唐雪林，汪長(zhǎng)凌

(1.中交二航局建筑工程有限公司，湖北 武漢 430050;2.湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430205)

在大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展下，建筑工程領(lǐng)域出現(xiàn)了智能建造理論和技術(shù)[1]。為發(fā)展科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，推進(jìn)新一代信息技術(shù)同實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，2020年7月，住建部等13部門(mén)在《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》[2]中指出：要把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展的契機(jī)，以信息化、智能化技術(shù)為杠桿，推進(jìn)建筑業(yè)與先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等高度融合。2020年10月，國(guó)家“十四五”規(guī)劃主要目標(biāo)表明，全力推動(dòng)智能建造發(fā)展，推進(jìn)新型城市建設(shè)，促進(jìn)建筑工業(yè)化、信息化、智能化升級(jí)[3]。國(guó)際上，2021年5月，美國(guó)《無(wú)盡前沿法案》(Endless Frontier Act)提出未來(lái)五年內(nèi)在人工智能、云計(jì)算、通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等十大關(guān)鍵領(lǐng)域投資超過(guò)1 100億美元[4]。全世界都在推進(jìn)新一代信息技術(shù)與建筑業(yè)的融合創(chuàng)新[5]，智能建造將成為建筑工程發(fā)展的大趨勢(shì)。

近年來(lái)，智能建造技術(shù)的綠色、高效、安全等優(yōu)勢(shì)備受專(zhuān)家關(guān)注，廣泛應(yīng)用于各國(guó)建筑工程領(lǐng)域。例如：韓國(guó)科學(xué)家基于溫度傳感器開(kāi)發(fā)一種智能手環(huán)，實(shí)時(shí)采集建筑工人的體溫、位置和身體狀態(tài)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)傳輸工人數(shù)據(jù)，做出優(yōu)化調(diào)整指令[6]。意大利米蘭理工大學(xué)[7]結(jié)合BIM技術(shù)建立信息管理平臺(tái)，儲(chǔ)存建筑物料采購(gòu)、運(yùn)輸、存放信息，優(yōu)化物料管理方案。美國(guó)專(zhuān)家利用電極感知技術(shù)，開(kāi)發(fā)出智能壓阻黏土磚，將傳感電極嵌入融合二氧化鈦與黏土的納米復(fù)合磚，分析電阻隨應(yīng)力的變化情況，實(shí)時(shí)檢測(cè)磚體的結(jié)構(gòu)損傷程度[8]。中交二航局[9]建立集成物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G通信、北斗技術(shù)的橋梁智能建造全過(guò)程自適應(yīng)體系，實(shí)現(xiàn)感知、分析、控制一體化智能建造體系。除此之外，智能灌漿[10]、智能養(yǎng)護(hù)[11-12]、RFID[13]、人工智能[14]等技術(shù)在建筑領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。目前，智能建造在建筑業(yè)多用于工程的感知、分析、控制、優(yōu)化。為詳細(xì)了解智能建造在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用及聯(lián)系，現(xiàn)通過(guò)文獻(xiàn)分析法，對(duì)智能建造的閉環(huán)控制(全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制、持續(xù)優(yōu)化)理論及應(yīng)用進(jìn)行綜述，并分析建筑工程智能建造閉環(huán)控制體系、流程和結(jié)構(gòu)。

一、智能建造文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

為了解智能建造的應(yīng)用與發(fā)展，通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)、SCI(web of science)兩大數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索與統(tǒng)計(jì)分析，檢索日期為2021年10月7日。以“智能建造”(Smart construction)為主題、標(biāo)題、摘要檢索詞進(jìn)行檢索，檢索日期為2010年至2021年10月7日，結(jié)果表明智能建造在SCI上的研究呈穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，2017年在中國(guó)知網(wǎng)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)(圖1)。原因是2016年8月國(guó)家住建部發(fā)布《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，提出建筑業(yè)應(yīng)深入研究互聯(lián)網(wǎng)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，推動(dòng)建筑業(yè)信息化發(fā)展。CNKI檢索結(jié)果表明，中國(guó)在智能建造領(lǐng)域起步較晚，從2017年開(kāi)始有一定的發(fā)展，但SCI數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索結(jié)果顯示近四年發(fā)展迅速(圖2)，在智能建造領(lǐng)域，中國(guó)SCI文獻(xiàn)數(shù)量占比逐漸增多，已位于世界首位(圖3)，目前智能建造技術(shù)成為我國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

圖1 “智能建造”文獻(xiàn)數(shù)量隨時(shí)間變化情況

圖2 SCI數(shù)量中國(guó)與其他國(guó)家占比隨時(shí)間變化情況

圖3 SCI文獻(xiàn)數(shù)量位于世界前列的10位國(guó)家

二、智能建造特征

智能建造是指集成新一代信息技術(shù)與工程建造技術(shù)的工程建造創(chuàng)新模式：即利用以“三化”(數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化)和“三算”(算據(jù)、算力、算法)為特征的新一代信息技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)工程建造要素資源數(shù)字化為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)字化建模、可視化認(rèn)知、網(wǎng)絡(luò)化交互、高性能計(jì)算以及智能化決策支持，實(shí)現(xiàn)數(shù)字鏈驅(qū)動(dòng)下的工程立項(xiàng)策劃、規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工生產(chǎn)、運(yùn)維服務(wù)一體化集成與高效率協(xié)同[15]。

目前，常用的智能建筑技術(shù)為BIM(建筑信息模型)、傳感器技術(shù)、RFID(無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù))、GPS、北斗衛(wèi)星定位、3D打印、VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、人工智能、移動(dòng)通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等。

智能建造實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)建造模式的人——物理系統(tǒng)(材料和機(jī)械系統(tǒng))模式向人——信息——物理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，針對(duì)這一特征，劉亮等[16]基于智能控制決策、智能分析決策、人機(jī)信息交互三個(gè)層面構(gòu)建了“智能建造+HCPS”( HCPS : Human—Cyber—Physical Systems，人一信息一物理系統(tǒng))框架(圖4)；“智能建造+HCPS”框架展示了人、信息、物理三個(gè)系統(tǒng)的功能聯(lián)系與交互步驟，即專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)獲取的物理系統(tǒng)(材料和機(jī)械)信息進(jìn)行分析，賦予信息系統(tǒng)對(duì)策指令，信息系統(tǒng)進(jìn)行智能分析，發(fā)送控制指令于物理系統(tǒng)，物理系統(tǒng)將信息反饋給專(zhuān)業(yè)人員，實(shí)現(xiàn)建造業(yè)與建筑工程智能控制；但缺少智能感知系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程物理系統(tǒng)的全面感知，導(dǎo)致獲取的物理信息不精確，降低智能建造的優(yōu)質(zhì)性、高效性、安全性。為進(jìn)一步提高新一代信息技術(shù)在建筑工程中的閉環(huán)實(shí)用性，學(xué)者們通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外智能建造技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)出“全面感知一真實(shí)分析一實(shí)時(shí)控制”的智能建造閉環(huán)控制理論，為實(shí)現(xiàn)建筑工程智能化控制提供有效理論依據(jù)。

圖4 “智能建造+HCPS”框架[23]

三、智能建造閉環(huán)控制

智能建造閉環(huán)控制是利用數(shù)字傳感、移動(dòng)通信、衛(wèi)星定位等感知傳輸技術(shù)，全面采集傳輸工程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、過(guò)程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，通過(guò)云計(jì)算、數(shù)字孿生、虛擬仿真等數(shù)字技術(shù)進(jìn)行可視化、數(shù)字化真實(shí)分析，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等組成管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以人工智能算法、遺傳算法等進(jìn)行技術(shù)、方案、管理優(yōu)化，形成智能建造閉合回路控制體系。

1.理論發(fā)展

2009年，溪洛渡水電站工程首次提出“感知——分析——控制”的智能建造閉環(huán)控制思想，開(kāi)展多專(zhuān)業(yè)信息平臺(tái)構(gòu)建[17]。2011年，為了進(jìn)一步提高建筑業(yè)信息化水平，國(guó)家住建部印發(fā)《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》[18]，建筑業(yè)數(shù)據(jù)處理、傳感技術(shù)與信息系統(tǒng)等技術(shù)得到升級(jí)和優(yōu)化；2017年，白鶴灘特高拱壩工程以智能建造閉環(huán)控制理論為基礎(chǔ)[19]，在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)“感知—分析—控制”的智能建造閉環(huán)控制向“全面感知一真實(shí)分析一實(shí)時(shí)控制”的升華，高度融合新一代信息技術(shù)與數(shù)字信息模型，建立數(shù)字化感知、動(dòng)態(tài)化分析、精細(xì)化控制的閉環(huán)控制智能化建造與管理運(yùn)行體系。

2.實(shí)際應(yīng)用

為了探究智能建造在建筑工程中的最大化回報(bào)，眾多學(xué)者開(kāi)展融合智能建造閉環(huán)控制理論于實(shí)際的研究。Libo Zhang等[20]基于閉環(huán)控制策略進(jìn)行智能機(jī)器人設(shè)計(jì)，通過(guò)遺傳算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，根據(jù)指定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速差大小，實(shí)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化控制。買(mǎi)亞鋒等[21]發(fā)現(xiàn)BIM在感知、監(jiān)督和處理功能上的短板，融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建BIM+物聯(lián)網(wǎng)智能建造綜合管理系統(tǒng)，執(zhí)行信息感知、采集、監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)建筑工程全過(guò)程“信息流閉環(huán)”。但上述研究只能適用于特定的工程，為使智能建造閉環(huán)控制理論通用化，樊啟祥等[22]以建設(shè)工程中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的聯(lián)系為基礎(chǔ)，分析出智能建造具有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、在線(xiàn)連接、閉環(huán)調(diào)控、持續(xù)優(yōu)化、認(rèn)知反應(yīng)、協(xié)作共享的主要特征，構(gòu)建“全面感知——真實(shí)分析——實(shí)時(shí)控制——持續(xù)優(yōu)化”的智能建造通用閉環(huán)控制體系(見(jiàn)圖5)，并通過(guò)智能建造通用閉環(huán)控制學(xué)習(xí)邏輯，提出智能建造狀態(tài)價(jià)值函數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能建造價(jià)值數(shù)字化。

圖5 智能建造通用閉環(huán)控制[29]

四、基于智能建造的建筑工程閉環(huán)控制

基于國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)分析，筆者總結(jié)了建筑工程智能建造閉環(huán)控制體系(圖6)：即在建筑工程中，運(yùn)用智能溫控、RFID、移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、結(jié)構(gòu)仿真、數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，對(duì)建筑物、人、設(shè)備、環(huán)境等物理系統(tǒng)進(jìn)行全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制和持續(xù)優(yōu)化的閉環(huán)控制。

圖6 建筑工程智能建造閉環(huán)控制體系

1.全面感知

全面感知是通過(guò)移動(dòng)通信、數(shù)字傳感、物聯(lián)網(wǎng)等采集傳感技術(shù)，從個(gè)體、斷面、群體方向，對(duì)建筑工程施工機(jī)械、施工環(huán)境、施工技術(shù)等各類(lèi)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)、精確感知采集，形成工程數(shù)據(jù)庫(kù)，借助藍(lán)牙、WIFI、衛(wèi)星定位系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)儲(chǔ)存與傳輸(圖7)。

圖7 全面感知流程

智能手機(jī)作為人類(lèi)必不可少的工具之一，已逐漸應(yīng)用于建筑工程。Cho等[23]設(shè)計(jì)一種智能手機(jī)安全檢查系統(tǒng)，掃描建設(shè)設(shè)備上的QR碼，識(shí)別對(duì)比建設(shè)設(shè)備的工作和目前工作狀態(tài)，判斷工作是否穩(wěn)定，并做出預(yù)警。Park等[24]開(kāi)發(fā)了安全管理應(yīng)用程序和安全指南應(yīng)用程序，確認(rèn)安全管理公告，并收集信息形成安全指南數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)安全事故種類(lèi)查詢(xún)事故的事例及原因，制訂安全管理方案。目前，國(guó)外研究人員利用GPS技術(shù)定位工人信息構(gòu)建職工數(shù)據(jù)庫(kù)[25]，進(jìn)行智能考勤；通過(guò)定位地理空間信息[26]，計(jì)算橋梁位移進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控。WeiguangJiang[27]等集成GPS技術(shù)與信息物理系統(tǒng)，提出智能安全管理系統(tǒng)，通過(guò)感知場(chǎng)地布置、設(shè)備材料信息等過(guò)程數(shù)據(jù)，構(gòu)建建筑數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)虛擬建筑與物理建筑的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)同步映射。

近二十年，射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)發(fā)展迅速，在建筑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，將RFID標(biāo)簽粘貼在運(yùn)輸車(chē)上[28]，可識(shí)別材料構(gòu)件的運(yùn)輸流程，形成資源數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行資源控制；在設(shè)備中寫(xiě)入RFID標(biāo)簽7[29]，可識(shí)別建筑工程設(shè)備數(shù)量，構(gòu)建設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，控制設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃，優(yōu)化工程預(yù)算；El-Omari[30]等通過(guò)RFID收集設(shè)備和工人的實(shí)際工作時(shí)間，融合激光掃描技術(shù)與攝影測(cè)量技術(shù)，實(shí)時(shí)顯示建筑工程4D模型，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度實(shí)時(shí)可視化。上述可知，移動(dòng)通信、RFID及衛(wèi)星定位系統(tǒng)可對(duì)建筑工程的安全數(shù)據(jù)、管理結(jié)構(gòu)、設(shè)備材料數(shù)據(jù)等進(jìn)行感知，組成設(shè)備材料數(shù)據(jù)庫(kù)、安全指南數(shù)據(jù)庫(kù)、職員工作數(shù)據(jù)庫(kù)等建筑工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)與過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)雙向傳輸，實(shí)現(xiàn)建筑工程數(shù)字化、智能化管理。

建筑物與環(huán)境的信息采集離不開(kāi)數(shù)字傳感器，數(shù)字傳感器根據(jù)測(cè)量物理量不同可分為聲音傳感器、電源傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等。Yu 等[31]基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)自適應(yīng)智能隔震器，高精度檢測(cè)原始噪聲信號(hào)，并通過(guò)多層非線(xiàn)性映射進(jìn)行地震信號(hào)表征，識(shí)別建筑結(jié)構(gòu)受地震影響的損傷程度。Rossi等[32]研發(fā)一種結(jié)合GPS、電源傳感器、WIFI等技術(shù)的嵌入式微型控制智能插頭，通過(guò)收集分析機(jī)械電流信號(hào)和功率消耗，計(jì)算加載峰值，判斷機(jī)械的性能和使用狀態(tài)。Wang等[33]利用三軸加速度傳感器和紡織壓力傳感器開(kāi)發(fā)了智能頭盔和智能鞋墊，用于感知工人在樓梯下行過(guò)程中頭部和腳部發(fā)重心轉(zhuǎn)移模式，判斷工人是否摔倒，監(jiān)測(cè)建筑工人跌落。因此，數(shù)字傳感器通過(guò)感知聲音、壓力、電信號(hào)等物理量，組成工程建設(shè)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)與環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)建筑工程結(jié)構(gòu)和環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.真實(shí)分析

真實(shí)分析是指以利用云計(jì)算、數(shù)字孿生等數(shù)值計(jì)算技術(shù)，計(jì)算分析全面感知獲取的實(shí)時(shí)工程信息與數(shù)據(jù)，并通過(guò)虛擬建造、數(shù)字孿生等仿真技術(shù)，開(kāi)展建筑工程真實(shí)仿真模擬，對(duì)結(jié)構(gòu)、成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、環(huán)境等建筑工程信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)與優(yōu)化反饋，實(shí)現(xiàn)建筑工程信息真實(shí)化模擬和數(shù)字化分析(圖8)。

圖8 真實(shí)分析流程

虛擬建造是主要的分析工具，對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字映射，可視化剖析建筑工程。張宏勝[34]通過(guò)VR、傳感、仿真模擬等信息技術(shù)，構(gòu)建虛擬規(guī)劃、施工、管理平臺(tái)，首次嘗試將虛擬建造技術(shù)應(yīng)用到上海正大商業(yè)廣場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程，解決了安裝節(jié)點(diǎn)復(fù)雜等諸多工程技術(shù)難題。Kochovski和Stankovski[35]以施工現(xiàn)場(chǎng)云環(huán)境為基礎(chǔ)，構(gòu)建過(guò)程文檔云應(yīng)用程序，記錄建筑工程感知數(shù)據(jù)，利用Docker容器(開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎)和云計(jì)算進(jìn)行傳輸和數(shù)據(jù)計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)智能施工邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)；通過(guò)編碼系統(tǒng)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合D打印技術(shù)進(jìn)行建筑生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)虛擬建造到真實(shí)生產(chǎn)的過(guò)程[36]。

數(shù)字孿生是以有限元、邊界元法等數(shù)字化途徑構(gòu)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，利用數(shù)字模型和傳感器等數(shù)據(jù)，在虛擬空間的完成物理實(shí)體映射。劉占省等[37]利用BIM技術(shù)、有限元、三維激光掃描技術(shù)建立數(shù)字孿生五維模型，BIM模型技術(shù)提供虛擬空間可視化，有限元模型進(jìn)行實(shí)時(shí)力學(xué)分析，三維掃描點(diǎn)云模型提供實(shí)時(shí)位形數(shù)據(jù)，構(gòu)建五大元素(即人員、機(jī)械、物料、工法、環(huán)境”)集合，實(shí)時(shí)分析并修正建筑工程數(shù)據(jù)，提高工程施工效率和質(zhì)量。數(shù)字孿生也涉及裝配式領(lǐng)域，Cunbo等[38]利用CAD、有限元、邊界元法等構(gòu)建數(shù)字孿生模型，結(jié)合大數(shù)據(jù)構(gòu)建衛(wèi)星裝配式車(chē)間儲(chǔ)存管理平臺(tái)，為衛(wèi)星裝配車(chē)間提供預(yù)測(cè)、管理及控制服務(wù)。

3.實(shí)時(shí)控制

實(shí)時(shí)控制是指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、AI(人工智能)、AloT(人工智能物聯(lián)網(wǎng))等智能設(shè)備及軟件對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理與反饋，在設(shè)計(jì)規(guī)范和工藝流程的基礎(chǔ)上，利用工作協(xié)調(diào)管理平臺(tái)、 智能預(yù)警設(shè)備、智能分析軟件等手段，進(jìn)行建筑工程質(zhì)量控制、成本控制、進(jìn)度控制、安全控制、資源控制、技術(shù)控制，達(dá)到實(shí)時(shí)自動(dòng)化控制協(xié)調(diào)的目的(圖9)。

圖9 實(shí)時(shí)控制流程

AI技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)是智能建造領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，林建昌等[39]構(gòu)建集成BIM與AloT的裝配式建筑智能建造體系，以BIM模型為載體，將預(yù)制構(gòu)件數(shù)據(jù)導(dǎo)入生產(chǎn)設(shè)備，利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)識(shí)別預(yù)制構(gòu)建信息，依托現(xiàn)場(chǎng)AI智能硬件分析處理現(xiàn)場(chǎng)流程數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸與反饋施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)狀態(tài)，做出方案優(yōu)化，進(jìn)行裝配式建筑智能建造動(dòng)態(tài)管理。臧格格[40]以精益建造理論為基礎(chǔ)，融合BIM、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、北斗衛(wèi)星、CAM(類(lèi)別激活映射圖)等技術(shù)，構(gòu)建裝配式建筑智能建造全過(guò)程管理模式；設(shè)計(jì)階段利用BIM技術(shù)建立協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、多專(zhuān)業(yè)協(xié)作設(shè)計(jì)的一體化管理；生產(chǎn)階段運(yùn)用RFID與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，識(shí)別并傳輸物料采購(gòu)、生產(chǎn)制作、模具加工等信息，CAM技術(shù)將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與構(gòu)件生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以北斗系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合運(yùn)輸機(jī)械內(nèi)置RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸信息化、數(shù)字化、智能化；運(yùn)維階段集成物聯(lián)網(wǎng)與BIM技術(shù)，對(duì)隱蔽工程、建筑設(shè)備、建筑材料進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)。

4.持續(xù)優(yōu)化

持續(xù)優(yōu)化是指利用云計(jì)算、遺傳算法、人工智能算法等技術(shù)，計(jì)算建造過(guò)程回報(bào)最大值，自動(dòng)調(diào)整優(yōu)化施工技術(shù)、決策方案和管理模式，提高感知、分析、控制的精細(xì)度，通過(guò)智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化自身算法和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能建造控制系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化(圖10)。

圖10 持續(xù)優(yōu)化流程

在人工智能和機(jī)械學(xué)習(xí)背景下，智能機(jī)械參與建筑工程全過(guò)程，我們面臨人與機(jī)械協(xié)同工作時(shí)代[41]。利用人工智能算法對(duì)建筑工程全過(guò)程進(jìn)行智能識(shí)別并自主學(xué)習(xí)，融合數(shù)據(jù)挖掘和專(zhuān)家系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自主優(yōu)化決策和動(dòng)態(tài)處理工程數(shù)據(jù)；劉飛香[42]基于智能設(shè)備和人工智能學(xué)習(xí)法，構(gòu)建智能決策控制優(yōu)化系統(tǒng)，智能型鑿巖臺(tái)車(chē)?yán)萌斯ぶ悄軐W(xué)習(xí)規(guī)則對(duì)樣本數(shù)據(jù)對(duì)訓(xùn)練和系統(tǒng)模型參數(shù)辨別，結(jié)合地形樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行智能辨別和分級(jí)，并自主學(xué)習(xí)和優(yōu)化。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算，將問(wèn)題求解過(guò)程模擬生物進(jìn)化過(guò)程，借助計(jì)算模型搜索過(guò)程最優(yōu)解，利用算法遺傳性進(jìn)行方案優(yōu)化。賈東和張一承[43]在材料抗壓、抗拉和彎曲變形性能已知情況下，利用遺傳算法，模擬計(jì)算裝配式木結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面最優(yōu)尺寸，優(yōu)化木結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)組設(shè)計(jì)方案。

五、結(jié)語(yǔ)

本文在分析智能建造特征、應(yīng)用及智能建造閉環(huán)控制理論的基礎(chǔ)上，闡述了建筑工程智能建造閉環(huán)控制體系(全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制、持續(xù)優(yōu)化)，總結(jié)了建筑工程中智能建造閉環(huán)控制流程及其相關(guān)應(yīng)用研究。通過(guò)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析表明，近年來(lái)智能建造研究迅速增多，智能建造的應(yīng)用前景十分廣闊。為使智能建造技術(shù)及閉環(huán)控制理論得到工程建設(shè)更好的應(yīng)用，推動(dòng)智能建造的發(fā)展和建筑業(yè)的升級(jí)變革，還需進(jìn)行系統(tǒng)研究和技術(shù)研發(fā)：

(1)建立具有智能建造特征的學(xué)科點(diǎn)，完善智能建造閉環(huán)控制體系，培養(yǎng)智能建造技術(shù)人才。

(2)基于新一代信息技術(shù)研發(fā)多種具備感知、分析、控制、優(yōu)化的全過(guò)程智能建造綜合技術(shù)平臺(tái)或軟件設(shè)備。

(3)采用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論深度挖掘傳感、結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)、數(shù)值計(jì)算、結(jié)構(gòu)仿真模擬等大數(shù)據(jù)，研發(fā)工程建設(shè)大數(shù)據(jù)挖掘的智能建造技術(shù)。

(4)運(yùn)用遺傳算法等方法優(yōu)化人工智能學(xué)習(xí)法，提高人工智能的學(xué)習(xí)能力，發(fā)展人工智能的工程建設(shè)技術(shù)。

本文對(duì)智能建造的持續(xù)優(yōu)化算法及應(yīng)用分析較少，流程結(jié)構(gòu)還不夠完善，且缺少實(shí)例描述，下一階段進(jìn)行智能建造優(yōu)化算法及應(yīng)用研究。