在過去的十年中，廉價的傳感器、圖像捕捉、始終在線的無線連接、先進的3D可視化、地理信息系統(GIS)技術和建筑信息模型(BIM)使規劃者、設計師、建筑商和設施所有者，能夠創建一個我們的基礎設施的智能神經系統。這種集成的技術網絡改變了建筑、工程和施工(AEC)專業人員的工作方式以及決策方式。這種向始終在線的即時信息的轉變，使他們能夠在定義基礎設施需求的前提下，知道何時何地該做什么。其結果是，該行業可以開發下一代建筑世界，并更有效地操作這些結構。
 
　　智能基礎設施的構建模塊
 
　　傳感器
 
　　得益于建筑師、工程師、施工人員和設施經理所采用的多種功能，智能基礎設施已從概念變為現實，其中最重要的是大量廉價傳感器和物聯網設備。這些設備無處不在，對于所有類型結構中的數據收集至關重要。它們為項目團隊提供有關結構條件、溫度、濕度、空氣質量和交通運動的實時、精細的數據。
 
　　實時數據有助于優化施工進度和基礎設施運營、提高效率并確保安全。在智能交通系統中，道路和車輛中的物聯網傳感器提供實時交通數據，用于重新規劃路線和擁堵管理。這些傳感器的經濟性和可擴展性允許廣泛實施，從而在構建階段和運營期間實現基礎設施監控。
 
　　圖像捕捉
 
　　高質量攝像頭通常與環境傳感器一起安裝，也改變了智能基礎設施。經濟實惠的攝像機在監控和數據收集中隨處可見。這些攝像機記錄視頻并識別和跟蹤物體。在施工過程中使用，監視工人在一個本質上不安全的環境中，并發出警報和警告，當他們可能跌倒，或有被物體擊中的危險。
 
　　這些相機與無人機、固定翼飛機和收集圖像的衛星相結合，正在改變我們的建造方式。智能建筑工地、智能建筑和智能城市使用圖像來監控設備、人員和交通的移動，以發現事故并通過實時檢測事件來提高安全性。圖像可幫助項目經理監控工業環境中的關鍵設備和質量控制。可視化監控基礎設施，特別是與傳感器和模型相結合，可以為許多項目利益相關者提供完整的環境圖景，從而改善決策和解決問題。
 
　　無線通信
 
　　在2010年代末的4G和2020年代初的5G的推動下，工業環境中始終在線的無線互聯網一直在推動智能基礎設施革命。這些無線網絡支持傳感器、物聯網設備和攝像頭的實時數據傳輸，以連接到建筑工地基于GIS的位置智能中央控制系統。這些類型的基礎設施項目管理系統需要持續的連接，而這需要我們所依賴的始終在線的無線功能來實現。由物聯網傳感器、攝像頭和易于訪問的無線連接組成的集成生態系統，在各個項目和跨基礎設施部門中實現了數據驅動的決策和自動化。
 
　　高級2D和3D
 
　　2D和3D設計和建模工具中的先進參數化功能，在一定程度上推動了智能基礎設施的發展。這些現代軟件工具通過連接和消除沖突的圖紙和模型，有效地創建詳細的2D和3D基礎設施表示。這些數字工件在整個項目生命周期中不斷發展，使利益相關者可以在施工前評估項目的可行性和問題。圖紙提供了項目的可識別描述和示意圖，而模型則可以實現精確的項目生命周期監控和決策。將物聯網和傳感器數據添加到2D和3D模型中，可以實現實時監控、預測性維護和基礎設施優化模擬。
 
　　BIM：模型、建模和管理
 
　　BIM結合了各種建筑和基礎設施項目的幾何數據和設計屬性。它需要生成建筑物、道路、公用設施或其他項目類型的3D模型，并提供有關設計、施工、維護和運營的詳細數據。BIM通過提供幾何精確的框架，幫助利益相關者協作并將物聯網設備和傳感器集成到基礎設施中。
 
　　BIM模型中的豐富數據可實現詳細監控和預測性維護，使基礎設施更安全、更具可持續性和彈性。智能基礎設施范例依賴BIM、物聯網和傳感器數據來創建和管理基礎設施。與地理信息系統相結合，系統和信息的聚合成為一個位置感知、環境感知、實時的建筑和自然世界的儀表板。
 
　　實景捕捉和繪圖
 
　　實景捕捉和繪圖技術與GIS(地理信息系統)一起，通過提高精度、效率和揭示可持續性問題，正在推進智能基礎設施的發展。這些技術正在改變基礎設施數據收集，確保無與倫比的準確性。激光掃描和攝影測量等實景捕捉工具可提高施工、改造和設施管理工作流程的精度。即使是微小的差異也可能導致成本高昂的返工和效率低下，因此準確的數據收集至關重要。GIS與這些系統的集成通過實現與實際環境緊密匹配的位置正確表示，增強了智能基礎設施，改善了整個設施生命周期的決策和操作。
 
　　GIS和位置智能
 
　　GIS被證明是這些系統的集合體，它們產生的數據，以及對智能基礎設施項目的看法。GIS利用上述技術收集和呈現的數據，幫助項目團隊根據地理、資源和環境影響來選擇和評估站點。GIS幫助建筑專業人士可視化景觀并仔細規劃結構布局，將建筑環境與自然融為一體。利用這種基于位置的方法有助于規劃道路、火車和管道路線。它可以讓建筑規劃人員檢查規劃路線沿線的地形和環境變量，以選擇最高效、最環保的選項。
 
　　GIS可以通過識別影響施工和緩解的理想地形、洪泛平原、交通狀況、天氣模式或環境敏感地點來幫助修建新道路。將這些環境感知功能與物聯網傳感器、2D圖紙和3D模型以及建筑機械數據相結合，可以實現建筑工地的實時地理空間分析。這可以監控和優化施工作業，以提高效率、安全性和資源管理。項目經理可以在建筑設備上使用地理感知物聯網傳感器來實時跟蹤燃料消耗、位置和性能，以提高生產力和成本。
 
　　實景捕捉和GIS技術為施工實時監控提供了基礎。隨著構建任務和工作流的進展，項目經理可以快速識別并糾正計劃差異。GIS支持的實景捕捉有助于快速、廉價地識別施工差異，而不會混淆掃描的環境。為了按時并在預算范圍內執行項目，實時監控可為項目團隊提供準確的最新信息、簡化決策并節省時間和資源。BIM、GIS和實景捕捉相結合，可生成用于設施管理的基礎設施數字孿生。
 
　　這種類型的數字孿生為設施管理者提供了完整的資產視角，以進行有效的維護規劃、資源分配和基礎設施管理。設施管理中的GIS和實景捕捉可降低運營成本、提高可持續性，并展示GIS技術在智能基礎設施中的重要性。
 
　　智能基礎設施的影響
 
　　基于BIM、物聯網傳感器、圖像和GIS的智能基礎設施已經改變了我們生活的許多方面，包括：
 
　　提高效率
 
　　BIM與GIS一起提高基礎設施項目的效率。BIM精確的3D模型，結合GIS空間數據集成，展示了項目從概念到完成的全過程。BIM與GIS技術相結合，通過提供準確、完整的圖片來改進項目規劃，從而提高效率。項目團隊可以在開始使用這些3D模型進行構建之前發現并修復故障，從而最大限度地減少成本高昂的返工。這些積極措施在GIS的支持下，減少浪費并優化資源分配，確保項目按時在預算內完成。BIM和GIS集成驅動的項目執行效率可節省資金并提高生產力。
 
　　提高安全性
 
　　基礎設施和施工安全至關重要。物聯網傳感器、攝像頭和BIM模型的集成，通過GIS的增強，提供了完整的項目現場視圖。戰略性定位的物聯網傳感器與GIS技術的空間數據分析功能相結合，捕獲有關環境條件、設備性能和工人移動的實時數據。
 
　　BIM模型與GIS技術相結合，包含這些數據，使項目經理能夠實時監控現場安全。該系統可以快速指示設備故障和安全違規行為。這種技術與GIS軟件的支持相結合，可以防止事故發生挽救生命，并通過提供鳥瞰威脅的視角，創造更安全的工作場所。
 
　　環境效益
 
　　物聯網傳感器和BIM中的實景捕捉和繪圖，與GIS相結合，超越了項目管理，進入了環境監測。物聯網傳感器測量能源使用、污染物和空氣質量。具有GIS功能的BIM模型可使用這些數據進行精確監控和分析。我們現在可以以前所未有的精度跟蹤和管理環境影響。這有助于企業通過尋找改進領域來減少對環境的影響。基礎設施計劃利用物聯網、BIM和GIS的力量，可以通過優化能源使用、監測排放和管理資源來幫助創造可持續的未來。
 
　　數據決策
 
　　GIS支持的圖像和BIM模型為智能基礎設施提供支持，從而改變決策。城市規劃、治理和企業運營的決策者可以使用實時數據和豐富的模型來更好地了解整個項目。物聯網、BIM和GIS支持的數據密集型環境通過全面掌握當前狀況和趨勢，使決策更加有效和響應迅速。
 
　　城市規劃者借助GIS技術，利用實時數據優化交通流量，以減少擁堵和污染物。數據可以為政府官員的資源分配和災難準備政策提供信息。企業通過物聯網、BIM和GIS利用實時數據，可以動態改變運營和供應鏈，以節省資金并提高效率。使用實時數據與GIS一起進行決策，可以提高不斷變化的世界中的質量和適應性。
 
　　節約成本
 
　　BIM模型和物聯網傳感器數據以及GIS集成可以節省資金。BIM與GIS相結合，使項目團隊能夠通過開發基礎設施項目的詳細3D表示來發現并修復規劃過程中的缺陷。由GIS支持的主動策略可減少成本高昂的返工、材料浪費和資源效率低下。通過物聯網傳感器和GIS分析來監控設備性能和維護，可以節省成本。在GIS的幫助下，及早發現設備問題，可以進行預防性維護，消除昂貴的故障。在GIS的幫助下，利用實時數據優化資源配置，還可以降低能源和資源成本，提高企業利潤。
 
　　提高生活質量
 
　　智慧城市和校園展示了將數據、硬件和通信系統與基礎設施集成到社會的好處。物聯網傳感器、BIM和實景捕捉等創新技術與GIS相結合，可以改善公共服務和生活質量。由GIS支持的智慧城市和校園擁有高效的交通系統，可以減少擁堵、交通流量和排放，從而改善空氣質量、增強可達性并減輕壓力。在基于位置的儀表板的支持下，數據驅動的決策改善了應急服務，確保了及時和高質量的響應和護理。這使社區更加便利、健康、安全，提高了市民的生活質量。
 
　　總結
 
　　過去十年見證了顯著的技術進步，為智能基礎設施時代鋪平了道路，特別強調BIM、物聯網傳感器、實景捕捉、地圖繪制和GIS等技術。這一轉型已經產生了巨大的效益，顯著提高了基礎設施項目的效率、安全性和可持續性。通過促進數據驅動的決策和位置智能，這些進步為更智能、更高效的基礎設施生態系統奠定了基礎。
 
　　展望未來幾年，建筑師、工程師、建筑商和基礎設施運營商的工作環境將在智能基礎設施領域取得更令人興奮的發展。隨著BIM、物聯網傳感器、實景捕捉、測繪和GIS集成的不斷發展，AEC專業人員可以期待項目準確性和效率的進一步提高。
 
　　這些技術的結合，特別是隨著5G網絡的日益普及，將實現實時數據處理和分析，從而使項目經理能夠做出更主動的響應，并增強業主/運營商的運營控制。隨著AEC(建筑、工程和施工)行業利用下一代技術，未來幾年將是智能基礎設施激動人心的時代。當先進的BIM、嵌入式傳感器、近乎真實的圖像捕獲和繪圖質量以及快速發展的GIS功能結合在一起時，我們一定會看到一個更明亮、更高效的建筑和自然世界。