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物联网、云计算、大数据等新技术的提出为智能建筑的建设提供了技术保障,智能化技术也推动着建筑业的发展,反之亦然。在2018年第十九届中国国际建筑智能化峰会·广州站a场,广东省建筑设计研究院智慧中心总工程师龚仕伟分享《建筑产业化推动建筑智能化技术升级及模式变革》,围绕建筑产业化背景介绍、建筑智能化技术升级、建筑智能化模式转型三个方面内容进行介绍。

广东省建筑设计研究院智慧中心总工程师 龚仕伟

建筑产业化是一种新型的建筑生产方式

建筑业的传统生产方式主要表现为传统的设计、生产、施工,存在着几个问题:首先,其一般由用人单位承包,存在脱节;项目由甲方大包大揽,切块分割,工程组织低效;以包代管,卖资质,工程管理空壳化,专业化程度低;现场作业为主,施工粗放;劳务市场农民工为主,劳动力素质低;传统智能建筑工程模式同样存在上述问题。这就导致了建造质量低、生产效率低、企业效益率低、综合效益差等结果。

目前,智能建筑普遍存在用户痛点,最主要的痛点是配合复杂,即项目低价,设计或集成商无经验,未提相关接口,控制(配电箱)为非标产品等,涉及到弱电设计、强电设计、水暖设计、集成商、盘柜厂、机电安装六方,易出现问题。

因此,建筑智能化系统经常出现不好用、不敢用等问题,很大一部分原因在于集成商按照想象在建设阶段安装调试好系统,但大楼投入使用过程中,需求不断变化;并且由于部分系统过于专业,对技术要求相对较高,业主、物业基本无法自行编程;物管为求无责任,干脆直接改自动为手动控制;物管、业主怀疑智能化的作用

什么是建筑产业化?这是一种新型的建筑生产方式,以绿色发展为理念,以建筑业转型升级为目标,以技术创新为支撑,以信息化和现代化的组织管理为手段,以新型建筑工业化为核心,将建筑生产的全过程连接为一个完整的产业系统,形成建筑设计、生产、施工和管理一体化的生产组织形式,实现由传统的生产方式向现代化工业方式转变,从而全面提升建筑工程的质量效率和效益。

建筑产业化的载体主要包括三个方面,第一,建造技术,采用工业化生产,如装配式建筑,装配式建筑不等于建筑产业化,而是指建筑产业化的建造技术;第二,实施模式,建筑产业化只有一个乙方,如epc总承包;第三,管理模式,采用信息化技术、全生命周期管理。

装配式建筑以模具化方式生产,现场组装

至于什么是装配式建筑?装配式建筑用通俗易懂的词来解释,即积木式建筑,装配式建筑的梁、板、柱、墙等事先做好构件,如同乐高积木,在施工现场只需把它们拼合在一起。其特征是构成建筑的主要构件,尤其是结构构件为预制的,预制构件的连接方式必须可靠,全部在工厂提前装配完毕。

预制构件类型

由于装配式建筑在工厂中以模具化的方式生产,一个模具可重复利用。因此,装配式建筑具备以下几点优势:一、提升了建筑设计的质量和品质,其构件制作品质精细、精度高,现浇施工误差为厘米级,构件误差为毫米级,另外,工厂预先养护,易于控制质量,集建筑、结构、装修一体化,减少了质量隐患,构件管理信息化也避免了人为失误。

二、提高了效率,工期缩短40%以上,结构封顶—装修迅速完成,部分高空作业转移到车间,不受气象条件制约。

三、节约材料,模具可重复使用,无混凝土罐车运输损耗,并且减少了脚手架消耗。

四、绿色环保,降低能耗,减少建筑垃圾70%以上,减少工地养护用水和罐车污水,同时减少了施工噪声污染以及扬尘污染等。

各地政府相继出台相关政策,大力推动装配式建筑发展

目前,我国各地政府相继出台了一系列政策大力推动装配式建筑的发展,如北京、广州和上海。在2017年2月,北京市人民政府印发《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》,提出到2018年,实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%以上,到2020年,实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上。

2017年7月12日,广东省人民政府印发《广东省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见》,提出装配式建筑重点推进地区到2020年,装配式建筑占新建建筑面积比例达15%以上的目标。2017年9月6日,广州市出台《广州市人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑加快推进建筑产业现代化的实施意见》,提出到2020年,实现装配式建筑占新建建筑的面积比例不低于30%;到2025年,实现装配式建筑占新建建筑的面积比例不低于50%。

2017年9月30日,上海市人民政府印发《关于促进本市建筑业持续健康发展的实施意见》,要求符合条件的新建建筑全部采用装配式技术,装配式建筑单体预制率达到40%以上或装配率达到60%以上。不仅如此,自2007年至今,我国已出版30多本有关装配式建筑的国家及行业标准,进一步推动装配式建筑的发展。

虽然装配式建筑拥有显著的优势,但在推广时还是受到了不少的阻碍,首先由于生产成本的原因,还未形成规模化,对比建筑业按照工程造价3%的税率,制造业增值税税率高达17%,增加了企业的制造成本。

其次,装配式建筑与传统现浇建筑的设计方法不同,其次,装配式建筑与传统现浇建筑的设计方法不同,从设计理念、设计流程,到专业配合、绘图工具,再到施工对接、工地服务等等,都有明显的差别。其中,bim是装配式建筑中最迫切的应用,确保设计的精确度,并且确保设计和专业之间的协同,避免“打架”和疏漏。

传统现浇建筑与装配式建筑设计方法对比

装配式建筑建造理念对智能化行业的影响

装配式建筑智能化设计具备怎样的特点?首先是管线与结构分离。装配式建筑在发达国家已经迈入了成熟阶段,其构件上不埋设任何的管线箱槽,由于预埋管线与构件生命周期不同步,易影响结构强度,只能埋设避雷引下线、顶棚吊顶、地面架空、墙面夹层等。所有螺栓在构件制作时埋入,不主张采用后锚固,避免在构件上打孔,杜绝砸墙凿洞。管线与结构分离的理念主要是由于专业之间的配合越少,越符合要求,国家也鼓励管线结构分离,分离式设计的项目在做装配式评价时可获加分。

装配式建筑呈现的建造理念有三点:工厂预制、施工高效、产品优质。该建造理念对于建筑智能化行业有怎么样的影响?

第一,快速部署。智能化设备朝着这个方向发展,尽量减少接口界面,改变现有智能化工程模式,减少过多的相互配合,比如机房、工艺等,供应商玩不起长时间的工程配合;要减少交付时间,标准化的产品、标准化的应用;智能应用软件云化趋势,建筑内只有硬件和软件客户端,仅需要简单部署实现终端、电源、无线网络;在技术方面参照发达国家走过的路,但国外的品牌,可定制化的能力低。

第二,规模化运行。包括城市级应用、平台运营化,由于现有智能建筑基本为单体运行,没有与智慧城市全面对接,单体建筑有很多与城市级应用对接的需求,如来访、停车等,现在出现了单一系统的运营商,如云停车、云客服等,通过规模化的城市级运营,可产生更多的大数据,使建筑与建筑之间的联网应用可产生更多智慧城市场景,如精细化分析及控制、运行预警、数据深度挖掘等。

第三,物联网应用。物联网技术简化了设备之间、设备与平台的联网方式,适合满足快速部署和规模化应用要求,在工厂预制管线的难度较大;p2p穿透技术简化了智能建筑外部联网复杂度,并极大降低运行费用;各大移动运营商(移动、联通、电信)自2017年开始力推窄带4g服务nb-iot(单点费用低至10元/年),下一代的物联网系数,将更加的先进。部分智能化产品厂家意识到物联网趋势,开始研发nb-iot、lora、电力载波相关产品,还有一些推出了nb-iot远程无线抄表、物联网灯具等,未来还有更多的物联网产品推出。

第四,运维简单化。工厂预置参数,在现场安装尽量减少现场的操作步骤,具体表现为强弱电、机电控制一体化,将控制器、温控器等集成在一个装置中,节省运维人员的数量,减少技术水平的要求。另外,将应用软件云上运行,把复杂的策略、分析工作交给后台专业人员,出现问题找一家解决即可,在产品返修期间可用传统产品替换,这也是智能家居无线控制方式受开发商欢迎的原因。

建筑智能化模式如何转型?未来技术展望如何?

未来的技术展望将会有几个方面的发展趋势,首先,大数据与人工智能,规模化应用为机器学习提供丰富的数据,有大数据分析的基础城市云平台,相比原来独立的系统更具有专业性和持续改进的动力,竭力挖掘数据和应用的价值。在大数据的基础上,人工智能具有记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力,这是现在所追求的目标,对于大数据人工智能未来的应用场景,将节能优化运行,以及一些建筑灾难的预警等方面。

其次,是机器人,通过服务机器人、建造机器人等代替人工执行重复性事务,在医疗场所、物流配送等领域,机器人的应用越来越普及,另外,产业标准化、模块化适合采用机器人进行施工现场作业,可根据信息化系统建设方案自主建造,通过无线远程操作。

未来,智能建筑管理模式的转型方面,包括这几个方面,一是智慧建造,在智能建筑的建设过程中,实行信息的协同,六方共同参与,包括业主、设计、施工、构件加工厂家等。二是建筑模型浏览及批注,基于bim的云数据库存储,有效管理大量构件图纸,快速熟悉项目与部品部件设置。三是部件模型及全流程信息追溯,在线存储与跟踪成本、进度信息。四是二维码追踪及信息提交,部件标签打印、实时扫码追踪。五是事项处理与回复,类似于办公的智能化系统。六是部品库管理,加工构件信息云存储、进度管理。七是建筑全生命周期可视化,在施工用的bim延伸到运维的阶段,可采用bim集成设备的监控、资产的管理等。

八是弱化传统集成商的作用,传统集成商擅长承揽工程,不掌握核心技术,没有产品,依赖厂家解决问题,结果是技术上不如厂家,安装上不如机电。在建筑产业化趋势下,建筑智能化系统架构趋于简化,采购实施模式趋于简单,不再依赖集成商,类似于当年的电脑装机。现在部分集成商也在转型做自有产品,如何转型是业内一直思考的问题,没有必要为改变感到焦虑,因为变革是社会永恒的主题。

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