基于物联网技术的装配式建筑信息化监管平台

柏 青

（北京达其科技有限公司 北京 100176）

0 引言

对于我国建筑行业而言，要想实现可持续发展，就必须努力实现建筑产业化与建筑信息化，其中建筑信息化不仅满足行业发展的需求，还需符合我国相关政策要求。而装配式建筑作为建筑工业化中至关重要的一部分，由于受限于该建筑“系统性”的特点与建设行政管理体系“碎片化”的矛盾，严重制约着装配式建筑的不断发展。同时，装配式建筑的建设方式具有一定的特殊性，其监管工作的关键在于预制构件的质量，然而当前相关部门的监管方式存在诸多问题，具体包括：监管不到位、欠缺具有针对性的监管体系等，这就难以保证监管质量[1]。基于此，相关部门必须对上述问题进行全面分析，然后依托于物联网技术，科学合理地构建装配式建筑信息化监管平台。

1 物联网技术分析

物联网主要是万物相连的互联网，即以互联网为核心，通过对网络进行延伸与拓展，有机结合互联网与各种信息传感设备，构成一个巨大网络，打破了时空的限制，实现人、机及物的互联互通。物联网的组成部分具体包括：感知层、应用层、网络层，各部分的特点与工作特性有着很大差异。其中，感知层作为物联网的关键技术，可让物联网实现全面感知，其由传感器、RFID、二维码等拥有数据采集功能的感知终端组成，核心在于具有更加全面、更加精准的感知能力，并且具有低成本、小型化及能耗低的优点。网络层可实现对移动通信网络的广泛覆盖，这是物联网中最为成熟、规范化程度最高、产业化能力最强的组成部分，能够优化和改造物联网的应用特征，生成系统感知的网络，该部分的主要作用在于：对感知层中的原始数据进行传输、处理、分析及管理。感知层的功能是数据存储，网络层的功能是数据处理与管理，然而这些功能均要在应用层中来完成，该部分作为物联网和行业需求的连接口，最终能够完整地呈现出已处理的信息。

2 基于物联网技术的装配式建筑信息化监管平台的重要性

近年来，我国信息化管理平台日益完善，利用这一管理平台，有利于提高信息与数据的管理水平和能力。基于此，建筑领域可对物联网技术进行充分利用，构建装配式建筑信息化监管平台，该平台的重要性具体包括：（1）有助于加强建筑工程各参与方的信息交流，即通过信息化管理平台，各参与方均能够借助相关系统来进行信息共享、获取，掌握工程的进行状态，从而显著提高预制构件的生产调度能力；（2）有助于实现混凝土构件制造的通用化与规范化，通过建筑信息化平台开展装配工作，可以进一步规范预制构件的编码规则，让产品编码相一致，这就能够实现构件的规范化与通用化，再构件装配式建筑部品部件库，借助其通用性与兼容性等特征，从而共享整个建筑工程的产业链[2]；（3）有助于优化和更新建筑行业管理模式，通过利用信息化平台，既能够强化建筑业全产业链之间的关联，还能够借助各种先进信息化技术，来强化建筑各阶段的信息交互，从而推动装配式建筑各流程的顺利开展；（4）有助于提高监管效果，借助信息化监管平台，能够对建筑施工进度等加以有力监管，各参与方均能够实时登录平台获取工程的进度信息，并且平台中的信息数据可为装配式建筑建设提供有力的支持；（5）有利于追寻质量管理全过程，通过信息化监管平台，能够采集到的每一个部品部件的全生命周期信息，从而在实际工程建设中对其进行严格监控，并且有效保全工程项目所有的数据信息，从而确保后续质量追溯工程的顺利开展。

3 基于物联网技术的装配式建筑信息化监管平台的分层

针对装配式建筑信息化监管平台而言，其基本管理单元是预制构件，利用物联网技术来实现对整个建设过程进行跟踪，围绕着预制构件厂部品部件工业化生产、施工现场安装开展一系列工作，而数据信息输入节点涉及成品图深化设计、预制构件厂原材料检验、构件出厂、构件运输、施工安装等环节，并将单向工程作为数据信息汇总单元的一个物联网技术信息化管理系统。为此，可将该平台系统的总体架构划分成感知层、管理层及应用层[3]。

3.1 感知层

在构件厂工业化生产过程中，可在预制构件的表面镶嵌二维码或RFTD射频识别标签，并写入部品部件全部的生产信息，具体包括：构件型号、构件设计图、构件重量等基本信息，伴随着生产环节的不断推进，将会依次写入构件的出厂、运输、进场、施工安装等信息。接下来在实际的施工环节中，相关工作人员可借助RFTD或二维码读写器来获取部品部件的信息数据，然后依据信息化管理平台的要求将这些信息数据上传到对应的数据库之中，从而有利于后续更好地存储和处理。

3.2 管理层

管理层主要是结合平台系统的功能需求，为其安全稳定运行提供必要的保障，也可为感知层收集和管理数据提供平台、数据转换路径，并为应用层提供一定的支持。管理层具体涉及数据存储、数据分析及数据挖掘等信息技术。

3.3 应用层

应用层主要是为装配式建筑信息化监管平台系统提供相应的门户网络或APP，从而确保参与该建筑项目工程的各方能够顺利开展深化审计、预制构件制作、施工安装、工程监管等工作。同时，应用层涉及两个部分：（1）政府监管行业门户网站，具体作用在于提供行业动态、发布市场原材料信息价、市场材料库及项目审批；该网站不仅是建筑行业信息发布平台，更是建筑行业内装配式建筑项目各参与方的互动平台，该网站的主导者为装配式建筑管理办公室，主要目标是构建优良的装配式建筑产业生态环境，推动产业内所有企业的健康稳步发展，创造行业内企业之间良性的竞争环境；（2）预制构建互联网业务支撑系统，在准备阶段可提供企业申请和企业审批方面的支持，在设计阶段可提供深化设计方面的支持，在生产环节可提供原材料检验、生产过程记录及构件入库检验方面的支持，在交付阶段可提供构件出厂、入场记录方面的支持，在安装阶段可提供预制构件吊装、安装节点记录及监理验收方面的支持，在验收阶段可提供分项验收与竣工验收方面的支持[4]。由此可见，借助装配式建筑信息化监管平台，能够实现建筑行业动态、工程在线审批等一系列信息化管理目标。

4 基于物联网技术的装配式建筑信息化监管平台功能模块

通过对装配式建筑信息化监管平台功能进行合理的模块划分，有利于后续对装配式建筑工程建设过程中产生的各类信息数据进行整理与归档，以便更好地进行建筑质量追溯。以下主要对该监管平台的各功能模块进行简要分析。

4.1 企业认证模块

对于企业认证模块而言，主要功能在于对装配式建筑工程各参与方进入系统的资质进行全面审查，待工程项目的审批立项通过以后，这一信息化监管平台将会自动进行目标项目编号。如果有参与方想要进入系统，那么必须进行认证申请，且获得政府主管部门审批以后，方可进入到系统之中，同时系统会为其提供能够登录平台的账号和密码[5]。当企业认证合格后，有关政府部门将会结合认证结果发放生产许可，然后根据生产企业的申请，为其提供RFID读写器和芯片。

4.2 深化设计模块

对于深化设计模块而言，主要功能在于为深化设计工作人员提供相关图纸和建筑模型，以便其结合BIM技术来开展装配式建筑工程项目的建模、拆模、碰撞检查、设计图纸提出、施工模拟等多方面的工作，然后将深化设计成果上传到信息化监管平台上，以便预制构件单位根据这一设计成果来开展生产工作。通常而言，会通过图纸+BIM模型的方式来展现深化设计成果。

4.3 预制构件生产单位管理模块

对于预制构件生产单位管理模块而言，主要是在取得深化设计成果以后，为预制构件生产单位提供深化设计图与BIM模型数据等，以及部品部件编号、数量、规格、生产时间、金属键品牌等一系列数据信息，而这些数据信息将会写入到RFID标签中，由于仅有RFID具备ID编码，所以每个预制件都具备独一无二的“身份证”，且一一对应BIM模型，从而有效保障后续预制件施工安装的顺利开展，还能够迅速定位每一个构建，以便预制构件的质量追溯。

4.4 施工安装管理模块

对于施工安装管理模块而言，主要功能在于对预制构件从出厂至施工各个阶段的数据信息进行全面记录，保障预制构件从运输、进场、安装施工等每一个流程均能够查询、追溯；同时，该模块能够对预制构件的整个运输过程进行全面记录，且在其进场时进行验收、定位及节点装配记录等。在具体施工安装时，信息化监管平台能够对预制构件的进场验收单、吊装定位信息等数据信息进行筹集，然后把施工模拟BIM模型上传到这一平台上，以便相关参与方随时随地通过该平台获取施工项目进度信息，从而更加合理地管控施工进度。

在预制构件的卸载过程中，可借助RFID技术来实时监控预制构件进入施工现场后的运行路线和施工人员操作情况。由于预制构件的操作在技术上有着很高的要求，因此必须配备具备丰富经验、专业技术水平较高的操作人才。施工安装管理模块的数据库中存储着工程施工现场所有人员的信息，一旦所配备的操作人员技术能力不能满足相关要求，系统则会马上发出警报。同时，当预制构件的运输路线存在障碍时，或是操作人员的行为不当，导致预制构件无法保持稳定状态时，射频识别系统会把相关信息传送至阅读器，以便相关人员及时发现潜在危险，并采取有效措施进行处理。

在预制构件存放过程中，由于预制构件的数量较大、种类较多，这就大大增加了施工安装监管的难度，而通过合理运用射频识别技术，对预制构件的库存信息进行采集，具体包括：库存地点、进库日期、各时间段负责监管的人员信息等，若查询到的实际信息和预期设置不一致，系统会发出相应的警告信息，提醒相关监管人员及时处理。

在预制构件吊装过程中，通过将RFID读写器安装到施工机械设备上，即可有效把握机械的空间信息，一旦有人员进入到机械设备周围危险区域，则会马上发出警报，避免机械对人造成打击。同时，可将RFID读写器安装到预制构件上，吊装时能够将预制构件投影作为圆心，将人的反应距离作为半径，形成一个圆形区域，也就是危险区域，当有人员进入这一危险区域，就会发出警报。除此之外，可基于现场操作人员和预支构件的空间直线距离，明确是否进入危险范围的标准，若有人员超过这一标准，系统就会马上发出警报，以此来确保预制构件施工工作的安全有序开展[6]。

4.5 竣工验收管理模块

对于竣工验收管理模块而言，主要功能在于在工程验收过程中，汇总所有的资料信息，然后生成装配式建筑的工程档案，以此作为工程竣工验收的依据。在这一模块中，可借助Web端来对装配式建筑工程的文档资料与图像影像资料等进行收集，资料收集涉及分项验收和竣工验收两个环节。

以物联网技术为基础，构建的装配式建筑信息化监管平台通过围绕着预制构件的生产与安装，借助物联网技术等先进信息化技术，实现了对整个建筑工程的信息化管理。同时，该平台能够对预制构件的一系列数据信息进行收集，并基于自身的共享性特征使得工程参与各方实现信息共享，并获得到相应的信息管理服务，强化各参与方之间的互动交流，从而打破以往建筑工程管理中存在的交互壁垒，保障问题可以得到迅速处理，最终有效提高工程的施工效率和质量[7]。

5 装配式建筑监管中物联网技术应用的相关建议

5.1 强化政府引导作用

现阶段我国建筑行业实施的管理制度，并未明确规定装配式建筑监管的相关要求，也缺乏对物联网装配式建筑的政策和法规，而物联网技术在装配式建筑中的应用需要政府与市场的有效引导。因此，政府应积极推广装配式建筑，充分发挥自身所具备的指导作用，健全相关政策、法律法规，大力推广物联网装配式建筑。

5.2 积极发展物联网装配式建筑技术

针对物联网装配式建筑施工而言，当前我国预制装配式市场中尚未构建起与之相适应的定额依据，很多施工企业也没有充分掌握相关技术要点。为此，相关部门应尽快创建本土化的装配式建筑机构体系，提出全面、科学的设计规范。同时，可从预制构件种类丰富的角度出发，积极研究预制构件成套集层技术，并顺应5G时代发展的需求，研发相应的运行软件，以此来确保物联网技术在装配式建筑中的有效应用。

5.3 持续完善产业系统

现阶段，我国建筑市场缺乏完善的产业配套，尤其是上下游产业链亟需整合，缺乏高水平的施工单位，无法满足装配式建筑的发展需求。对于装配式建筑施工而言，需要各参与方都协同合作，生产厂商需结合构件的规范化要求来高品质地生产相关预制构件，施工企业需安排技术水平高的人员负责完成预制构件的安装与后期维护工作，建设企业必须对整个装配式建筑施工过程进行严格监管，只有各参与方在产业链上达成良好的合作，才能够确保工程施工质量和效率。

6 结语

综上所述，当前我国建筑事业的蓬勃发展，使得预制装配式建筑以其工业化、绿色化等优势逐渐受到了人们的广泛关注，并成为未来建筑业发展的关键趋势之一。然而在实际的装配式建筑管理过程中，依然存在信息不对称、监管难度大等不足，这些不足严重影响到装配式建筑的品质和安全。为了更好地解决这些不足，需要对物联网技术进行有效利用，构建装配式建筑信息化监管平台，从而实现对整个装配式建筑施工过程的全面、严格监管，可让施工现场有条不紊，有效提高工程的安全管理水平，还能够切实保障建筑品质，为企业创造更大化的利益，促进我国装配式建筑行业的良好发展。