文摘

建筑行业正经历一场数字革命,由于新技术的出现。一个重要趋势是,建设项目改造和升级到数字和智能模式在整个生命周期。作为建筑行业的关键技术的创新发展,建筑信息模型(BIM)是广泛采用在建筑设计中,建筑,和操作。荡妇了兴趣近年来智能建筑的研究领域。然而,女子的维度和智能建筑应用到目前为止尚未进行充分的探索。深入审查相关的期刊文章发表从1996年到2020年7月的BIM应用智能建筑,本文提供了一个全面的了解和批判性思维BIM和智能建筑的关系。提出了一个框架的三维空间关系BIM应用的智能建筑,包括BIM属性、项目阶段,智能属性。根据三个维度,阐述了在(1)BIM的优势实现各种现代风格;(2)应用BIM在多个阶段的智能建筑;和(3)智能建筑功能与BIM才能实现。 Based on the analysis of the literature in three dimensions, this paper presents the cross-analysis of the nexus of BIM and smart buildings. Lastly, this paper proposes the critical insights and implications about the research gaps and research trends: (1) enhancing the interoperability of BIM software; (2) further exploring the role of BIM in the operation and refurbishment phase of smart buildings; (3) paying attention to BIM technology in the field of transportation infrastructure; (4) clarifying the economic benefits of BIM projects; and (5) integrating BIM and other technologies.

1。介绍

智能建筑已成为未来建筑的必然趋势(1]。智能建筑的概念来源于持续集成先进的信息技术与建筑及其系统,使建筑能够被远程操作和控制整个生命周期在一个方便、舒适、节约成本和节能的方式。智能建筑的目标是提供安全、节能、环保、方便的服务。为了实现智能化,智能建筑应在信息技术的支持下做出明智的决定,比如建筑信息模型(BIM),复杂的机器学习,和大数据2]。BIM一直是最重要的先进技术建设和建筑业近年来广泛采用(3]。BIM使用电脑来创建虚拟3 d模型和集成项目相关相关信息,允许所有项目参与者迅速理解建筑的各个阶段。使用BIM有广泛的好处,包括减少工程造价,缩短建设时间,提高项目质量(4,5]。因此,理解BIM技术应用在建筑领域智能建筑的发展是必要的。

有一个相对大量的研究支持最近技术的智能建筑,如物联网、大数据和机器学习。例如,贾庆林等。6]讨论了物联网的应用在智能建筑的发展。Plageras et al。7)设计和模拟拓扑架构系统的智能建筑通过研究物联网,云计算、大数据和传感器技术。Qolomany et al。2)回顾了智能建筑的潜在使用机器学习服务。尽管基于信息技术的调查在智能建筑存在,研究BIM如何支持智能建筑仍然缺乏。

不断探索的BIM的潜在价值,建筑管理的女子在各领域中的应用也在扩大,如进度管理(4 d) [8),成本管理(5 d) [9),能源管理(6 d) (10,设施管理(7 d) (11]。BIM的应用是一个重要的组成部分,智能建筑的研究。应用程序的实现基于BIM需要BIM与其他学科的整合。然而,许多问题需要进一步研究的过程中,女子与其他学科的整合。例如,当前软件解决方案不够成熟,缺乏互操作性4 d模拟的过程,从而导致建筑信息的集中管理的挑战8]。生命周期成本与BIM跨多学科优化,缺乏互操作性也存在在多个水平,如系统、工具和数据(9]。在能源管理方面,格瑞斯et al。10]总结相关的挑战过程中,技能,和技术,当BIM应用于构建能源绩效管理。能效管理基于BIM的挑战包括BIM的项目成员的理解有限,缺乏经验丰富的BIM实现者,和缺乏明确的标准和法规,促进BIM实现(10]。在设备管理方面,[BIM-based设备操作和维护仍面临挑战11]。设施管理基于BIM的挑战包括互操作性不足,缺乏理解的基本操作和维护的原则BIM实现,和不清楚投资的回报。然而,BIM实现不同研究者提出的挑战并不全面由于不同研究者的研究重点。现有研究仍然缺乏挑战分析BIM在智能建筑的申请过程从一个全面和系统的视角。本文采用的增强功能和挑战BIM在智能建筑中,而不是仅仅指的是女子的挑战在一个特定的应用程序或BIM的技术缺陷。

基于上述考虑,本文旨在回答以下两个研究问题:(1)BIM和智能建筑的关系是什么?(2)什么是荡妇在智能建筑中的应用的挑战?

本文的动机来自智能建筑的要求和荡妇的发展趋势。一方面,智能建筑需要一个广泛的技术支持。另一方面,女子被认为是建筑行业中最重要的进展之一。因此,本研究的目的是提供一个全面、最新的文献综述的BIM在智能建筑领域的应用。本文旨在促进知识体系的建设BIM在智能建筑领域,进一步激发研究人员和利益相关者探索BIM技术的发展领域的智能建筑。本文的具体研究目标是总结BIM的现状研究和应用领域的智能建筑和分析研究过程中遇到的挑战和未来的研究方向。

本文的结构如下。部分1简要回顾BIM应用程序需求的智能建筑和提出研究动机和目标。部分2设计本文的研究方法。部分3讨论了BIM和智能建筑的关系,关注最新的总结BIM函数来解决各种问题领域的机灵聪明的建筑,BIM-supported智能建筑的生命周期,女子在智能建筑中的应用。部分4分析了BIM在智能建筑中的应用所面临的挑战,提出了今后的研究方向。最后,部分5总结了纸。

2。研究方法

2.1。智能建筑的概念和荡妇

智能建筑和女子都没有一个统一和明确的概念。本节分析了智能建筑的概念和其他学者提出的荡妇,提出了智能建筑的定义和荡妇。

智能建筑的概念可以追溯到美国在1980年代早期(12]。智能建筑研究所(IBI)描述的美国智能建筑可以集成各种系统管理资源的合作模式有效地技术性能最大化,投资和运营成本节约和灵活性12)(1988年,引用的参考文献。(13])。的定义提出了一些有效的假设在未来智能建筑的功能。基于智能建筑研究所提出的定义(IBI),其他智能建筑形成的新定义。欧洲智能建筑集团(EIBG)提出,智能建筑需要创建一个环境,可以充分提高住户的效率,实现高效的资源管理硬件和设施成本最低的生活(2002年,引用的参考文献。(14,15])。EIBG定义来自建筑性能的角度,重点降低生命周期成本,提高资源的控制。

后来,智能建筑的定义与主人的经验有关。中国IB设计标准(GB / t50314 - 2000)被认为是建立平台,配备楼宇自动化、办公自动化、通信网络系统,并集成的最佳组合结构、系统、服务和管理,为用户提供一个高效、舒适、方便、安全的建筑环境(12]。李(16)提出,智能建筑集成建筑设备、办公自动化及通信网络,结构优化,服务,和管理进入一个系统为人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。因为增加智能建筑的功能是至关重要的,关键是定义智能建筑方面的各种智能功能。指现有的智能建筑的定义,本文认为智能建筑是未来建筑实现可持续建筑价值和基于各种先进的技术满足用户的需求。

建筑行业最初使用2 d设计计算机辅助设计(CAD)。建筑信息模型(BIM)的概念被引入到建筑行业解决问题的计算机辅助设计和分析系统之间的数据交换(4,17]。Barlish和沙利文(18]BIM定义为3 d虚拟建筑模型,数字化智能建筑信息,构造成一个聪明的格式(2010年,引用的参考文献。(18])。这样聪明的格式是用于发展中优化构建解决方案,减少风险和附加值之前提交的设计建议。Isikdag和安德伍德17)定义BIM是创建一个新的方法,分享,交流,在整个建筑生命周期和管理信息。阴et al。19]提出的女子是一个参数化设计工具的数字表示建设项目和一个信息共享的平台支持项目团队成员之间的协作和各种利益相关者。虽然已经建立了几个女子的相关定义,在本文中,女子被定义为一种信息建模技术,促进安全、绿色、节能、舒适的建筑通过集成项目的整个生命周期的所有信息。本研究的BIM概念的上下文中被认为是智能建筑环境,强调建筑在整个项目全生命周期的信息。

定义智能建筑和荡妇的过程中,本文总结了相关关键字的两个定义:(1)“智能建筑”(12),”智能建筑“(20.,21),和“智能建筑”22];(2)“荡妇”[23)和“建筑信息模型“(17,24- - - - - -26]。使用这些关键字,因为他们有相似的含义。应该注意的是,通配符用于捕获相关变化的词26),如“智能建筑”、“智能建筑”或“建筑信息模型,”“建筑信息模型(BIM)”和“建筑信息建模,建筑信息模型。”这些关键词有助于获得一个完整的文献数据库文献检索的部分2.2。

2.2。文献检索和选择策略

文学的具体选择过程指的是其他评论文章的方法,如(26- - - - - -28]。文献筛选过程中常用的评论文章,包括确定文献数据库和检索规则,初步搜索和文献筛选阶段。本文将文献收集和筛选划分为以下四个阶段(见图1)。(1)在文献收集的阶段,四个检索标准建立:(我)选择的文件类型。为了保证评估结果的可靠性和严密性,很多文章只评论文章发表在同行评议的学术期刊。这些文章被认为是高质量的会议论文,所以本文只包括英文期刊的同行评议的论文。(2)数据库的选择。SCI和SSCI选择在我们的核心数据库收集期刊文章。期刊文章在核心数据库是可靠的来源的研究BIM-based智能建筑的发展。方法收集从SCI和SSCI期刊文章我们核心数据库已经被其他研究人员(27]。(3)关键词的选择。基于部分的总结2.1摘要,搜索关键词包括智能建筑,智能建筑 ,智能建筑、荡妇、和建筑信息模型 。规则是(TS =智能建筑或TS =智能构建或TS =智能建筑)和(TS = BIM或TS =建筑信息模型 )。(iv)研究类别的选择。根据研究课题,进一步完善了搜索选择我们类别(工程土木、建筑施工技术、绿色可持续科学技术)。在这个阶段,223篇文章被作为初始搜索文献检索结果。(2)在初步文献筛选阶段,我们根据文献分析报告进行初步筛选获得前一个阶段的我。(我)发布时间的选择。为了获得一个足够广泛引用的文章的样本,我们不限制具体。最早的相关文章发表在1996年的第一阶段,所以本文选择文章从1996年7月7日,202029日]。(2)期刊的选择。这一步利用《郑等人提出的选择方法。30.]。第一阶段的结果表明,最高的期刊上发表的论文数量如下:自动化建筑、能源和建筑,可持续性,IEEE智能交通,《清洁生产、可持续发展的城市和社会,建筑与环境、交通研究记录,计算在土木工程学报,工程建设和建筑管理、管理工程学报,计算机辅助土建和基础设施工程,建筑工程学报,KSCE土木工程学报,和可再生能源。根据已发表的论文篇数,我们选择了前15名期刊(超过三篇论文的期刊发表)作为目标期刊在第二阶段。排除后40篇文章在第二阶段,我们得到183个结果。(3)包含和排除的文献。识别无关的文章通过阅读标题、摘要和关键词。为了描述的范围和特点BIM应用在智能建筑中,本文遵循智能建筑的定义和荡妇2.1节,从而提供关键的选择标准的学术文章。删除后与低相关和不相关的107篇论文,76篇论文进行进一步分析。(4)BIM报告和指导文件的补充。的过程中探索BIM和智能建筑的关系,与本研究相关的一些文章可能是过滤掉由于数据库和文档类型的选择。因此,本文增加了几个高的实用价值参考,包括11文章和5 BIM报告或指导方针。添加文献包含早期著名的出版物和高度相关的最近发表文章BIM和智能建筑。期刊文章是来自公共数据库谷歌学者,和报告和指南是来自著名公司或研究中心如波士顿咨询集团(BCG)、阿里巴巴集团和国家建筑科学研究所。总共16个文学的文章添加到第四阶段,和92篇文章被选中进行进一步分析。

部分2.2本文详细描述了文献筛选策略。筛选的结果列在下面。表1显示了所选文学期刊信息。图2显示的数量从2005年到2020年发表的相关文献研究。

2.3。BIM和智能建筑的结合

BIM和智能建筑的不断发展,智能BIM技术已被提出。德弗里斯et al。31日)提出,智能BIM由一个智能设计系统使用智能技术。智能设计系统的应用需要聪明的女子,这是一个包含智能对象和用户任务模型。目前还没有成熟的研究框架的聪明女子,但有些学者提出了一个相对完美的绿色框架BIM在绿色建筑领域。根据提出的绿色三角形BIM陆et al。32),本文提出了智能BIM的概念来描述BIM和智能建筑的关系。聪明的女子指BIM和智能建筑的结合。BIM属性代表女子的关键特性。项目阶段和智能属性描述智能建筑。因此,女子之间的交互和智能建筑产生三维空间,包括BIM属性、项目阶段,智能属性。

2.3.1。BIM属性

BIM的属性代表BIM技术可以提供智能建筑的功能。现有研究表明,荡妇的关键功能包括集成信息,可视化模型,促进合作和其他额外的功能。

首先,女子与其他系统相结合,可以实现更多的BIM应用程序功能。例如,Jalaei和Jrade33)开发了一个模型,结合BIM加拿大绿色建筑认证体系(LEED)和可持续建筑成本估算。BIM和LEED集成模型与BIM Revit作为插件工具(33]。所有可用的数据模型中,如项目信息和LEED参数构建组件,存储在外部数据库连接到女子的工具。插件可以帮助项目团队sustainability-related决策为设计师提供他们需要的信息。goce卫星等。34)提出了一个结合BIM和GIS集成模型。摄影测量使用的集成模型和BIM工具来生成初始的3 d几何模型和按原样使用GIS分析和可视化数据三维模型(34]。3 d模型支持各种形式的建筑的有效采集和集成数据和实现建设数据映射的可视化和分析。

其次,女子被用作信息中心项目生命周期的共享和交换信息17]。例如,哦et al。35)提出了一个协同设计集成系统基于三个子模块的开发。三个子包含BIM modeler, BIM检验员和BIM服务器(35]。协同设计集成系统提高了设计质量和工作效率。

第三,BIM技术的基本功能是荡妇的可视化模型。例如,岩石等。36)使用BIM模型来评估建筑方案及其环境影响和实现生命周期评估(LCA)的可视化结果的沟通和设计指导。

第四,BIM技术的明显特征是分析和仿真功能。各种建筑物能源建模工具(OpenStudio和EnergyPlus)可以导入BIM能源仿真文件(37]。例如,基于BIM仿真的全部释放潜力,ibsen Pinheiro et al。38)产业基础类(IFC)作为输入用于能源仿真软件。他们提出了一个标准化的方法之间的信息交换BIM和建筑物能源性能仿真(易暴食组)工具来减少与模型创建(相关的时间和成本38]。

基于上述研究,本文总结了BIM属性。与此同时,这项研究是指女子Lu等提出的属性。32),包括与各种数据库的集成,并促进文档管理、可视化的分析过程和结果,可持续性分析和模拟。因此,本文总结了“BIM属性”四个方面:(1)与其他系统的集成;(2)信息共享和交流的便利;(3)整个过程和结果的可视化;和(4)的分析和仿真功能。

2.3.2。项目阶段

“项目阶段”的维度探讨BIM技术的应用领域的智能建筑项目生命周期的角度。任何建设项目经过一个完整的生命周期,从项目规划、设计、建设、运行和维护,最后翻新和拆迁。

不同的研究有不同的建设项目生命周期的理解由于不同的研究内容。例如,根据风险管理的过程中,邹et al。39)项目阶段划分为规划和设计阶段,施工阶段,使用和维护阶段和拆除阶段。根据BIM的定义,丁et al。40)把项目生命周期划分为规划阶段,设计阶段,施工阶段,运行阶段。考虑到结合BIM和可持续性,庄et al。41)将项目生命周期分为七类:规划、设计、建设、运行和维护、翻新和拆迁,使用的产品和材料和能源消耗。

本文的主要内容是结合BIM和智能建筑。大部分的可预测的智能功能应该考虑在建筑规划或设计阶段。相比之下,其他聪明的功能应该管理和进一步发展在建设和随后的阶段。因此,本文将项目阶段划分为规划和设计阶段,施工阶段,操作和维护阶段。

2.3.3。聪明的属性

智能属性来自了解智能建筑的功能。根据阿里巴巴集团公布的白皮书智能建筑,智能建筑的功能包括四个方面:环境、经济、用户体验、社会文化和技术创新42]。为了实现智能建筑的智能特性,有必要利用各种新兴信息技术来改善建筑环境和使用者的功能,合理地分配资源,控制成本。因此,本文认为智能属性四个方面:降低能耗,提高经济效益,提高用户的生活品质,结合其他技术。

3所示。BIM和智能建筑的关系

BIM和智能建筑的结合构成了聪明的女子。聪明的女子框架代表BIM和智能建筑的三维关系视图。BIM和智能建筑的关系包括三个方面:(1)女子如何支持各种智能问题;(2)女子如何支持智能建筑的不同阶段;和(3)智能建筑的各种功能是否可以实现通过荡妇。这三个方面不是相互独立的,而是应该结合和集成的智能应用程序。实现的最大潜在BIM在智能建筑需要交叉分析这三个方面。

部分3阐述BIM和智能建筑的关系而言,三维空间中,然后在三个维度进行交叉分析。图3显示了一个3 d视图的BIM和智能建筑的关系。首先,节3所示。1BIM的特定功能,支持各种智能建筑功能与BIM代表属性(X)。BIM属性(X)提出了部分2.3。1,包括与其他系统集成(X₁)、信息共享和交流的便利(X₂),整个过程和结果的可视化(X₃),分析和仿真的功能(X₄)。其次,节3所示。2BIM技术的应用在智能建筑项目生命周期的不同阶段的角度讨论了智能建筑的项目阶段(Y)。根据节2.3。2智能建筑项目阶段(Y)分为规划和设计阶段(Y₁),构建阶段(Y₂),操作和维护阶段(Y₃)。第三,节3所示。3,BIM-based智能建筑功能是由聪明的属性(Z)。聪明的属性(Z)提出了部分2.3。3,包括降低能耗(Z₁、提高经济效率Z₂),提高用户的生活质量(Z₃),结合其他技术(Z₄)。最后,在节3所示。4本文关于各种BIM和执行三个维度的交叉分析智能建筑应用。

3.1。BIM功能主要智能问题

BIM应用功能的智能建筑领域的广泛讨论。首先,女子可以满足建设的需要,现代风格与其他信息管理系统通过集成。BIM解决了“信息孤岛”的问题,实现有效的传输和共享的信息在所有项目参与者。女子也提高了整个项目的决策效率通过应用可视化功能等各个方面管道碰撞检测,能耗评估和应急管理。此外,使用BIM技术可以分析和模拟项目的整个过程,合理分配资源,优化施工程序,避免返工和浪费。

3.1.1。与其他系统的集成X₁)

BIM应用的逐步深化,BIM在智能建筑项目的简单的应用程序已经成为少见。女子更多的是与其他系统集成中发挥更加出色的综合价值。

首先,女子可以集成与能量管理系统(X₁)实现建筑物能源数据共享为智能决策,如故障检测和响应的需求。例如,吸引和Menassa [43)开发了一个软件原型连接构建智能电网环境。软件原型结合BIM和emc(能源管理控制系统)(X₁),使建筑作为智能电网终端节点与智能电网通信(43]。第二,女子可以集成制造系统(X₁)来确定机器是否可以使用BIM软件产生预先设计建筑产品。例如,一个et al。44]综合BIM和制造系统(X₁),提出一个基于BIM自动评价机能力框架。第三,结合BIM和GIS(地理信息系统)(X₁)可以提供各种应用程序管理智能建筑,如数据集成、定量分析和空间管理。例如阿和奥斯曼(45提出一个框架结合BIM和GIS (X₁,Z₄)计划和预测新兴城市的公共基础设施要求(Y₁)。第四,女子可以集成与BAS楼宇自动化系统(X₁)能源管理(Z₁),建筑设计优化和操作(Y₁,Y₃),并建立故障检测和诊断。BAS是智能建筑的主要组成部分之一,主要应用于设施管理(46]。唐et al。46)使用BIM工具协助BAS信息交换(X₂)的设计和操作在不同阶段的项目(Y)。作者定义了一个国际金融公司(行业基础类)模式的子集,然后显示IFC子集之间的信息交换模式BAS BIM和设施管理工具(46]。

3.1.2。方便信息共享和交换(X₂)

智能建筑的实现离不开建筑信息的高效处理和应用。新兴的BIM技术不仅提供了模型包含各种各样的信息,但也意识到现有信息的共享和交换(X₂基于模型)。例如,Keskin和萨尔曼47)使用BIM提供的信息模型共享和交换信息(X₂)。这个模型使需求增加数字化建筑的整个生命周期,使项目利益相关者访问、管理、使用、和物理连接和操作数据的数字化协作环境。唐et al。46)也使用BIM促进BAS信息交换和集成(X₂)。作者定义了一个国际金融公司模式的子集(BACnet MVD) Revit,并使用一个web浏览器来演示的实现BACnet MVD BAS的信息交换(46]。这样,BAS信息开放的女子所代表的标准可以实现智能建筑的潜力在未来信息交换和集成。除了实现信息共享和交换(X₂),李et al。48)提出,女子也可以有效促进信息安全。李等人。48)提出了一个智能BIM平台高度依赖信息。平台强调,只有经过授权的利益相关者可以访问信息,确保信息安全。

3.1.3。可视化的整个过程和结果(X₃)

可视化是荡妇的最重要的优势之一。可视化不仅是一个简单的3 d模型,但建筑信息的三维模型实现某些建筑功能。BIM礼物真正的建筑组件的形式3 d视觉模型(X₃)。因此,设计师和其他项目参与者可以看到真正的门、窗户、天花板、和其他组件,因此,他们可以更清楚地了解整个项目。当前的研究表明BIM的三维可视化功能可以应用于建筑性能分析、应急管理、施工现场管理(Y₂智能建筑的)。

首先,女子可以充分利用视觉数据构建性能分析(X₃)。例如,汉和Golparvar-Fard [49]讨论的策略使用新兴视觉大数据和BIM (Z₄)来捕捉、分析和可视化数据报告施工性能监控(Y₂),介绍了一个基于图像视觉分析方法和荡妇。这种方法需要选择对应的视觉数据和荡妇,这可以使用BIM对齐一组无序图像。

第二,BIM技术可以显示三维网站,帮助用户可视化火灾、地震、和其他突发事件,提高救灾决策的准确性和有效性。例如,程et al。50)使用BIM建立防灾系统框架显示实时和动态三维火灾信息(X₃)。该框架使用BIM技术显示火焰区域,帮助用户可视化火情况。

第三,施工现场管理也得益于BIM技术的三维可视化功能。施工期间捕获数以百计的图片和视频。这BIM-related视觉数据需要进一步本地化提供有用的和准确的施工状态(49]。考虑到工人的健康和安全的建筑工地,Riaz et al。51)提出了一个有限的空间监测系统基于无线传感器网络(WSN)和女子(Z₄)有效地监控封闭空间在建筑工地(Y₂)。Autodesk Revit软件目前使用的系统收到的WSN在一个狭小的空间里的数据在一个建筑工地51]。数据包括氧气、温度、能量消耗、内部空间和其他值。经理可以检索最新的传感器数据存储在一个中央数据库随时应对危险如果需要在密闭空间。Dutta et al。52]还BIM技术应用于建筑工地管理(Y₂从设备的角度,而不是从施工人员的角度。研究实现了自动重新规划提升路径的塔式起重机的建筑工地。这主要是由于重组模块由南洋理工大学开发的计算机辅助提升计划(CALP)系统。

3.1.4。分析和仿真的功能(X₄)

BIM的分析和仿真功能(X₄)在智能建筑指的BIM功能模拟和分析真实事件在构建模型在实际项目开始之前。Olawumi和陈53)用德尔菲调查确定整合BIM和可持续发展实践的一个重要的优势是能够模拟建筑性能和能源使用。通过分析和仿真建筑功能(X₄),BIM技术可以减少甚至避免冲突、错误、浪费,和风险,进一步实现建筑功能的智慧。因此,为了实现建筑的智能功能,项目经理需要建筑能耗分析和模拟,用户舒适、建筑安全等功能。

现有研究表明,BIM技术可以模拟分析构建函数(X₄)如下(见表2)。首先,在规划和设计阶段(Y₁),女子可以用于采光模拟(54)(Z₃)和安全分析(55)(Z₃)。其次,在构建阶段(Y₂),可以使用BIM挣值管理(56)(Z₂),成本/进度估计(57)(Z₂),施工安全分析(58)(Z₃)。第三,在操作和维护阶段(Y₃),女子可以用于日常管理和应急仿真分析,诸如能源仿真(43)(Z₁)、用户日常活动模拟(59)(Z₃),室内环境质量分析(60)(Z₃),火灾人员疏散模拟(50)(Z₃)。

与一般建筑相比,女子在智能建筑中实现更多的功能和优势。它是有用的考虑不同层次的BIM的使用。在第一个层面上,该项目使用3 d, BIM-based计算机辅助设计(CAD)软件,和碰撞检测工具的基本设计项目。然而,在传统方式生产的所有实际的蓝图。每个公司在项目过程数据独立,并手动接口与BIM平台(61年]。第二层次,项目开始使用常见的BIM文件格式交换一些信息协助项目进度管理(4 d)和成本管理(5 d)。在第三个层面,女子可以进一步扩大到包括能源管理(6 d),设施管理(7 d),甚至一天管理模型。一般建筑,女子还在第一级。然而,女子经常倾向于达到第二个甚至第三个水平智能建筑。因此,BIM需要进一步整合的基本属性与其他维度的时间,成本,能源、智能建筑和设施来满足更高的要求。

3.2。基于BIM智能建筑的生命周期

比较传统的建筑、智能建筑有一个高水平的技术内容,风险,和复杂的施工过程。不同领域或项目的管理方法会导致不同的方法把项目生命周期(见表3)。例如,Halfawy和森林[62年)将项目生命周期分为三个阶段根据项目信息流动过程,从设计阶段到构建阶段,到设施管理的阶段。Audier et al。61年)将项目生命周期分为阶段的设计、施工、材料供应,根据项目参与者的协作过程和操作领域的建筑材料。杨et al。63年)提出了一个BIM-based生命周期评价方法,促进建筑的低碳设计。项目生命周期中涉及建筑材料的生产(包括原材料开采和生产),材料运输、施工、操作、翻新,拆迁,废物处理63年]。李等人。48)提出,女子被广泛用于预制房屋生产项目生命周期的所有阶段,包括可行性研究、设计、制造、运输、建筑、和维护。Forcael et al。64年)将项目生命周期分为preinvestment阶段,投资阶段,根据投资过程操作阶段。preinvestment阶段包括项目创意的生成和分析,可行性研究,和preproject设计;投资阶段包含了设计改进和投资评估;操作阶段包括招标、施工和维护(64年]。

智能建筑的生命周期的划分还在继续摆脱近年来研究。例如阿和奥斯曼(45)回顾了研究的集成BIM和GIS在城市发展。作者提出,为这一领域的研究主要集中在操作和维护阶段,很少参与规划和设计阶段。因此,女子的角色和GIS集成在规划和设计阶段需要进一步探索。Keskin和萨尔曼47)建立了一个荡妇实现智能机场生命周期管理框架。机场的生命周期分为设计、施工、和操作(47]。Hetemi et al。65年)提出,女子项目的不同阶段的协调应确保在案例研究中,如规划、设计、建设、维护和操作。

从上面的研究,智能建筑工程从规划设计开始,其次是材料的制造和运输。然后,项目到达构建阶段。项目完成后,项目进入操作和维护阶段。最后,建筑的翻新和拆迁建筑物的使用后会发生很长时间了。由于智能建筑的复杂性(复杂的技术,许多相关链接,和多方协调),早期项目的规划和设计阶段必须考虑。本文没有明确研究建材只是探讨了智能建筑的总体形势。考虑到制造业和运输阶段发生的建筑材料,本文不单独列出制造和运输阶段。智能建筑的主要功能和投资回报率是反映在项目操作和维护阶段,因此,操作和维护阶段的范围必须包括在完整的生命周期管理。翻新和拆除阶段只需要考虑后,智能建筑已经使用了很长一段时间。此外,翻新和拆除阶段占据了一个相对较小的智能建筑的全生命周期的一部分,类似于重建另一个项目,所以不再单独列出。 Therefore, this paper divides the whole lifecycle of smart buildings into the planning and design phase, the construction phase, and the operation and maintenance phase.

3.2.1之上。规划和设计阶段基于BIM (Y₁)

智能建筑已经成为一个重要的考虑在建筑的规划和设计。传统CAD技术设计能力是有限的,不能满足当前需求的智能建筑,如复杂的设计,安全设计和multitechnology组合设计。女子提供的3 d模型可以完成复杂的设计通过扩展模型,避免设计错误,提高设计效率。女子也可以用于碰撞检测来提高建筑物的安全。此外,女子可以结合其他技术为提供更好的计划项目的规划和设计过程中快速、准确地了解和比较不同的设计解决方案。

首先,BIM技术的应用的第一步是创建模型。辛格et al。66年阐明基于规则的BIM的发展对象,结合模块化设计规则的协调与BIM应用(MC)标准,允许设计师创建架构模型在规则。罗蒙和Batov67年)进一步提出了一个动态BIM的延伸。扩展的模型可能使用的“智能”的开发人员构建解决方案,设计师选择“智能”构建解决方案,工厂经理和开发人员的建筑规范和标准。

其次,风险管理,如碰撞检测和安全分析,应考虑在规划和设计阶段(Y₁)。为了避免加固设计错误或不安全的因素在设计结果,刘等人。68年)进行强化与BIM技术碰撞检测,以避免钢筋在梁柱节点碰撞和堵塞。重要的是要注意,在设计阶段的设计变更是不可避免的。建设项目设计变更的影响是全方位的,而不是部分,特别是对成本,项目的进度和质量。在这方面,林和周69年)提出了一个设计变更检测解决方案基于BIM技术,这有利于合作项目设计和质量控制。有效的变化检测基于BIM是通过匹配两种设计版本的IDS和比较BIM模型中的所有属性。波特et al。55]分析了静态和动态行为的BIM周边环境图BIM实体地图。安全分析在项目的设计阶段开始,进一步加强基础设施的安全性。在的研究70年),生产力的问题时也考虑考虑安全问题。研究人员调查BIM提高生产率的潜力(Z₂)和建筑业的安全性能。具体地说,使用BIM作为风险管理平台在设计阶段(Y₁)和一个框架开发生产力和安全监测。项目框架有助于克服问题造成的设计缺陷和材料选择错误,从而提高生产率和建筑物的安全。

第三,与其他技术(BIM平台可以集成Z₄)在规划和设计过程,从而帮助业主更好的计划项目和设计师更好的完成设计任务。Marzouk和奥斯曼(45)提出了一个框架,BIM和GIS集成计划和预测公用事业基础设施需求。拟议的框架主张仔细观察阶段的城市规划和发展以形成基础设施需求的很大一部分表现在城市扩张和发展。洛克et al。71年]讨论了射频识别技术的结合和BIM是否可以用来跟踪和导入的虚拟模型组件的新建筑在设计阶段。

3.2.2。构建阶段基于BIM (Y₂)

智能建筑是智能建筑的一个组成部分。女子可以模拟和可视化施工过程三维几何模型和丰富的信息,实现智能建筑的目标。现有的研究已经证明,BIM技术的应用具有较强的实用性和经济效益在施工过程(Y₂),对于更复杂的和智能建筑发展带来了新的机遇。智能建筑在施工阶段的目标(Y₂)包括进度、成本、安全、质量和环境。图4显示了五个目标的智能建筑基于BIM和相应的文献。进度和成本目标,经常在一起分析文学密切相关。安全是最基本的和必要的目标在构建阶段。质量和环境目标也是很重要的智能建筑。

首先,大多数BIM应用程序设计进度和成本管理Z₂)的建设项目。例如,马和刘72年)建立了一个自动估计方法施工招标成本基于BIM设计结果(Z₂)。方法侧重于施工系统的识别和获取信息。建设成本估算问题,金正日et al。57)从一个高速公路项目,建立了一个明智的3 d模型基于一步(产品)的交换标准数据模型预测公路建设的成本和时间(Z₂)。同样,BIM-based成本和进度管理(Z₂)也被应用于桥梁的施工阶段项目(56]。BIM技术应用于桥梁被称为桥信息建模(边缘),它有三个子模块。第一个模块是近似估计模块。模块直接从边缘提取的元素个数,然后繁殖数量与其相应的单价。第二个模块是详细评估模块。除了由边缘提取的元素数量,该模块还考虑生产率估计,不同的材料成本,劳动力和设备。第三个模块是性能测量模块。这个模块可以计算使用挣值计划值和实际值,然后确定预算和进度状态。计划和实际值为每个元素可以提取与Tekla结构软件或由用户手动添加。李等人。73年)还讨论了提高施工进度通过BIM技术为基础的数字管理但专注于预制建筑。结合物联网和荡妇,作者设计了一个物联网平台,提高日常工作效率和协作预制组件的组装能力。后来,李et al。74年)开发了一种实时BIM平台涉及各种利益相关者,信息流,最先进的建筑技术来提高预制房屋的施工进度。

其次,女子也很有可能帮助提高智能建筑施工的安全。例如,Riaz et al。51)提出了一个封闭空间环境监测方案基于BIM和无线传感器网络对施工人员的安全。该方案可以在实时监测温度和氧气水平,从而减少建筑工人的健康和安全危害建筑工地(X₄)。其他文学从设备管理的角度考虑施工安全。王等人。75年)建立信息模型与半自动数据集成方法,涵盖了信息需求为解决资源调度的数学模型。这种方法加强女子之间的信息传递和资源调度的约束数学模型(X₂)。Dutta et al。52)使用BIM自动重新计划塔式起重机的提升路径在建筑工地(Y₂没有碰撞)提供优化的提升路径。设备信息的有效集成和BIM解决了复杂的调度问题,促进安全的设备在施工阶段(Y₂)。

第三,施工质量和环境也是智能建筑的重要方面。施工质量可以与特定的监控参数数据收集从相应的传感器和集成到BIM模型。例如,金等。76年)开发了一种尺寸和表面质量评估预制混凝土框架组件与BIM和3 d激光扫描技术(Z₄)。框架由四部分组成,包括(1)清单,(2)检查程序,(3)选择最佳的扫描和扫描参数,和(4)储存和交付测试数据的方法。更重要的是,建设环境分析使用Revit开发模型和集成了他们与其他女子能源相关工具(例如,绿色建筑设计工作室)来模拟和分析建筑性能(Y₁)。例如,Krasny et al。77年分析和比较和成本的影响(Z₂)两种不同的住房类型对环境通过能量分析BIM和Baubook软件的函数。

3.2.3。操作和维护阶段基于BIM (Y₃)

操作和维护阶段(Y₃)需要很大一部分在整个建筑生命周期,涉及到更复杂的建筑活动。因此,在操作阶段建筑性能具有重要意义。在操作和维护阶段的研究(Y₃主要分为两个方面,包括创建模型的现有建筑和服务运营商和居住者。

由于设计变更和无意的偏差,构造BIM模型完成建筑改善建筑的现代风格比新的更复杂的建筑。雪et al。78年)提出,构建信息模型建造的建筑是一个持续的挑战全球BIM和计算工程社区。陈等人。79年)提出了一个方法来自动重建的BIM模型基于多源的现有建筑物修正几何基元(MSTEP)。该方法提高了楼宇自动化水平,降低了BIM施工时间。雪et al。78年)采用三维点云自动生成丰富的语义竣工建筑智能化(Z₄)。上述方法开辟了一种新的方式创建女子从廉价的数据源。

在操作和维护阶段(Y₃),女子是设计师和承包商以及经营者和使用者。Keskin和萨尔曼47)提出了一个全面的和自适应机场BIM (ABIM)管理框架BIM平台的操作和维护。框架有助于机场运营商访问、管理和利用机场BIM平台(生命周期数据X₂),达到机场项目的数字化管理,提高机场运营效率。智能建筑以人为本,所以人的经验是非常必要的。Heidari对伊朗伊斯兰共和国通讯社表示et al。59)提出了一个BIM-based智能设计系统来模拟用户的日常活动,提高用户和设计师之间的交流的过程中智能环境设计(Z₃)。聪明的女子是用于创建虚拟空间包含智能对象可以执行某些功能和对用户交互基于对象的属性的集合。拉希德et al。80年还为用户提供了一个聪明的室内环境(Z₃),但不考虑用户和智能对象之间的交互。本研究主要用于室内位置跟踪和BIM-based虚拟环境中实现设备控制的智能建筑。提高居民的经验,哈比比(60),专注于为用户提供最好的室内环境质量(IEQ) (Z₃)。研究探讨了实时监控系统,创建了一个BIM模型现有的校园建筑案例分析,从而评价建筑能源消耗和室内舒适性的指标(Z₁,Z₃)。BIM应用程序连接用户与建筑系统密切在操作和维护阶段提高建筑物能源效率和用户舒适(Z₃),这是符合智能建筑的主要内容。

3.2.4。摘要基于BIM项目阶段

一般来说,使用BIM的优点在智能建筑的生命周期有两个方面。一方面,女子提供3 d视觉模型(X₃)实现信息共享和交换(X₂)。因此,女子可以促进不同学科的数据交换的工具和不同利益相关者的合作。另一方面,女子可以集成与其他工具(Z₄)来解决特定的体系结构问题通过分析和模拟建筑性能(X₄)。因此,女子是有利于控制工程造价,有效安排和环境污染,促进智能建筑。现有的文章表明,BIM模型解决问题提供了丰富的信息与智能建筑的整个生命周期(见表4)。表4表明,智能建筑的类型由BIM主要是办公室和住宅建筑,与少量应用在桥梁、公路、机场等交通基础设施。

3.3。基于BIM功能的智能建筑

与人民渴望聪明的生活和工作,迫切需要采用更先进的技术,近年来实现建筑的智能功能。因此,智能建筑的功能不断发展和改善82年]。不断发展的核心驱动力的智能建筑包括四个方面:减少能源消耗(Z₁),增加经济效率(Z₂),改善生活质量的用户(Z₃),与其他技术集成(Z₄)(见图5)[42]。为了进一步促进智能建筑的发展,女子已被广泛研究提供智能建筑解决方案。本节提供了一个审查当前的BIM应用领域的智能建筑从以上四个方面。

3.3.1。减少能源消耗(Z₁)

信息技术的快速发展促进了智能建筑的发展。过度的能源消耗会导致环境恶化,这在一定程度上促进了智能建筑的发展。建筑消耗大约三分之一的世界资源,造成大量的能源消费和过度建筑垃圾(83年]。建设资源的过度使用导致了各种环境问题迫切需要解决。智能功能,智能建筑的实现取决于能源管理和控制在建筑的整个生命周期84年]。女子可以应用于智能建筑的能源能耗检测和管理,从而提高项目的资源效率,防止过度的浪费(85年)(Z₁)。基于建筑能耗数据,女子也可以设计和评估建筑的全生命周期,以减轻的负面环境影响建设项目(83年)(Z₁)。

BIM-based智能建筑的能源管理已被广泛研究。部分文献BIM-based能源管理侧重于建筑物能源的监控。例如,Gokce和Gokce86年比较数据提取BIM和其他工具使用动态数据来支持决策,促进建筑energy-specific监视和管理功能(Z₁)。此外,McGlinn et al。87年)使用BIM和语义web技术集成建筑,传感器,推动基础设施和智能软件组件(Z₄)。建议根据室内传感器测量的数据生成的设施经理提醒潜在的节能行为。也有两篇论文在能源管理从不同的角度,主要集中在建筑能源消耗管理。Kaewunruen et al。88年)使用Revit和洞察力软件构建现有建筑物的能源和成本分析模型,确定建筑物能源消费的效率(Z₁)。康和崔89年)结合了丰富的建筑信息与BIM数据采集框架提出一个有效的建筑能源管理决策方法(Z₁)。方法可以帮助管理者实现空间的综合利用和能源管理数据和有效地管理建筑物能源。

女子也可以用于建筑环境性能评估和分析(Z₁)。杨et al。63年)提出了生命周期评价(LCA)方法基于BIM技术从建筑物的全生命周期的角度。方法使用BIM工具来创建BIM模型和分析相关数据所需的LCA (63年]。数据覆盖建筑材料,建筑机械,能源,和水。设计建造软件(基于EnergyPlus)是用于识别和量化能耗评估建筑的整个生命周期每个阶段的环境性能。Zhang et al。90年)主要进行实时评价绿色建筑设计阶段(Y₁),而不考虑整个建筑生命周期。女子在这种方法主要是用来提供连接所有的项目涉众的协作环境,促进绿色建筑评级过程中的信息交换(X₂)。江et al。91年还讨论了绿色建筑评价方法。在新的绿色建筑评价方法与BIM和本体提出了,女子被认为是数据库提供了方便的获取所需信息的绿色建筑评估(X₂)。上述方法论的贡献有深远的价值减少智能建筑的能源消耗。

3.3.2。增加经济效益(Z₂)

智能建筑的快速发展离不开伟大的需求材料,设备和技术人员,这也会造成建设成本的增加。管理人员可以使用BIM模型来计算材料数量和成本,从而降低项目成本和资源浪费和提高项目的经济效益和企业(Z₂)。Marzouk和Hisham56)使用BIM技术估计桥的近似成本和详细的成本项目。金等。57)确定土方工程数量、成本和施工进度通过创建一个三维模型的高速公路,并帮助设计团队估计项目总成本。

不可预知的变化可能发生在建筑智能建筑和BIM模型数据也需要相应改变。变化的数据需要管理者快速做出调整来提高经济效益尽可能多。例如,Lu和Olofsson [92年)提出了一个集成框架的BIM和离散事件仿真(DES)。该框架包括建筑信息建模过程和智能模拟引擎92年]。建筑信息建模应用程序需要出口的材料数量、操作进度和资源需要一个关系数据库。智能模拟引擎自动从数据库中读取信息实时了解建筑信息的变化。框架可以很快发现不确定性在施工操作和探索替代方案来改善项目性能和避免损失。类似地,林等。93年)提出了一个natural-language-based云BIM支持数据检索方法和表示(Z₄)。云BIM增强BIM大数据的价值和促进BIM在企业中的应用,从而增加企业的经济效益。应该注意的是,采用BIM技术肯定会增加智能建筑的成本;因此,只有有效的应用这项技术可以产生效益。因此,高成本和盈利能力不清楚使许多项目采用BIM持谨慎态度。

3.3.3。提高生活质量的用户(Z₃)

人取向是智能建筑的核心概念,所以用户体验是非常重要的。BIM技术有利于用户和智能对象之间的交互,实现快速响应用户的需求。BIM技术也可以帮助解决紧急情况在智能建筑中,确保用户的安全。

智能建筑需要快速响应不断变化的用户需求和实现特定的功能,如建筑控制、自动化和安全(94年]。例如,拉希德et al。80年)集成物联网基础设施和BIM-based虚拟环境(Z₄)来支持用户控制电器的智能家居环境,为用户提供一个方便、舒适、节能环境(Z₃)。室内定位系统的集成和惯性测量单元(IMU)可以实现用户信息检索和环境信息收集。BIM-based虚拟环境打开或关闭的物联网基础设施建设根据接收信息。在另一项研究中,哈比比(95年)使用BIM和智能传感器创建一个实时智能建筑能源管理系统来改善室内环境质量(IEQ)和用户舒适(Z₃)。

提高安全性和救灾能力,BIM技术模拟了灾难的发生X₄)在灾难发生前和更新紧急信息有效的应急反应在灾难后的建筑。例如,程et al。50)构建BIM-based智能火灾预防和减灾系统加强消防救援和火灾隐患控制。系统可以向用户显示一个三维网站(X₃),并帮助他们理解火灾或其它紧急情况。波特et al。55)还讨论了用户安全和灾难响应,强调安全火灾预警。本研究进行了静态和动态安全分析与BIM检查设施的潜在安全风险,确保用户的安全(Z₃)。

3.3.4。结合其他技术(Z₄)

智能建筑项目的成功实施离不开BIM技术与其他先进信息技术的结合。BIM和其他先进技术的集成为BIM的应用提供了更多的可能性。技术集成方案的出现,如BIM + GIS, BIM +物联网和BIM +云计算,逐步形成“荡妇+”的概念并进一步促进了女子的应用领域的建筑(见图6)。

首先,BIM和GIS的集成已成为建筑行业的一个重要方向的不断发展和推广BIM和GIS在智能建筑中。GIS重点关注应用地理空间信息,而女子专注于建筑内的详细信息。两种技术的结合提供室内和室外的整个数据的基础,这也是智能建筑的空间数据基础。例如,Yamamura et al。96年)提出了一个GIS-BIM-based城市能源规划系统(Z₄)。系统可以基于gis技术集成与其他数据源的数据来自城市,社区,和建筑整合城市模型,预测和节能技术的影响,模拟和可视化三维城市建模。该框架提出了(45)也是基于BIM和GIS技术(Z₄),但有不同的用途。本研究的主要目的是计划和预测城市扩张的效用要求(Y₁)。

第二,BIM和物联网集成的核心是集成来自不同系统的数据在整个生命周期的智能建筑。物联网功能支持实时数据的连续流产生重大效益与BIM模型的集成。从物联网实时数据收集可以分配给数字BIM模型中的实体代表广泛的有价值的信息(85年]。例如,戴夫et al。97年)开发了一个荡妇,IoT-based平台,提供能源消耗和信息用户舒适(X₂,Z₄)。另一个应用程序的BIM和物联网集成(Z₄提出了智能家居控制(80年]。然而,研究BIM和物联网集成还在早期阶段。唐et al。98年)过去十年的相关文献整理和分析这些文章的建设运营监控、人力资源管理、建设物流管理。在这个领域潜在的研究方向建议包括创建面向服务的体系结构(SOA)和web服务模型为BIM和物联网集成,建立标准信息集成和管理,解决互操作性问题,和云计算。

第三,BIM和云计算的整合也为智能建筑注入了新的动力。结合云计算强大的计算功能和荡妇的可视化功能,计算量和复杂的任务BIM应用程序可以被转移到云计算来提高运营效率。例如,林等。93年)提出,女子可以自动检索相关数据基于云计算和可视化地图和全面的报道形式,从而提高BIM应用价值和促进BIM技术应用在智能建筑(X₃,Z₄)。

第四,女子也可以结合无线射频识别(RFID)技术实现更多的智能功能。射频识别技术可以识别特定的目标和读取相关数据,而女子能有效地进行信息管理。射频识别结合BIM从不同的研究角度,应用于不同的场景,包括跟踪智能建筑组件和设备的实时检测。例如,洛克et al。71年]RFID和BIM (Z₄)跟踪新建筑的组件并将数据导入模型实现组件的复苏和利用率。蔡et al。99年)集成RFID数据采集到BIM系统(Z₄)检查建筑工地上的材料腐蚀(Y₂)。李等人。74年开发了一种基于射频识别技术的BIM平台(Z₄)处理至关重要的时间因素,促进智能建筑对象之间的协同工作和RFID。日常运作的平台提高成功率和决策在预制施工项目管理,确保及时交付项目。

第五,女子可以进一步结合测绘技术来促进智能建筑的整体发展。例如,金等。76年)提出了一个基于BIM预制混凝土的质量保证体系和三维激光扫描技术(Z₄)。系统使用激光扫描仪扫描预制混凝土单元放置在预定的位置(76年]。然后系统检查组件列表,确认参数,在检测和评估结果和数据管理模块,这样系统可以有效地与BIM(可互操作的76年]。

女子可以集成多个先进的信息技术来实现更多的BIM功能和更高级的智能建筑。例如,李et al。73年)设计了一个物联网平台为不同的利益相关者提供决策和监控服务。具体而言,实时数据收集使用射频识别技术在建筑工地,然后上传到云进行处理和分析,为现场工作人员提供决策支持。此外,女子和虚拟现实(VR)技术用于开发可见性和可追溯性的功能。此外,它是方便管理者实时监控施工进度和成本信息(73年]。总之,女子的深度集成和其他先进的信息技术将促进智能建筑的快速发展,从而扩大智能构建应用程序。然而,BIM和其他先进信息技术仍然处于初步发展阶段,有着广泛的前景和发展潜力。

3.4。交叉分析的BIM和智能建筑的关系

nexus BIM和智能建筑的交叉分析手段分析应用程序考虑所有维度的关系,包括BIM属性(X)、项目阶段(Y),聪明的属性(Z)。提出了在部分3所示。1- - - - - -3所示。3,每个维度的分析必须涉及分析其他维度。因此,必须结合三维空间来实现智能建筑的全面了解和指导基于BIM技术。表5显示了应用程序的交叉分析X,Y,Z维度。图7显示了三个维度的交叉分析的结果。BIM是广泛应用于智能建筑,如设施规划、能源模拟,和安全分析。不同的十字路口之一X,Y,Z轴代表不同的应用程序(参见图7)。应用程序如下。

3.4.1。自动评价机功能

在外部建设(Y₂),应用BIM的属性与其他系统进行集成,BIM和制造系统集成(X₁)形成一个框架,用于自动评估机器功能(44]。这个框架有可能有效地提高生产率,质量,和产品的产能,从而实现敏捷提高经济效益(Z₂)。机的自动评价功能基于BIM提高建筑产品的生产效率和质量在生产阶段。

3.4.2。运营效率改善

通过连接现有的数据资源和操作系统,BIM-based流程是用于智能建筑”操作和维护(Y₃)设备管理器访问、管理和利用数字协作环境中操作数据(X₂)[47]。机场BIM (ABIM)框架可以帮助运营商使用机场生命周期数据BIM平台协调机场的工程方面管理在整个生命周期(47]。因此,BIM-based操作过程指导利益相关者实现数字运营管理,提高运营效率Z₂)。运营效率提高智能建筑项目将有助于减少运营成本,增加收入。

3.4.3。防火

防火是一个重要的紧急事件,需要考虑在操作和维护阶段的智能建筑(Y₃)。当传感器检测到一个足够高的温度或烟雾水平,BIM支持的3 d模型可以用来监控火灾爆发的位置和可视化疏散和救援路线(X₃)[50]。自动提供实时动态疏散指导用户设备通过BIM软件改善消防和救援,从而保证用户安全(Z₃)。消防应用程序基于BIM技术改善了对灾难的应对能力和有效地提高建筑安全性和安全管理水平。

3.4.4。保护安全的构造函数

从传感器数据更新的建筑信息(氧浓度、温度等)可以存储在Revit软件促进信息采集与共享(X₂)[51]。可以结合BIM平台,系统物联网等技术(Z₄)监督施工现场实时信息在构建阶段(Y₂),以避免危险情况(缺氧和极端温度)在一个狭小的空间环境(51,73年]。BIM和其他技术的结合促进发展的BIM平台的可见性和可追溯性,确保施工人员在施工现场的安全性,从而实现安全施工。

3.4.5。设备调度

在建设过程中(Y₂),设备信息存储在建筑工地BIM模型,这样可以有效地可视化(X₃)。收集和向BIM系统集成RFID数据的优势促进动态调整的操作和设备调度(Z₄)[52,99年]。BIM平台可以结合射频识别技术实现设备信息的实时同步,这是方便核查人员快速、准确地计算最佳路径为每个指定的设备和合理安排资源。

3.4.6。安全分析

在设计阶段(Y₁),可以使用BIM图形可视化物理实体和进行静态和动态安全分析智能建筑的周边环境(X₄)[55]。建筑设计师使用BIM平台评估建筑安全设计和安全监测系统,可以显著提高建筑安全,保护用户免受潜在危险(Z₃)。因此,安全分析结合BIM可以克服智能建筑的安全问题造成的设计缺陷和材料选择错误,以确保安全的智能建筑(在以后的阶段58]。

3.4.7。成本估算

在构建阶段(Y₂)、不同的材料、机械和劳动力、成本和其他金融信息被记录在BIM模型便于估算成本的土方工程(X₄)[56,57]。借助建筑信息存储在BIM平台,项目材料成本,机械成本,劳动力成本和其他成本可以在进一步澄清和应用总体成本管理(Z₂)。成本估算基于BIM模型可以合理地控制智能建筑工程的项目成本,确保工程项目的经济效益。

3.4.8。安排评估

在构建阶段(Y₂),经理使用BIM属性(X₄)自动提取的计划信息建设任务和当前施工进度信息交换与关键个人(57]。自动输出施工进度估算施工进度能有效保证智能建筑工程的经济效益,促进实现智能属性(Z₂)。施工进度估计基于BIM技术可以减少计划扩展的影响,确保及时交付的项目74年]。

3.4.9。能源性能仿真

能源相关数据存储在BIM数据库可以用来模拟整个建筑的能效,如照明、采暖和通风(X₄)。通过分析建筑的物理特征,建筑设计标准,以及操作和维护时间表,BIM-based能源性能模拟可以有效地评价建筑空间的理性的职业和照明54]。然后,通过比较和分析的数据从BIM和数据提取当前构建操作条件(Y₃),可以提高建筑物能源监控和管理能力,有效降低建筑能耗(Z₁)[86年]。

3.4.10。室内设备控制

BIM-based虚拟环境涉及到用户信息在当前的建筑环境,这有利于模拟用户的日常活动(X₄)[59]。智能建筑的运行和维护阶段(Y₃),BIM-based虚拟环境可以帮助最终用户体验他们的日常活动在一个虚拟环境,有效地控制室内设备(Z₃)。室内设备控制系统基于BIM平台允许用户远程开启或关闭设备,有效降低能源消耗和提高用户舒适度达到智能生活的状态。

3.4.11。室内环境质量分析

智能建筑能源管理系统可以执行实时能量分析(X₄)通过使用BIM和智能传感器95年]。能源仿真分析(如热舒适,声安慰,照明,和空气质量)在操作和维护阶段的智能建筑(Y₃有助于改善室内环境质量和用户舒适(Z₃)[95年]。优化环境参数不仅提供了基础研究的物理属性和操作的智能建筑系统也有利于提高用户满意度与室内环境因素(95年]。

3.4.12。恢复和利用组件

数据存储在BIM平台使设计师和其他管理人员跟踪和定位的所有组件的实际建筑在设计阶段(Y₁和促进信息的交流和共享X₂)[71年]。RFID标签的数据可以集成到女子,然后动态地更新根据RFID技术的独特的识别能力Z₄)[71年]。基于BIM和射频识别技术,实现组件的回收和利用,建设资源的合理使用有利于降低项目成本。

3.4.13。质量评估

中央数据仓库,建筑工人可以使用BIM存储和检索相关设备信息(X₂)在施工过程中(Y₂)[76年]。3 d激光扫描收集的有关参数导入到BIM模型更新原有的建筑组件的参数模型(Z₄)。基于BIM和三维激光扫描技术,预制混凝土的尺寸和表面质量组件可以独立评估在施工阶段,这确保了整个建筑的质量(76年]。

3.4.14。环境绩效评估

在设计阶段(Y₁),设计者创建一个BIM模型和计算相关建筑参数评估提供可靠的数据智能建筑环境性能(X₂)[24]。智能绿色建筑评级(iGBR)框架语义和社会支持的方法促进建筑设计实现敏捷的初步和连续评级在减少能源消耗(Z₁)[90年]。环境绩效评估基于BIM技术提高了评估过程的效率和促进智能建筑的绿色和可持续发展。

4所示。研究不足和研究趋势基于BIM的智能建筑

的过程中分析BIM和智能建筑的关系,本文研究发现BIM和智能建筑领域的差距。拟议的研究差距可能成为未来的研究趋势。提出了一个框架,联系现有研究缺口与研究趋势(见图8)。根据3.1节本文发现,女子可以提供信息交换和共享的功能,但BIM软件需要改进的互操作性。根据节3所示。2,本文发现的研究阶段和研究对象BIM技术在智能建筑领域的不断扩大。BIM技术不仅应用于规划设计阶段和施工阶段的智能建筑也逐渐应用于智能建筑的运行和维护阶段。和女子不仅应用于住房建设领域也逐渐应用到交通基础设施领域。根据节3所示。3,本文发现,女子项目带来的经济效益尚不清楚。不明朗的经济效益的主要原因是,使用BIM技术将增加技术和人员培训的成本,同时减少资源使用的成本,时间成本带来的BIM技术不能量化。此外,女子与物联网的集成,射频识别,和其他技术面临的挑战,如不平滑的数据格式转换和难以更新模型。

4.1。软件的互操作性不足

不同软件之间的信息交流是不可避免的在每个项目阶段的智能建筑。互操作性具有重要意义来促进各种BIM平台间的信息交换(如Revit和Tekla)、企业系统和智能组件(48]。丽丽和Kayal [One hundred.]指出,发达的软件互操作可以降低项目总成本,大大缩短投资回报时间。然而,实现成熟的软件互操作性是伴随着高的项目成本,开发所需的时间和基金等(101年]。

很多研究采用语义应用解决互操作性问题[91年]。Dibley et al。102年)强调改善的重要性之间的语义互操作性改变产品在设备管理信息定义。在早期的研究中,Halfawy和森林(62年)提出了一种多个建筑对象的标准数据模型,使系统共享对象的定义和语义,从而提高软件的互操作性。目前,工业基础类(IFC)为BIM互操作性提供了一个坚实的基础,和大多数BIM应用程序使用IFC数据交换标准(93年]。例如,Akinade et al。103年)使用国际金融公司(ISO 16739:2013), IFD (ISO 12006 eb: 2007), IDMs (ISO 29481 e1:2010),和其他标准实现无缝的信息交换来协调与其他软件的互操作性和克服障碍。李等人。48)提出,互操作性工具基于标准的数据模式和金融公司可以用来提高信息交换。唐et al。46)定义了一个国际金融公司模式的子集,这样楼宇自动化系统(BAS)信息可以在IFC数据模型和信息可以在不同的项目阶段通过交换BIM的工具。

然而,上述研究有其自身的限制,和大量的BIM应用仍然受到足够的互操作性。BIM软件互操作性不足的根源是BIM软件相关标准的不一致,如数据交换格式和数据模型。规范是一个开放的行列数据文件格式,支持信息存储、数据共享,交流广泛的软件。即使使用国际金融公司,不同BIM软件,不以一致的方式出口国际金融公司也阻碍了信息的自由流动。因此,这项研究表明BIM软件标准应考虑多个关系维度,包括不同的项目阶段和各种敏捷属性。节中描述3所示。2BIM应用程序需要在不同的项目阶段实现不同的功能,如碰撞预防在构建阶段和火灾隐患在操作阶段(50,52]。这些应用程序构成挑战的明显特征统一的国际标准。因此,考虑到需求的智能建筑的整个生命周期,而不是个人的BIM函数在一个单一的阶段,可能设置实际开放IFC标准BIM应用在智能建筑的互操作性。

4.2。有限的BIM应用操作和翻新阶段

大多数女子研究在智能建筑领域的专注于规划、设计和建设阶段(80年]。与规划、设计和建设阶段、运行和维护阶段的智能建筑消耗了多少能源,涉及众多的建筑活动,使管理更加复杂和多样化。与BIM技术的成熟应用在建筑设计和施工阶段,更多的经理人已经开始探索BIM在操作和维护阶段的优势。BIM在操作和维护阶段的应用涉及应急管理(50),室内环境质量管理(60),能源消耗管理(95年)、室内电气控制(80年),但这项研究仍是有限的。很少有研究关注BIM应用在危险货物管理、索赔管理、建筑废物管理。应该注意的是,BIM技术也可以帮助设施管理成为自动化和智能操作和维护阶段,为居民提供高效和环保的服务(104年]。

根据现代风格的讨论部分3所示。3,可以得出结论,BIM应用程序已经注入了其他先进的信息技术来改善生活舒适和操作效率。许多创新的智能应用程序开发和改造设计和施工阶段,如预制材料的物联网应用建设(73年]。因此,传统的方法和技术在操作和维护阶段也可能演变与BIM和其他先进信息技术集成。未来的研究扩大BIM应用程序在操作和维护阶段可能寻求指导从四个智能属性。

4.3。缺乏在交通基础设施中的应用

桥梁、高速公路和机场都是主要的基础设施,交通系统,和他们也基本资产的智能建筑。已经有研究BIM在交通基础设施领域的应用。例如阿和Hisham56]介绍了BIM在桥梁工程的成本和时间管理。金等。57]BIM技术应用于高速公路项目,开发了一个基于对象的智能模型,在模型中自动获得成本和进度的估计。林等。93年)提出了一个智能云BIM应用程序和数据检索和表示方法应用到昆明机场的建设。在最近的一项研究中,Keskin和萨尔曼47)提出了一种新的方法来指导管理的机场运营商以女子为中心的研究应该更加注意BIM-based小型机场与BIM相关的项目和进一步确定程序实现在机场操作过程(47,65年]。然而,大多数这些研究仍在提出框架阶段。在未来,更可靠的工作将需要测试,验证,最后应用提出BIM-based智能交通基础设施实施计划。

交通运输行业也经历了转换过程的自动化技术的集成和多种智能技术105年]。交通技术研究也寻求类似的目标,如优化操作调度,减少碳排放,提高客户满意度47,56,57]。BIM应用在交通基础设施仍处于早期阶段,未来的研究可以考虑应用BIM nexus的属性总结BIM和智能建筑应用资产管理方面。一个可能的应用是可视化促进与BIM以来交通基础设施建筑环境的可视化已经被证明是有效的用户交互设备调度和构建绩效评估(49,52,77年,99年]。

4.4。不明朗的经济效益

现有研究已经探讨了女子项目的成本投入,但很少有研究关注成本输入带来的经济效益。项目的实际经济效益应该基于成本的考虑,时间、工程质量、和其他因素。首先,BIM应用程序的一个基本的挑战是高初始成本的BIM的实现。如前所述,波斯货币等。106年),BIM软件、硬件和技术培训导致项目的总成本的增加。其次,除了那些经济成本,智能建筑项目与BIM技术必须考虑项目时间,很难估计。大多数建筑工人没有收到足够的教育和培训,不懂BIM技术(74年]。建筑施工企业应安排技术培训课程,帮助施工人员熟悉特定的操作。此外,考虑到陡峭的学习曲线,施工人员学习新技术的时间成本必须考虑在项目总成本45,107年]。第三,BIM-based智能建筑项目也有不完整的成本考虑。例如阿和Hisham56)只考虑直接成本(材料、劳动力和设备)不考虑间接成本(管理、保险和紧急)项目估算成本的过程。

进行的研究已经提出解决方案,以减少BIM的使用和提高项目的经济成本。例如,喷泉和Langar [108年)建议公司可以考虑使用BIM外包服务专家提供的信息技术(IT)公司内部,而不是使用BIM人员创建和应用他们的BIM模型,导致降低成本和提高企业绩效等好处。陆et al。109年)还指出,承包商可以比较不同选项通过考虑不同的设计,透支,利率和决定如何财政透支成本的顺利管理项目。

经济效益需要进一步全面、定量的研究,其中包括多个方面好处,如设备、人力、材料、税收和其他费用。多个BIM功能和技术集成到智能建筑项目使分析更具挑战性。因此,文章还认为,经济效益会系统地计算维度中确定关系后,即BIM属性、项目阶段,智能属性。如表所示5,不同的智能功能和集成技术应用于相应的项目阶段;因此,福利分析可分为分类合理简化综合效益分析。

4.5。与其他技术难以有效整合

随着生活水平的提高,人们对智能建筑有更高的要求。目前,使用特定技术无法满足当前需求的智能建筑。BIM平台集成越来越多的智能应用程序(104年]。例如,金等。76年)建议,在评价的过程中具体的组件使用BIM和三维激光扫描技术,评价的准确性和数据存储的效率应该进一步加强。李等人。74年]RFID和BIM减少施工风险,提高施工进度,然后考虑引入容错技术来消除不正确的操作在未来的研究。拉希德et al。80年]提出了集成更加复杂的过滤技术对原始BIM和物联网集成平台在未来获得更精确的室内定位。因此,综合BIM在智能建筑中的应用需要不同的技术的结合。然而,高层之间的集成BIM和各种信息技术面临着多种问题,如不平滑的数据格式转换、难以更新模型,获得实时信息。

未来的研究可以考虑使用BIM平台来构建一个开放的平台同步无线传感器等不同的信息来源和楼宇自动化系统(97年]。开放BIM平台需要考虑nexus的BIM属性和识别的挑战集成来自多个方面,如数据传输和集成、可视化和分析功能。促进智能建筑的完全自动化,开放BIM平台可能会考虑多种先进信息技术的交叉分析,包括无线传感器网络、云计算和人工智能。

总之,基于现有的讨论研究空白,仍有许多方向在智能建筑的研究探索基于BIM技术。未来的研究方向提出了智能建筑应用程序只能使用BIM技术无法实现,但需要进一步勘探集成BIM和其他先进信息技术在各学科。

5。结论

BIM技术的兴起开辟了一个新的地平线智能建筑的发展。本文综述相关期刊文章BIM应用程序也在智能建筑和咨询相关BIM报告和指南。识别和分析BIM和智能建筑的关系从三个维度:BIM属性、项目阶段,智能属性。关系维度的标识显示多个基本和BIM应用在智能建筑的相关特征。交叉分析进一步确定了各种应用程序的关键属性研究指导特定的智能功能的研究。本研究结果将有助于改善机灵BIM应用程序的综合功能设计,整个生命周期管理,智能技术集成。

本文总结了BIM应用在智能建筑的三个主要方面:(1)BIM在解决相关问题的优势智能建筑;(2)适用性BIM的智能建筑的生命周期的各个阶段;和(3)智能建筑功能,女子可以实现。BIM的应用优势领域的智能建筑四个方面,包括BIM和其他系统的集成、信息共享和交流的便利,整个过程和结果的可视化,和建筑功能的分析和仿真。BIM主要应用于规划、设计和施工阶段的智能建筑,和操作的潜在价值和维护阶段逐渐认可。智能建筑功能,女子可以实现包括减少能源消耗,提高经济效益,改善用户的生活质量,增强建筑自动化和集成其他信息技术。

尽管BIM智能建筑的发展注入了无限的力量,它在应用过程中面临着诸多挑战。结合BIM在智能建筑的应用现状,本文确定了五个重要研究缺口,需要解决在未来的研究中,包括(1)软件的互操作性不足;(2)有限BIM应用程序在操作和维护阶段;(3)缺乏交通基础设施领域的应用;(4)不清楚的经济效益;(5)有效地将女子与其他技术困难。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作得到了辽宁省省级重点研究和开发项目(2020 jh2/10100042)。