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智能建造技术专业 智能建造的技术体系包括

智能建造技术专业

一、专业概括

智能建造技术专业教育部2020年新增专业,是为了适应国家战略需求和建筑业转型升级,将建筑施工与电子信息、机械自动化、工程管理等技术相互融通发展的新工科专业。我校智能建造技术专业由原建设项目信息化管理(BIM)专业调整建立。主要培养学生能够应用现代化技术手段,替代传统的施工与管理技术,进行智能测绘、智能设计、智能施工和智能运维管理。

智能测绘、智能设计、智能施工和智能运维管理与传统的施工与管理技术对比。

广东博鼎建筑科技有限公司展示的智慧施工过程。

二、培养目标

培养思想政治坚定、德技并修、全面发展,具有一定的科学文化水平、良好的职业道德和工匠精神,掌握建筑、结构建模以及机电综合检查等专业技术技能,主要培养学生能够应用现代化技术手段,替代传统的施工与管理技术,进行智能测绘、智能设计、智能施工和智能运维管理,能够从事智能建造技术等工作的高素质劳动者和技术技能人才。

三、主干课程

专业按照目前建筑业对智能建造技术的需求开设了《Revit应用》、《BIM应用》、《建筑识图与构造》、《工程测量》、《建筑CAD》等多门线上开放课,同时还开设了《智能建筑设备》、《智能施工》、《智能项目管理》等智能课程确定了以《混凝土结构平法识图》《revit应用》、《智能施工技术》、《智能建筑设备》和《BIM应用》为专业核心课程。

四、师资队伍

本专业现有“双师型”教师5名,全部拥有BIM培训师资格,高级职称2人,有2位教师为省公共资源交易平台评标专家,主持省级课题2项、校级课题4项,出版教材1部,发表专业论文多篇。

五、实习、实训条件

校内有智能建造等3个设备先进、功能齐全的理实一体化实训室。与原合作企业中建二局、中国铁建、龙建路桥等正在共同进行升级转型。同时,与碧桂园集团、青岛信达公司、黑龙江筑友等智能建造企业达成校企合作意向。

 

 

学生在中建二局工作

学生中铁建二十二局工作

学生在中铁建大桥局工作

学生在龙建路桥工作

 

 

学生在青岛信达工作

学生在黑龙江筑友工作

六、就业前景

本专业主要面向智能化系统集成公司、建筑公司、建筑安装工程公司、安防工程公司、建设监理公司、建筑设计公司(院)及其他相关企事业单位、大型企业等。主要就业岗位:智能化工程技术员(电气智能工程师,电气工程师)、施工员(建造师)、资料员、监理员/工程师、造价员/工程师、质检员、安全员、物业管理员等。据行业预测,智能建造技术人员缺口每年将大于100万。

七、资格证书

“1+X”建筑信息模型证书、BIM技术员证书、BIM建模员证书、建筑CAD中级证书、职业岗位证书(施工员、安全员、资料员、工程测量员)等。

我国铁路隧道智能建造技术体系及展望

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智能铁路是现代新技术在铁路领域的综合应用,是铁路运输发展的必然方向。浩吉铁路、郑万铁路、京张铁路等线路隧道工程一定程度上实现了智能建造理念在铁路隧道工程领域的应用。隧道智能建造作为智能铁路有机组成部分,代表了未来隧道修建技术的发展方向。

隧道智能建造是在智能系统顶层设计基础上的单一专业延伸实践,也是工程建造领域的发展方向,是新形势下铁路工程建设发展的必然趋势。现基于我国隧道建造技术的发展沿革,对我国铁路隧道智能建造的概念、核心、体系架构、关键技术和发展趋势进行阐述。

建造方法沿革

我国铁路隧道建造技术共经历技术起步、初步发展、快速发展和引领世界4个阶段。设计、建造工艺工法、新技术应用不断迭代发展。

早期建造方法

1900年前我国铁路隧道都由外国人主持修建,标准较低。1908年,詹天佑亲自规划和督造建成京张铁路八达岭隧道开通,是我国自行修建的第1座越岭铁路隧道。

1911—1949年,我国在7000km的铁路线上建成总长100km的370余座铁路隧道。

新中国成立前,设计方法多采用图解法计算衬砌内力,未考虑地层弹性约束,衬砌计算按容许应力校核衬砌截面的抗拉与抗压强度。

图解法计算衬砌内力

施工方法采用人工开挖、木支撑,永久衬砌则用砖、石或混凝土,作业断面小、施工危险性高,效率低。

新中国成立初期至20世纪60年代,隧道设计依据前苏联的普氏地层压力理论进行内力计算。

普氏地层压力理论计算模型

20世纪50年代中期,隧道施工工序及衬砌支护方式采用上下导坑先拱后墙法,对一些围岩较完整的隧道采用漏斗棚架先墙后拱法。

上下导坑先拱后墙法

漏斗棚架先墙后拱法

1956年,我国自行设计和建造的宝成铁路建成通车,全线隧道304座,施工中克服了线路地形复杂、运输不便和施工干扰等困难,显示出我国该时期的施工技术水平。

新技术应用方面,50年代后期开始试用正、反台阶开挖法和遥感技术。1959年,铁路勘测设计部门在西康线越岭方案草测中采用航测遥感技术进行地质调绘,提高了信息化技术在隧道建设中的应用。

钻爆法

20世纪60—70年代初,铁路隧道多沿用早期设计理论及方法,随着隧道工程增多,不同水文地质条件隧道设计可供类比工程越来越多。1972年,原铁道部提出以围岩稳定性为主要依据的铁路隧道围岩分类法,得出以六级围岩分类为基础的铁路隧道围岩压力计算公式,1975年纳入《铁路工程技术规范:第三篇:隧道》,至此结束我国铁路部门袭用普氏地层压力理论及以地层坚固性系数的围岩分类法历史。

60年代起钻爆法应用并推广,从早期的人工手把钎、锤击凿孔,用火雷管逐个引爆单个药包,发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔,应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等技术,现在仍然是世界上应用最广的施工工法。同期,隧道钻爆机械化施工和隧道衬砌作业机械化在国内初步应用。1964年,在川黔、贵昆及成昆铁路西南大三线建设中开始使用凿岩机钻孔台车、衬砌模板台车等施工机械。1965年初,成昆铁路关村坝隧道采用喷水冲洗、加设锚杆及挂网等措施,防止岩爆灾害。

丰沙线落坡岭隧道围岩较好地段,试验采用全断面开挖法,并在围岩稳定性好的隧道工程中推广应用。整个60年代,原铁道部组织西南铁路建设大会战,建成贵昆、成昆、京原以及东川、镜铁山、嫩林、盘西、水大等铁路,共修建隧道1113座。

在隧道施工工序及衬砌支护方式创新方面,60年代在成昆线、70年代在枝柳线部分隧道采用反台阶先墙后拱法。70—80年代后期,正台阶开挖先墙后拱法基本取代了先拱后墙法。

在新技术应用方法方面,70年代末期,铁路系统锚喷支护和新奥法研究课题重点转向软弱破碎围岩,并研究在软弱破碎围岩条件下,实现大断面开挖的一系列新技术、新工艺。1981年,衡广铁路复线大瑶山双线隧道开工建设;1987年,大瑶山隧道贯通,全长14295m,是我国20世纪最长的双线铁路隧道,当时名列世界第10位。该隧道是我国铁路隧道技术进步的里程碑,在隧道施工中,首次引进并试验了国外最先进的“新奥法”施工技术,组织研发、自主创新的深孔光面爆破、喷锚支护、监控量测等10余项配套技术,解决40余项技术难题,达到国际先进水平,实现大断面快速安全施工,结束了中国人不能自主修建10km以上特长隧道的历史。

在机械应用上,采用当时国内外最先进的大型机械,建起了钻爆、支护、装运3条主要工序机械化作业线,使我国隧道建设由手抬肩扛、手持风钻的原始落后状态,跨越到大型机械化作业行列。

AtlasTH286型四臂全液压凿岩台车

20世纪90年代以来,原铁道部制定了铁路隧道喷锚构筑法技术规则,形成有中国特色的隧道修建新方法,湿喷混凝土技术、工艺及湿喷机开始应用,自进式锚杆支护技术开始发展,浅埋暗挖法进一步发展,由台阶法演变为单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)。自21世纪起,我国隧道建设者相继攻克了特长隧道断裂带挤压变形、高压富水充填溶腔、断裂带、特殊围岩地层大变形、湿陷性黄土地区、膏溶角砾岩地段、水下隧道建设以及第三系砂泥岩地层围岩特性和安全控制技术难题。相继建成了兰新二线乌鞘岭特长隧道、宜万铁路多座岩溶隧道、郑西客运专线湿陷性黄土地区隧道、石太高铁太行山隧道、青藏铁路西格二线新关角隧道、兰渝铁路胡麻岭隧道。大量机械装备得以自主生产和应用,跻身世界大型隧道施工机械制造强国。

隧道掘进机工法

隧道掘进机在我国习惯按照适用的软硬地层区分为盾构与TBM2种。

我国盾构始于1953年阜新煤矿,当前盾构开挖隧道已是城市地铁隧道的主要施工方法。在铁路隧道领域,2007年广深港铁路狮子洋隧道采用4台直径11.18m泥水盾构施工,克服了高水压、地质环境复杂等技术难题;2015年浩吉铁路白城隧道为克服工程地质难题创新性提出“大断面马蹄形的土压平衡盾构方法”,我国铁路山岭隧道首次采用盾构法施工,解决了隧道圆形断面轨下空间过大、空间利用率低的问题,为非圆形断面由钻爆法施工调整为盾构法施工提供参考。

大断面马蹄形的土压平衡盾构机

2017年京张高铁清华园隧道采用2台直径12.2m的盾构机掘进,创新采用轨下预制箱涵结构,有效保障了线路开通。

我国自1964年开始TBM设备的研发和施工,半个多世纪以来,TBM发展分自力更生、国外承包、国外引进、自主施工联合生产与研发创新4个阶段。由于TBM开挖隧道多为圆形,因此多应用于矿业和水利水电系统。

90年代,针对不良地质隧道,在设计、施工、防灾减灾、信息化、机械化方面技术进步显著。西康铁路西秦岭Ⅰ线隧道首次采用TBM和整块预制仰拱技术,是我国铁路隧道修建技术一个新的里程碑。20世纪以来,宁西铁路桃花铺1号隧道与磨沟岭隧道、南疆铁路中天山隧道、兰渝铁路西秦岭隧道在刀盘刀具高效设计、扩挖设计、隐藏式超前钻机设计、集成式支护系统设计、超前地质预报技术等方面取得了长足发展。

隐藏式超前钻机结构示意图

隧道智能建造概念与核心

隧道智能建造概念

隧道智能建造(TIBS)为IBS在隧道范畴内的具体延伸与实践,是基于信息化技术,通过对“地-隧-机-信-人”及内外部环境的全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习和科学决策,高效综合利用铁路隧道的移动、固定、空间、时间和人力资源,实现隧道建设、运维全生命周期的高度信息化、自动化、智能化,打造更安全可靠、经济高效的新一代隧道建造技术体系。

隧道智能建造核心

隧道智能建造的核心是以数字化资源为核心和基础,以智能化施工装备为工具,以网络化信息传输、信息化经营管理为抓手,以现代化监控量测为辅助,实现建造运维全过程的信息化、自动化、无人化或少人化智能理念。在勘察设计方面,以BIM+GIS技术为核心,综合应用物联网、大数据、人工智能等信息技术,依托智能化装备,实现基础三维实体模型全生命周期信息再现的自动化动态设计。

在工程施工方面,依托协同管理平台,指挥智能化施工装备进行隧道修建及四电工程施工,基于物联网的智能管理平台自动传输检测信息、自动评价施工质量、自动评估安全性、自动反馈工程对策、自动记录物料信息,实施动态反馈施工过程。在建设管理方面,基于BIM技术,融合设计、施工、物资、质量评价等平台于一体,以智能化建造为驱动,建立涵盖管理单位、建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等的标准化铁路隧道管理模式,全过程数字化管理,多专业协同管控,形成安全、经济、高效与可普适推广的创新性管理体制。

隧道智能建造技术

总体架构

近年来铁路隧道采用掘进机开挖的隧道中,多类型智能大断面盾构应用也较为广泛,但掘进机工法存在地质适应性较差、不适宜中短距离隧道施工、断面适应性差、设备购置及使用成本高等特点,一定时期内铁路隧道仍将多数采用钻爆法施工建造。因此,着重围绕钻爆法建造工艺开展铁路隧道智能建造研究。

铁路隧道智能建造是一个系统工程,其体系架构由智能装备、智能感知、数据资源、智能决策和智能管控5个层级构成。

总体架构

智能感知连接智能装备与后台各类服务器,通过多样化、泛在化的采集方式,

实现数据的自动读取与快速传输。从2013年开始,在中国国家铁路集团有限公司(原中国铁路总公司)领导下,依托铁路BIM联盟,中国铁道科学研究院集团开始铁路工程管理平台建设与应用,数据资源是建造实现智能化的基础,归类归一化的海量数据可为智能决策提供基础支撑。智能决策是智能建造的大脑,多种人工智能学习方法的综合应用,保障决策结果的准确性和有效性。智能管控集中体现智能建造的精髓与能动性、互动性,是全生命周期智能建造过程的集中展示与运用。

技术体系框架

作为智能高铁智能建造技术体系框架的专业细分,隧道智能建造技术体系框架从上之下含3个领域、5个方向、26项创新。

隧道勘察设计领域包含基于GIS工程勘察、基于BIM工程设计2个方向。基于GIS工程勘察方向涵盖空天地一体化隧道地质勘察预报、基于GIS的智能化量测、隧址范围内地形地貌全要素信息获取与快速处理、隧道工程地质和环境综合勘察与基于隧址范围内综合地质信息的勘察判释6项创新内容。基于BIM工程设计涵盖BIM建模、围岩自动分级与爆破参数自动优化、设计参数智能化选择与修正、协同设计、三维图纸存档与数字化设计交付、基于AI虚拟现实与BIM技术的建造过程展示7项创新内容。

隧道工程施工领域包含土基于BIM的土建工程施工1个方向。土建工程施工方向涵盖围岩监控量测与超前地质预报、洞内循环作业优化与有害气体检测、火工品管理与人员定位、钻爆法与掘进机法施工监控的自适应控制、智能工装施工状态实时感知与动态调控、预制装配式衬砌结构施工监控与自适应控制6项创新内容。隧道建设管理领域主要是基于BIM的虚拟建造1个方向。涵盖全过程数字化管理、“地-隧-机-信-人”智能建造协同管控与可视化远程控制系统、考虑全生命周期的成本控制3个项创新内容。

关键技术难题及实现方法

根据铁路隧道智能建造技术体系,隧道智能建造涉及以下关键技术难题:

(1)铁路隧道工程地质环境信息综合勘察判释

工程地质环境信息勘查判释是隧道设计施工的基础和前提。隧道智能建造要求针对不同结构化信息存在异步性、矛盾性特点,提出结构化、半结构化与非结构化信息的特征识别方法,规避庞杂数据融合分析过程中伴随的冲突矛盾问题,建立表征隧道地质信息的多源异构信息数据库。建立“信息格式化-深度挖掘-融合分析”隧道多源异构信息融合分析理论与方法,为隧道智能勘察设计、施工和管理提供理论基础和精细化的地质支撑。

(2)自动化围岩分级、爆破参数优化及设计参数选择

隧道智能建造的理论技术及隧道长期安全稳定要求对施工期工装、围岩及支护结构协同作用机理进行深度剖析。研究“机械-围岩-支护”动力耦合模型,给出满足工程安全的极限变形值,建立基于深、浅层隧道围岩结构稳定性的荷载效应分析模型,推导围岩压力计算公式,并确定预测荷载、基本荷载及结构支护荷载计算方法。基于人工智能匹配技术,建立设计参数智能化动态优化选择系统,根据隧道围岩评价结果,进行隧道钻爆设计、支护结构设计自适应调节,确定爆破设计参数、支护结构类型及参数。提高智能施工装备条件下支护设计对围岩的自主适应性,为高效施工提供科学依据。

(3)铁路隧道型谱化智能装备施工状态实时感知与动态调控技术

机械装备施工期间会采集、收集多类型大量数据。基于大数据挖掘技术,研究隧道施工参数与装备故障的关联规律,提出智能施工装备故障远程在线监测与诊断方法。实现施工故障状态的感知识别与自动调控,建立“地质智能评价—自适应设计—智能装备作业—过程动态调节—故障实时反馈”的施工状态实时感知与动态调控体系。

(4)铁路隧道智能建造自适应控制理论

隧道智能建造全生命周期是一个动态过程,提出与铁路隧道智能化建造匹配的自适应控制系统设计方法,比较各种自适应控制算法的性能,并应用于机械装备自动控制、监控量测数据传输处理、多源异构信息融合分析、各类建筑材料性能比选及适配。

(5)“地-隧-机-信-人”智能建造协同管控与可视化远程控制系统

采用计算机AI、VR与BIM信息化技术,构建三维隧道及围岩环境信息化模型,研发可实现信息存储查询、三维可视化、工程水文地质信息再现、设计施工监测数据实时反馈、安全风险实时感知的智慧隧道建造基础平台。针对机械化、信息化、人机结合等方面在铁路隧道建造过程中的应用,在保质量、保安全、重效率、节能耗、重环保的前提下,研发铁路隧道智能建造协同管控与可视化远程控制系统。

发展趋势

2017年《中国制造2025》指导文件全面部署实施制造强国战略,以推进智能制造为主攻方向,为隧道智能建造所需关键大型智能机械装备研发,提供了方向与支撑。

空天地一体化隧道地质勘察预报

隧道建设,地勘先行。当前地质勘查多依赖人工,可靠性差、效率低、周期长、时效性差。近年来拉林、郑万铁路等在建项目及即将开工的川藏铁路雅安—林芝段都面临多类型严峻的不良地质考验,综合采用POS(PositionandOrientationSystem)数码航空影像、高分辨率卫星影像、雷达影像、机载LIDAR(激光雷达)、无人机摄影及倾斜摄影、三维激光扫描及超前千米级水平钻机等综合测量技术,形成空天地一体化的测绘多技术融合勘测方案,有利于及时提供施工各阶段数字化地质资料,在质量、工期和安全保证等方面为隧道建造提供有力的基础数据保障。

空天地一体化隧道地质勘察预报

多功能集成化隧道施工大机装备

当前,隧道施工一般采用钻孔、装药、爆破、出渣、钢拱架支护、混凝土注浆、锚杆加固等一系列专用机械装备组合施工,面临工序多、装备多等问题。自掌子面沿开挖区间线性布置开始,多工序作业冲突以及设备的更换移动等造成时间浪费,极大影响作业效率。将凿岩台车、混凝土湿喷机、钢拱架台车、吊车、注浆泵、积(除)尘器、破碎锤(剪)、排风管组合为一体的多功能工程台车并统一集管控是新的发展方向,可改善作业环境、提高安全性和作业效率,降低成本和易于维护。

集成化多功能隧道工程台车示意图

基于BIM的智能隧道设计施工解决方案当前基于BIM技术的铁路工程建设管理创新与实践已有相当的积累。针对当前铁路隧道工程建设中进度管理、安全管理、合同管理、物资管理及成本管理系统相互独立,各系统之间信息交流非电子化等问题,借助BIM可视化、协调性和模拟性的优势,将上述5个方面系统融合为基于BIM的统一管理平台,进一步完善BIM在施工和运维不同阶段下可视化交底、“三维-二维-三维”图纸管理、虚拟超前建造、施组、过程进度管理以及监控量测可视化等典型功能模块解决方案,为施工分析、工艺工序、资源配置、施组计划、施工模拟、图纸校验、监控量测等提供技术支持。

全断面预制装配式新型隧道支护结构体系智能建造

相对于隧道传统建造方法,预制装配式技术以其标准化设计、工厂化生产、装配化施工、智能化管理等特点得到工程界的认可与推广,其绿色、智能、标准化管理、智能化施工等优势对于促进铁路隧道智能建造技术发展大有裨益。新建京张铁路清华园隧道(长6.02km)是我国第1座采用轨下预制装配式工艺的高速铁路盾构隧道,新建郑万铁路罗家山隧道横洞都采用了预制装配式轨下拼装结构,在结构构件材质、规格型式、连接方式与接口设计参数等方面进行了探索与实践,同时建立了铁路隧道底部预制装配式结构理论分析框架,一定程度上促进了装配式技术在铁路隧道领域的发展。

预制装配式隧道新型支护体系示意图

值得说明的是,既有研究成果对于预制装配式隧道智能建造全过程所涉及的全面感知、泛在互联、融合处理、头脑智慧等特征体现尚不充分,对于预制装配式隧道智能建造、追踪感知、运输、拼装、监测检测等技术尚未深入系统研究,尚未搭建完备的智能建造关键技术体系。因此,在充分考虑项目研究系统性、适用性和前瞻性的基础上,研究并推广应用隧道预制装配式结构构件智能建造及全生命周期在线监测检测关键技术,可加快既有科研成果付诸实践,串联并贯通科研设计、生产制造、运输拼装、监测检测全链条,促进研究成果验证并转化、落地、推广。

专业化隧道建造运维全生命周期信息技术难题解决服务

针对隧道建设分布范围广、参建单位多、工程类型多样、技术发展不均衡等特点,以及工业机器人、3D打印、工业物联网、云计算、工业大数据、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能等技术的综合应用,可组建多专业协同的科研队伍开展多层级专业化专门性技术服务。

多层级专业化专门性技术服务

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智能建筑产生的背景、现状及发展

摘要:本文主要阐述了智能建筑产生的背景、现状及发展,结合我国智能建筑存在的问题,提出了相应的对策及建议。

关键词:智能建筑背景现状发展对策

一关于智能建筑

智能建筑的概念,在本世纪末诞生于美国。第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德(Hartford)市建成。我国于90年代才起步,但迅猛发展势头令世人瞩目。

智能建筑是信息时代的必然产物,建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术(即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)。将4C技术综合应用于建筑物之中,在建筑物内建立一个计算机综合网络,使建筑物智能化。4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。

智能建筑应当是:

“通过对建筑物的4个基本要素,即结构、系统、服务和管理,以及它们之间的内在联系,以最优化的设计,提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建筑物能够帮助大厦的主人,财产的管理者和拥有者等意识到,他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。”

建筑智能化结构是由三大系统组成:楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)和通信自动化系统(CAS)

二智能建筑产生的背景

1智能建筑产生的技术背景

进入二十世纪八十年代,信息技术飞速发展,极大地促进了社会生产力的变革,人们的生产、生活方式也随之发生了日新月异的变化。全球出现信息革命的高潮,知识经济、可持续发展已引起广泛关注,最近又有人豪迈地提出"数字地球".智能建筑就是在这样的技术背景下产生的。

表现在:(1)电子商业的出现,包括网上信息服务、电子购物、电子银行和金融服务、网上攻读学位;(2)管理工作的变化;(3)制造业和经济活动全球化。有了internet,一个新设备可以在美国设计,中国印刷,俄罗斯制造。

2智能建筑产生的社会背景

20世纪科学技术的飞速发展,导致产业结构的深刻变化。据日本对各职业的分类,就业人口从事第三产业的职业人数,1955年100万人,占就业总劳动人数的26%;1985年2800万人,占就业总劳动人数的47%.这表明一个从工业社会中脱胎而出的、新型的信息化时代的到来。信息资源成为社会生产的一种主要资源,成为人类生存和社会进步的重要因素。信息产业的产值成为国民生产总值的主要部分,因而它是一个国家产业,甚至是全球性产业,带有明显的独立和交融特性。

三智能建筑的现状

由于北京是我国政治,经济、文化中心,其智能建筑的数量和水平位于全国之首,具有很强代表性,通过调查看出我国智能建筑有如下特点:

1.智能化建筑热潮悄然掀起,智能化水平逐步提高。

目前,国内楼宇建设中流行一股“智能化”热潮,冠以“3A智能建筑”“5A智能大厦”的广告屡见不鲜,而建筑物智能化水平也在逐步提高,智能化建筑的发展可以分成三个阶段:六、七年前的智能建筑只有一些智能功能如消防自控,其它方面的设备根本没有自控。四、五年以前的智能建筑基本具有楼宇、消防、保安等自控功能,计算机为主控机,多采用集中控制方式和DOS操作系统,监视和控制多为简单模式,软件水平较低。近一、二年落成的智能建筑很多都具有较完善的建筑设备自动化(BA)、通讯自动化(CA)和办公自动化(OA)系统简称3A系统。这些系统多以计算机网络为基础,采用集散式甚至分布式控制,监视和控制可以采用精确方式,且有较先进的Windows、OS/2操作系统及中文图形方式界面,软件编程方便,面向对象。可见近年来建筑的智能化水平有长足的发展。[page]

2.智能建筑市场洋货充斥,国货难于立足。

除了消防、保安等系统的设备有部分国产名牌外,楼宇自控设备则完全被外国产品垄断。调查中用户普遍反映国外产品质量较好,售后服务较完善。经调查,认为进口消防自控产品运行状况“好”的和“一般”的各占用户的50%,没有认为差的。而对国内产品缺乏信任感,认为产品可靠性差,误报动作较多,维修率高。尤其一些用户对消防、保安产品被有关部门指令性购买的做法意见很大,XX大厦被有关部门强迫购买的乡镇企业产品,其质量十分低劣。在调查的大厦中,消防自控系统多采用美国西伯乐斯、爱德华,日本的能美,日探,楼宇自控产品主要采用美国霍尼维尔、江森、安德沃等。

3.智能建筑工程技术人员缺乏,管理水平低下。智能建筑是一门综合了当代多学科高新技术发展的边缘技术领域,随着智能建筑技术的不断发展,建筑物内部安装的各种现代化先进设备其功能不断完善。然而目前面临的一个重要问题是许多进口设备从引进到安装、操作、培训直至保养修理都要花费大量外汇请国外公司来承担,缺乏我国自己从事智能建筑设计、施工、管理、维修的技术人员。如北京XX饭店西伯乐斯牌消防系统每三年维修一次,一次费用6万美元。据北京市旅游局对所属23家饭店工程部门1700余名技术人员的专业素质调查表明,大部分工程技术人员为经验型或由其它行业改行而来。其中有相应技术职称的仅占7%,中级技术职称以上为3%,一些管理人员对设备一般性使用都缺乏了解,甚至主管工程的工程技术人员对调查的内容都缺乏理解。由于各级技术人员的缺乏,管理水平的低下,加之维修费用高,部分设备老化,缺乏必要的维护,使一些设备运行达不到预定的设计目标。比如,多数单位不敢使用联机消防设备,据有的工作人员介绍,当接到火灾报警后,先使用3次复位,如仍然报警才认为真有火警。有的饭店已将联机警铃拆除。

四我国智能建筑存在的问题

1.智能建筑在我国刚刚起步,与国外相比智能化水平普遍不高。大多数建筑单位并不了解何为智能大厦,只是抓住这个时耀的词汇套用在自己的建筑物上,致使我国真正意义上的智能化建筑甚少。比如综合布线系统是智能建筑连接3A系统各种控制信号必备的基础设施,但调查中只有少数单位考虑了综合布线。大多数建筑楼宇、消防、保安自控等系统相互独立,自成体系分散布线,互联性差,没有实现真正意义上的计算机网络管理,使资源、设备重复设置,造成极大浪费。一座建筑物一经建成,其主要结构及外形不会发生变化,但随着社会、技术、经济发展及用户日益增长的需求,建筑物智能程度也应不断地提高,如不具有适应情况变化的能力就算不上智能建筑。

2.智能化技术和产品过分依赖进口。随着社会进步,中国的智能建筑市场十分巨大,但智能建筑技术及产品都由外国公司控制,工程也由外国公司把持,如:霍尼维尔、江森、玛斯特公司等。我国现今还没有一家自己的智能建筑技术工程公司来承担国内大型智能化工程任务,使大量外汇流失。而且很多设备往往由不同的国外厂家提供,产品兼容性差,以致单个产品性能不错,但组成系统后效果较差。加上系统建成后的后期维护和系统升级也缺乏一个国内的队伍予以支持和配合,使整个系统运行效果往往不佳。

3.智能建筑市场缺乏政府部门的统一管理,智能建筑设计没有可依据的设计规范和标准。现在我国智能建筑技术的发展处于一种分割管理无序的状态,牵制了我国智能技术的发展。比如消防设备是消防部门管理,供配电由供电部门管理,保安部分由安全部门管理,楼宇部分由建设部门管理,邮电、电子等部门也都欲把“智能建筑”纳入自己的行业管理中。各个部门分管一块,没有一个统一的部门加以协调管理,智能建筑各个系统集成时,就很难达到智能建筑的水平。另外,缺乏智能建筑的设计规范和等级评价标准,也是智能建筑市场混乱的重要原因,使一些只有部分智能功能的建筑也都冠以“智能大厦”。[page]

四、我国智能建筑发展的对策及建议

1.各有关部门要加强协调统一管理,使智能建筑行业有一个明确的主管部门,以实施对智能建筑市场的政策导向及管理。加强智能建筑专业施工队伍的归口管理并建立相应的资质审查、招投标、监理制度,维护国家及投资方的利益,促进智能化建筑在我国健康、有序的发展。

2.尽快制定“智能建筑”设计、施工的国家规范、标准。

3.应大力提倡支持引进、消化、吸收国外的先进技术和产品,走上国产化的道路,逐步缩小我国智能建筑技术与国际先进水平的差距,并扶植我国自己的专业化智能工程设计及施工队伍。

4.加强各类院校“智能建筑”学科的建设。目前,上海交通大学,哈尔滨建筑大学和北京建筑工程学院计划招收“智能建筑”方向研究生,南京建筑工程学院已开设了“建筑物智能化工程”本科专业,培养大量各种层次的技术人员和管理人员,以适应工程建设发展的需要。

5.以主管部门牵头和相关行业部门联合组织“智能建筑学会”或“智能建筑协会”,以加强相关行业专家学者联系,共同开展技术研究和学术交流,吸收国际先进技术,带动相关产业的发展。

6.推广“智能建筑”技术到民用建筑中,以提高居民生活质量。比如实现小区物业管理自动化,实施抄表出户,计量收费、防火防盗,门禁、电梯、路灯等计算机管理和控制。

五智能建筑未来的发展

住宅建筑的智能化目前,国外智能化建筑的范围已从办公楼扩大到公寓、医院、商场、体育馆,特别是住宅。另外,智能建筑也由单体向区域规划发展,像"智能广场"、"智能住宅小区"等新概念。在我国,国家科委、建设部也把"智能化住宅"作为支撑"小康住宅工程"的关键技术,表明了政府和建筑行业对智能化住宅建筑发展的高度重视。

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