机场配套市政道路及路下管网中智能化系统的设计与优化

机场配套市政道路及路下管网中智能化系统的设计与优化

吾列克·蒲拉提

  中建二局第三建筑工程有限公司  830000

摘要：机场配套市政道路及路下管网中智能化系统的设计与优化旨在提升机场配套市政道路及路下管网的智能化、绿色化水平。该系统贯彻智能感知、智能控制和智能决策技术，构筑多层次、全方位的智能管理体系，实现对机场配套市政道路及路下管网全生命周期的精细化管理。智能感知模块融合5G物联网等先进技术，对机场配套市政道路及路下管网工地实时监控，高精度采集现场环境、施工进度等数据。智能控制模块采用边缘计算架构，对环境控制系统、智能机器人等设备进行远程实时控制，确保工地高效、安全运转。智能决策模块引入数字孪生技术，构建机场配套市政道路及路下管网虚拟模型，辅助施工方案优化、智能调度等决策。该系统亦融合BIM技术，助力全生命周期协同管理。通过智能化系统的应用，可大幅提高机场配套市政道路及路下管网的精细化管理水平，降低能耗与排放，实现可持续发展。

关键词:配套市政道路及路下管网 智能化系统 5G物联网 边缘计算 数字孪生 BIM技术

1机场配套市政道路及路下管网中智能化系统的现状

1.1 国内外典型案例分析

机场配套市政道路及路下管网作为机场运营的重要辅助设施，其智能化水平及管理效率直接影响着机场的整体表现。近年来，国内外已涌现出多个智能化市政道路及路下管网管理的代表性案例。美国芝加哥奥黑尔国际机场引入BIM技术，实现了机场配套市政道路及路下管网全生命周期数据融合与协同。BIM模型囊括了市政道路及路下管网的全部信息，数据精细到每一处管线碰撞等细节，配以后台智能算法，可实时监控设施运行状态，预警风险隐患，大幅提高管理效率。

在国内，北京大兴国际机场建设初期即融入智慧工地理念，借助人工智能、5G通信、3D扫描等前沿技术，实现了工地的无人值守、远程指挥和协同作业。现场布设多种先进传感器，对环境、材料、焊缝质量等数据自动采集;通过5G网络，工程师可远程指挥智能吊装机器人，无需亲临现场;3D模型还可还原现场施工全过程，为后期维保提供数据支持。上海虹桥机场则着眼于市政道路及路下管网的节能减排，引入智能建筑管理系统，自动优化供暖等系统的运行策略最终实现能耗降低20%以上。

1.2 关键技术发展现状

支撑智能化市政道路及路下管网系统的关键技术主要有物联网感知、边缘计算控制、数字孪生仿真等。物联网技术可通过传感器、摄像头等终端设备，实时采集施工现场的环境数据、物资流向等信息。随着5G商用，可充分利用5G的高带宽、低延时、大连接等优势，提升数据传输效率。同时，工业视觉技术不断完善，可对市政道路及路下管网安全隐患、工艺质量等实施精细化监控。边缘计算技术通过就近部署算力，可对采集到的现场数据进行实时处理和反馈控制，保证市政道路及路下管网系统高效调度。例如，可通过边缘节点控制智能吊装机器人系统，优化作业流程，节约能耗。数字孪生技术建立起真实物理系统与其虚拟模型间的映射关系，将现场数据与数字模型实时同步，支持全生命周期的仿真分析与决策优化。如联合应用BIM,可虚拟还原市政道路及路下管网全过程、评估方案可行性、优化施工计划等。

2机场配套市政道路及路下管网中智能化系统的需求分析

2.1 用户需求分析

智能化系统的建设离不开用户需求的深入分析。机场配套市政道路及路下管网涉及多个参与方，包括建设单位、施工单位、监理单位等，他们对智能化系统有着不同的诉求。建设单位希望通过智能化系统全面掌控工程进度、成本、质量等关键指标，实现精细化管理;施工单位期望借助智能化降低施工难度、提升效率，优化资源调配;监理单位则渴望依托智能化手段加强质量、安全监管。综合来看，围绕工程项目全生命周期的各环节，用户对智能化系统都有诸多期望。比如在勘察设计阶段，利用地理信息系统手段提高测绘精度;在施工阶段，通过物联网感知与机器人作业确保工期、质量、成本目标;在运维阶段，借力智能化技术实现高效运营管理，延长使用寿命。总之，提高生产效率、降低生产成本、保证工程质量、缩短工期、强化安全管理，是用户对智能化系统的普遍诉求。

2.2 管理需求分析

智能化系统的引入也给机场配套市政道路及路下管网的管理工作带来新的挑战。由于建设工程复杂多变，生产管理需要及时获取现场信息并高效决策。此外，工程项目的协同也对系统整合性提出更高要求。可以说，高度集成化和智能决策支持是智能化系统的核心管理需求。一方面，通过数据融合与共享，集中展示各工序进展、资源配置、成本核算等多维度视角，实现高度可视化管理;另一方面，借助数字孪生技术对工程全过程建模，模拟各参数变化，为决策者提供科学分析支撑。除此之外，安全管理、隐患排查、风险预警等也是不可或缺的智能化功能。总之，智能化系统需要汇聚多源异构数据，提供统一呈现与集成决策支持，确保生产管理工作的高效协同。

2.3 技术需求分析

推进智能化必然对系统的技术实力提出较高要求。

5G物联网感知技术是必不可少的基础设施，需要覆盖整个工地区域，实现全天候、全方位的信息采集。同时，边缘计算架构也十分关键，通过就近处理降低时延，实现对机器人等设备的实时控制。此外,BIM技术可与物联网数据融合，支持虚拟建模与仿真，为施工方案优化、资源调度等提供决策支持。数字孪生技术亦是重中之重，将物理实体与虚拟模型相映射，从而可视化生产状态，预测并优化生产流程。值得一提的是，绿色环保亦是智能化系统需考虑的因素，通过减少资源浪费与污染排放，助力可持续发展。总之，从技术实力来看，智能化系统集成了物联网、5G、边缘计算、BIM、数字孪生、AI等前沿技术，融合创新应用是其重要特征，需要系统规划、持续创新，不断满足现实需求。

3机场配套市政道路及路下管网中智能化系统的设计

3.1 系统架构设计

机场配套市政道路及路下管网中智能化系统整合了先进的物联网、边缘计算、数字孪生等技术，构建了全息式智能管理架构。该架构由感知层、网络层、边缘计算层与应用层组成，层层环绕，协同高效运行。感知层植入工地各处，通过5G物联网技术，实时监测环境及施工数据;网络层保障数据高速传输，为上层提供支撑;边缘计算层借助算力优化，对数据进行实时分析与指令下发，对环境系统、机器人等设备远程控制;应用层融合BIM等技术，构建数字孪生模型，为智能决策提供科学依据。整个架构贯彻软硬件、现实虚拟一体化理念，形成高效闭环，确保精准管控、节能环保。

3.2 关键模块设计

感知模块融合5G物联网等先进技术，实现工地全覆盖感知。通过分布式传感网络，高精度采集环境数据。此外，该模块还整合了人工智能视觉技术，可自动识别违规操作、安全隐患等，提高安全管控水平。控制模块采用边缘计算架构，在现场部署智能网关，对环境控制系统、智能机器人等终端设备进行远程实时控制。网关具备较强算力，可在现场完成数据分析及控制指令下发，确保高效运转。决策模块则引入数字孪生技术，在云端构建机场配套市政道路及路下管网三维虚拟模型。该数字孪生模型集成BIM信息及现场实时数据，可模拟各种情景，为施工方案优化、智能调度等决策提供科学依据，助力全生命周期协同管理。

结语：机场配套市政道路及路下管网的智能控制技术采用边缘计算架构，对施工现场的各类智能化设备进行高效调度。以北京大兴国际机场卫星厅扩建工程为例，工地部署了移动边缘计算节点，对现场环控系统、智能机器人等终端设备下达控制指令。当采集到室外温度过高时，边缘节点即可根据预设逻辑，向空调系统发送开启制冷模式的命令。对于工地周边的环境监测边缘计算平台也可通过边缘部署的AI模型，实时处理其拍摄的视频流，一旦发现异常状况如扬尘过重、违规操作等，立即下发预警并调度执行机器人进行巡查。通过本地智能，降低了控制环节的延迟，提高了系统的实时性和鲁棒性。
参考文献

[1]鄂尔多斯机场航站楼[J]. 韩玉斌;曲雷;何勍;孙净.建筑学报,2014

[2]可持续发展视角下的机场航站楼建造技术[J]. 詹新彬.建设科技,2024

[2]大型民用机场航站楼智能化系统构成分析[J]. 王秋香;郭晓岩;李宁.智能建筑电气技术,2016