无线通信技术。该的起源和发展是建立在蓝牙技术大功耗、复杂、传输距离近以及组网规模小等缺陷的基础之上,所以技术在性能方面相较于蓝牙技术有很大的改进和提高,而且还有不少自己新的特征表现。,在建筑施工领域,基于无线感应网络和接收信号强度指示定位的方法在处理现场建筑材料跟踪问题上最有发展前途,可以适合野外监控、建筑监测、现场监管等。,四种无线网络技术的参数对比如表,Page 33,内容提纲,物联网技术介绍,
14、基于物联网技术施工自动定位与跟踪技术,物联网技术在施工进度监控管理中的应用,物联网技术在施工项目控制挣值分析方法的应用,物联网技术在施工安全监控管理中的应用,1,2,3,4,5,6,基于BIM核心的物联网技术应用发展,物联网技术在施工管理中的应用,基于RFID技术的钢构件施工进度监测系统,让管理更轻松更有效率,物联网技术在施工管理中的应用,系统的总体方案设计 基于的钢构件进度监测系统吸收了自动识别技术和进度管理技术的优点,通过在工地现场建立系统,实时采集钢构件施工进度数据,然后运用相关进度控制技术对原始数据进行处理,形成进度监测报告。因此,该系统应实现的功能包括施工现场进度数据的实时采集、原始
15、数据的处理、进度监测报告的输出。,实时采集模块 一般来说,可设置四个时间采集点,包括钢构件进场时间、钢构件进场验收时间,钢构件施工开始时间和施工结束时间。每个时间点的采集记录都会在数据库内以表的形式储存。,物联网技术在施工管理中的应用,编号为001的阅读器采集进场时间,编号为002的阅读器采集施工进场验收时间,编号为003的阅读器采集施工开始时间,编号为004的阅读器采集施工结束时间。,材料进场管控,物联网技术在施工管理中的应用,材料检验管控,工程进度管控,物联网技术在施工管理中的应用,基于RFID技术的钢构件监测系统,物联网技术在施工管理中的应用,钢构件实施查询进度图对比分析S曲线对比分析进
16、度报告生成,基于的钢构件进度监测系统开发分析,案例实施展示,案例实施展示,工程进度计划控制对象主要为钢柱、钢梁、吊车梁。本项目在进度计划制定方案中,将支撑的施工时间分配给钢构件的施工时间,例如,所有柱间支撑的施工时间平均分配到每个钢柱的施工时间中。根据工程图纸、工期目标、钢构件编码规则以及对每个钢构件的持续工作时间推算,可以得出本工程钢柱、钢梁和吊车梁的编码以及施工计划表。,案例实施展示,钢柱的编码及施工计划表,案例实施展示,钢柱施工实施情况表,注意：以上信息由RFID自动采集处理,计划,实施,物联网智能建造系统自动生成的对比图表。,从横道图中可以看出,截止到某年一月八日时,具体的某一编号钢柱
17、实际进度比计划进度慢了个0.5个工作日。,案例实施展示,案例实施展示,请注意这是每一个钢柱的偏差数据，其他构件的施工进度监测亦可同此。,若人工处理不可想象,基于RFID的钢构件施工进度监测系统效用分析,让管理更轻松更有效率,Page 50,内容提纲,物联网技术介绍,基于物联网技术施工自动定位与跟踪技术,物联网技术在施工进度监控管理中的应用,物联网技术在施工项目控制挣值分析方法的应用,物联网技术在施工安全监控管理中的应用,1,2,3,4,5,6,基于BIM核心的物联网技术应用发展,物联网技术在施工管理中的应用,基于RFID技术的工程项目控制挣值分析方法,实现“精益”化管理,物联网技术在施工管理中
18、的应用,项目管理的精益化“精”代表少投入、少消耗资源、少花时间、高质量，尤其是要减少不可再生资源的投入和耗费；“益”代表多产出经济效益，实现企业升级的目标。,所谓的精益思想，不仅要关注消除浪费，同时还以创造价值为目标做正确的事。归纳起来，精益思想就是在创造价值的目标下不断地消除浪费。企业在全球化的背景下正面临着日益激烈的竞争形势，对企业进行精益改革己成为一个发展趋势。,“少”与“多”,工程项目结构-WBS,项目结构图Project Diagram或者WBS-work breakdown structure,项目管理的精细化程度与项目结构划分的精细化程度密切相关,案例实施展示,赢得值法（Earn
19、ed value anagement,EVM）是一种能全面衡量工程进度、成本状况的整体方法，其基本要素是用货币量代替工程量来测量工程的进度，它不以投入资金的多少来反映工程的进展，而是以资金已经转化为工程成果的量来衡量，是一种完整和有效的工程项目监控指标和方法。,已完工作预算费用BCWP计划工作预算费用BCWS已完成工作实际费用ACWP,费用偏差 CV 进度偏差 SV费用绩效指数 CPI进度绩效指数 SPI,案例实施展示,传统挣值法在评价与分析问题时，注重于对项目整体的分析。具体来说，项目整体表现的正常状态并不代表项目局部的正常状态，对于各个子项目而言，其项目运行状态的优劣无法获知。因此，传统挣
20、值法由于太过注重整体分析而忽视了对于项目局部的监控。,传统挣值法的主要不足之处,这并非挣值法的不足,事关WBS的细化程度,案例实施展示,1、将项目结构WBS不断细化，甚至细化到工序(WP)2、基于进一步细化的项目结构确定计划参数3、通过RFID技术对人员、材料、设备的监控来实现对的监控。,基于该体系，实现对WPS屮最底层的监控，从而获得各层WBS级的三指标数据，达到对项目局部精细化管理与控制。,案例实施展示,在国内外的文献中，将RFID技术用于钢结构安装的研究己经逐渐成熟;由于现阶段，RFID技术成本较高，而钢结构单件价值较高，因此RFID成本可以不予过多考虑;钢结构安装项目与其他工程项目管理
21、比较较为简单，易于对RFID技术嵌入项目管理方法中的初步探讨。,案例实施展示,案例实施展示,案例实施展示,物联网技术在施工管理中的应用,柱PV值即计划工作预算费用BCWS,物联网技术在施工管理中的应用,梁PV计划工作预算费用BCWS,案例实施展示,基于RFID技术获取数据的WP实际完成工作量情况统计表,物联网技术在施工管理中的应用,EV值即已完工作预算费用BCWS,物联网技术在施工管理中的应用,AC值即已完工作实际费用BCWS,物联网技术在施工管理中的应用,应用传统挣值法分析,从整体分析来看，传统挣值法反映的是一个不错的评价结果，CV0说明成本有结余，而且实际进度比计划要提前，从传统挣值法对项
22、目进行评价可以得出钢构件安装项目进行的较为顺利。,物联网技术在施工管理中的应用,应用嵌入技术的挣值法进行分析,这与传统挣值法分析又有何不同？,物联网技术在施工管理中的应用,物联网技术在施工管理中的应用,物联网技术在施工管理中的应用,物联网技术在施工管理中的应用,CPI费用绩效指数,CV费用偏差,物联网技术在施工管理中的应用,SPI进度绩效指数,SV进度偏差,物联网技术在施工管理中的应用,传统挣得值法无法将检测点细化到天，这是一件相当耗费人力财力的事情,而对于嵌入RFID技术的挣值法而言，项目管理人员可以实时监控各级项目WBS的执行情况，而这个过程是无需耗费时间与人力的，并且不存在数据获取失误的
23、情况，这源于RFID技术数据获取速度是人工获取的100倍。,物联网技术在施工管理中的应用,物联网技术在施工管理中的应用,物联网技术在施工管理中的应用,这不正是传说中的“实时纠偏，动态管理”吗,实现“精益”化管理,Page 77,内容提纲,物联网技术介绍,基于物联网技术施工自动定位与跟踪技术,物联网技术在施工进度监控管理中的应用,物联网技术在施工项目控制挣值分析方法的应用,物联网技术在施工安全监控管理中的应用,1,2,3,4,5,6,基于BIM核心的物联网技术应用发展,物联网技术在施工管理中的应用,基于RFID技术的外脚手架安全实时监测与预警,物联网技术在施工管理中的应用,外脚手架实时监测功能主
24、要包括两个方面的内容，一是外脚手架搭设、验收、日常使用和拆除过程中的安全检查，另一个是基于智能感知技术的外脚手架日常安全智能监测。外脚手架的实时监测流程如图 3-1 所示。,采用 RFID 和无线传感器网络技术，在关键控制点布置传感器，监测各控制点的状态信息，如垂直度、位移、荷载、应力等，然后将监控信息发送到“安全分析与预警”模块进行安全分析。在此，RFID 给每个传感器提供了一个 ID，包括传感器的监测项目、生产厂家等，在某个传感器监测的项目发生异常情况时，安全管理人员可以拿着手持读写器很方便的找到出现异常的位置，及时地采取相应措施。,物联网技术在施工管理中的应用,悬挑脚手架支撑钢梁监测,物
25、联网技术在施工管理中的应用,悬挑脚手架外架整体监测,物联网技术在施工管理中的应用,脚手架连墙件监测,Page 85,内容提纲,物联网技术介绍,基于物联网技术施工自动定位与跟踪技术,物联网技术在施工进度监控管理中的应用,物联网技术在施工项目控制挣值分析方法的应用,物联网技术在施工安全监控管理中的应用,1,2,3,4,5,6,基于BIM核心的物联网技术应用发展,物联网技术在施工管理中的应用,基于BIM核心的物联网技术应用发展XD,智能建造与智能化管理的实现之途径,物联网技术在施工管理中的应用,BIM（Building Information Modeling）,依据Autodesk公司的定义概括说
26、来:BIM是在项目生命周期内生产和管理建筑数据的过程。,物联网技术在施工管理中的应用,2012年9月15日，中国建筑学会工程管理研究分会开幕式结束后，丁烈云校长第一个上台做报告，报告题为BIM应用：从3D到nD。,3D的价值可以简单归纳成两句话：做功能好的建筑；做没有错的建筑,4D是3D加上项目发展的时间，用来研究可建性（可施工性）、施工计划安排以及优化任务和下一层分包商的工作顺序的。因此对4D的价值归纳为“做没有意外的施工”。,5D是基于BIM 3D的造价控 制，工程预算起始于巨量和繁琐的工程量统计，有了BIM模型信息，工程预算将在整个设计施工的所有变化过程中实现实时和精确。5D的价值定义一
27、句话是“做精细化的预算”,物联网技术在施工管理中的应用,建设项目中BIM14与RFID结合运用的情况比较,物联网技术在施工管理中的应用,装配式建筑全寿命周期中BIM和RFID应用框架体系,在装配式建筑的施工阶段，BIM与RFID可以发挥较大作用的有两个方面:一是构件存储管理，另一个方面是工程的进度控制。,物联网技术在施工管理中的应用,RFID与BIM结合应用流程图,物联网技术在施工管理中的应用,RFID采集数据自动导入到BIM,物联网技术在施工管理中的应用,1,2,3,4,5,6,请注意：这不是“这不是”虚拟建造”，是根据RFID数据提供的“实时建造”进度记录与展示。,物联网技术在施工管理中的应用,在装配式建筑的施工过程中，通过RFID和BIM将设计、构件生产、营造施工各阶段紧密的联系起来，不但解决了信息创建、管理、传递的问题，而且BIM模型、三维图纸、装配模拟、采购制造运输存放安装的全程跟踪等手段为工业化建造方法的普及也奠定了坚实的基础,对于实现建筑工业化有极大的推动作.,物联网技术在施工管理中的应用,
