BIM报告|北京城市副中心行政办公区项目BIM应用案例

一、项目概况

1.项目基本信息

BIM报告|北京城市副中心行政办公区项目BIM应用案例

北京城市副中心行政办公区整体效果图

北京城市副中心行政办公区位于北京市通州区潞城镇。该项目以办公楼为主,由A、B、C、D等片区组成。项目由北京市城市副中心行政办公区工程建设办公室(简称工程办)代表市委市政府作为业主,对多项目施工过程实行统一监管,施工总包单位分别为北京城建集团、北京建工集团、北京住总集团、中建一局。

 

2.项目难点

(1)体量大,工期紧:以A1项目为例,单项目达到地下结构61个流水段, 需要92天完成全部主体结构,即使在冬季也要达到地上结构“四天一层”的建设速度。

(2)图纸变更多,版本统一更新难:工程浩大,结构复杂,专业繁多,图纸变更非常频繁。

(3)专业分包多,统一协调管控难度大:参与单位多、配合难度极大,单项目达到35个分包工程单位,机电专业齐全,管线排布难度大,预留预埋多,总承包管理、协调工作量大。

(4)超高超大空间多,弧形斜屋面节点复杂:A1项目斜弧形屋面为41°大倾角,160m超长40.5m超高6300㎡超大的主体结构全部在冬季施工;另外有20处超限结构,对模架搭设有着很高的要求。

 

3.应用目标

为了实现保工期、保安全、保质量的目的,本项目应用中确定了如下四个目标:

(1)技术管理目标:根据项目特点进行施工部署和技术质量控制;根据技术交底时需要注意的项目中难点细节、多造型钢结构的精准安装等制定相应技术方案;对于项目协同管理及现场施工管理等制定管理机制。

(2)人才培养目标:培养BIM建模人才,能够独立建立土建、机电、装修等专业模型;培养BIM管理人才,能够协调项目参与各方事务,通过平台实现协同管理。

(3)方法论总结与验证:首先实现制度建设标准化,包括管理制度标准和信息使用制度标准;其次实现信息资源标准化,规范各系统产生的数据,包括BIM数据、视频数据、图像数据、文字数据、图纸数据等;第三实现流程标准化,统一技术执行动作。

(4)新技术应用探索目标:采用“互联网+”为代表的信息化手段,探索甲方多项目智慧监管平台,对多项目进度、设计、质量、安全、劳务、物资等集中监管;并且实现基于现场数据的统计分析,从而进一步提升工程监管能力。

 

二、BIM应用方案

1.BIM应用内容

(1)通过利用BIM技术,实现三维施工场地布置及立体施工规划,解决项目工期紧、现场平面布置难度大的困难。

(2)通过Revit,MagiCAD等软件创建出建筑结构,暖通、电气、给排水等专业的三维模型,并且进行碰撞检查,解决项目图纸变更频繁、碰撞多的问题。

(3)利用BIM可视性特点进行施工方案模拟,对于复杂节点实现直观精确的施工方案交底。

(4)利用BIM5D软件实现流水段划分与进度计划关联,通过进度模拟直观表达施工进度,实现对项目进度的控制,保证项目能按时竣工。

(5)利用BIM+云技术解决施工过程产生的资料多,统一协调管控难度大的问题。

 

2.BIM应用策划

(1)软件配置

为满足建模要求,各个项目部采购Revit、Tekla、ArchiCAD、广联达MagiCAD等建模软件;为实现BIM协同管理,采购了广联达BIM5D等软件。通过各专业BIM软件的合理选型,确保建模准确、整合完善、应用顺畅。

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(2)组织架构与分工

1)甲方代表为副中心行政办公区工程建设办公室,对多项目施工过程实行统一监管,负责确定BIM应用目标,统筹协调项目BIM应用资源。

2)施工总包单位分别为北京城建集团、北京建工集团、北京住总集团、中建一局集团有限公司。每个施工总包承建多个标段,总包下设立BIM中心,配置各专业BIM建模人员、BIM平台管理人员等。

3)广联达科技股份有限公司作为其中之一的软件支撑单位,协助各个总包项目部进行相应软件应用培训以及BIM的后期应用推进。

4)所有进场的专业分包单位,配有专业BIM技术人员,负责配合总包单位的BIM实施。

(3)应用顺序

首先确定以副中心工程办统一监管,各参建方共同参与的协同管理组织;其次各项目根据需要采购所需软件以及设备,培养BIM人才;再次制定双周例会制度和责任到人制度保证应用点的顺利进行。

 

三、BIM实施过程

1.BIM应用准备

(1)制定例会制度

工程办制定严格的双周例会制度,同时规定各个项目做到BIM应用模块责任到人,这样甲方和施工方定期汇总推进情况,及时交流应用过程存在问题并且及时讨论解决方案,从而有效保障各参建方BIM每个模块的落地应用和顺利推进。

(2)进行软件培训

各个施工总包组织系统的培训,针对于Revit、Navisworks、Magicad、Fuzor、Lumion、BIM5D等专业应用软件进行操作培训。通过培训培养出很多掌握BIM技术的建模人才和协调管理人才。

(3)模型创建

基于BIM技术进行建筑模型、结构模型、机电模型、钢结构模型、幕墙模型、等的创建工作,为后续BIM应用打下基础。

 

2.BIM应用过程

(1)三维场布:通过利用BIM技术,实现三维施工场地布置及立体施工规划,提前检查施工过程中的各种安全隐患,规避在施工过程中出现的各种问题,实现提前发现问题,消灭隐患,为项目的合理实施创造良好条件。很好的减少了材料运输、大型机械进出场等二次搬运的困难。解决了项目工期紧、现场平面布置难度大的问题。

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三维场布

(2)碰撞检查:利用Revit,MagiCAD等软件创建出建筑结构、暖通、电气、给排水等专业的三维模型,会同各专业工程师进行优化讨论。根据碰撞检测报告,出具模型调整优化方案,以调整优化模型并达到施工要求。尤其是对关键部位和关键管道进行预排布,经各方评审和论证后再根据最优方案,创建实体三维模型,避免了后续返工的风险。

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弱电桥架布置

(3)预留洞口设置:传统作业中,机电管线预留洞都分散标注在各个专业图纸上,缺掉漏掉的情况很多,而且需要靠人力查找。同时过程中不能保证预留洞口的准确性,这使得后期现场作业杂乱,对后期收尾工作造成很大影响。利用MagiCAD软件预留洞口功能,能够快速、准确的在模型上生成预留洞口。避免了后期二次开洞,节约了工期以及人力和财力,改善了安全文明施工与环境。

(4)施工方案模拟:利用BIM可视性特点进行施工方案的模拟,使斜屋架细部节点立体直观展示,实现直观精确的施工方案交底。同时通过各施工步骤效果图及施工动画,使施工人员更为直观的理解交底意图,提高了交底效率和理解准确性,为后期施工质量提供了很好的保障。

(5)进度管控:本工程A1项目地下结构61个流水段,地上结构39个流水段,流水段划分众多,专业交叉频繁,加之变更频繁、工期紧张。若是生产计划安排不合理,将会对整体工程进度造成影响。项目利用BIM5D软件实现流水段划分与进度计划关联,通过进度模拟直观表达施工进度。并通过计划进度与实际进度进行对比,及时分析偏差对工期的影响以及产生原因,大大提升方案比对效率,方便指导管理者采取有效措施完成对项目进度的控制,保证项目按时竣工。

(6)自动排砖:项目工期紧,体量大,几乎拿不出时间进行传统CAD排砖。利用BIM5D自动排砖功能,统一设置好相关参数自动排砖,同时添加构造柱、圈梁、洞口等相关信息,在此基础上再进行精细化排砖,对细节进行精细化调整。应用过程中提高了效率10倍左右,控量节省约3%。同时提高了施工技术质量,减少二次搬运,使工程在技术上有了大幅度提升。

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现场排砖效果

(7)资料协同:施工过程产生的资料多如牛毛,这对项目的资料管理能力提出了更高的要求。传统模式资料管理动作滞后,很多资料都是后补的,而且缺乏有效的结构化管理,数据真实性、及时性均无法保障。利用BIM+云技术可实现将工程资料上传到云端,并进行结构化梳理,让资料归有所属如:图纸、技术安全资料、会议纪要等,可随时调用查看,数据永久保存不遗失。项目部日常管理资料也可实现实时上传存储,不但提升了项目的资料管理能力,也做到了数据留痕与有效协同,大大提升了各个项目管理的效率和水平。

(8)质量安全:本项目参与单位众多,体量巨大,项目的质量安全隐患众多。按照传统模式,质量安全问题管理闭环耗时长,且需要有专人进行催促管理。而且由于缺少数据留痕,也造成后续管理的困难,容易出现扯皮的现象发生。利用BIM技术,现场管理人员发现质量安全问题,用手机端拍摄照片并描述问题,通过权限的设置上传发现的问题至云端,使得所有相关人员均可以看到实时信息。数据还可实现及时存储与汇总分析,归纳问题出现的类型和出现的概率。管理层及时查看项目质量安全情况汇总信息,对项目的决策和管理提供强有力的数据支撑,将项目的整体管理水平提升至一个新的高度。

(9)智慧工程管理平台:慧监管平台建设不仅仅是技术范畴,更多的需要与实际的管理流程、现场管理方式相匹配。本着一个平台,集中掌控的思路,平台服务于建设指挥部,满足指挥部服对上汇报、对下管控、平级交流的需求,平台整体框架面向不同用户分成三层:

应用层是总包各项目部现场使用系统,包括BIM5D管理系统、现场劳务管理系统、现场物资管理系统、机械设备管理系统、技术质量管理系统、生产安全管理系统。这些系统充分利用RFID、电子标签、测量器、传感器、摄像头、智能设备,实时监控、数据采集、智能感知,提高项目部工作效率的同时为上一层提供数据。

管控层是核心,面向指挥部提供统一的监管平台,一方面通过统一数据标准将不同项目部的业务数据集成,另一方面建立进度、劳务、质量安全、智能监控等模块,实现施工过程中对各项目的进度、质量、人员等情况的实时监管。

展示层主要实现对上汇报,将不同平台的模型、业务数据、视屏等集成展示在同一界面,以各种统计分析图标以及模型、视频等直观性方式展示整个区域施工状态。

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智慧工程管理平台

 

四、BIM应用总结

1.项目实际应用问题的应用效果总结

(1)项目通过BIM三维建模、可视化交底,对关键部位进行质量把控。对工程量进行精细化计算,采用限额领料等措施,对超出的用量进行追根溯源。通过BIM技术应用,从成本、质量、工期等方面都得到了显著效果。

(2)B1、B2工程通过各专业深化设计检查出碰撞检查点8129处,节省工期35天,减少成本损失750万元。

(3)A3、A4项目应用BIM技术后综合效果比目标值提高了约5个百分点。实现了结构施工84小时一层楼,累计节约成本近300万元。

(4)借助本项目BIM应用成果,各总包单位获得北京BIM应用标杆项目称号,同时在中国建设工程BIM大赛等各项比赛中获得优异成绩,并带动公司其他项目推广使用BIM技术。

 

2.BIM应用方法总结

(1)制定BIM模型标准及管理方法:包括钢结构的建模标准、BIM模型管理标准、BIM技术应用实施方案、土建模型标准指南、BIM建模工作流程、机电建模标准指南、机电三维深化设计方案在内的相关技术标准。

(2)BIM人才培养:培养出能够独立建立土建、机电、装修等专业模型的BIM建模人才;培养出能够协调项目参与各方事务,通过平台实现项目协同管理的BIM管理人才。这样一批BIM应用骨干人员,为各总包后续项目的BIM推进积累了人才库。

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(3)各项目之间的管理协调实现了标准化:

1)制度建设标准化:包括管理制度标准和信息使用制度标准,一是整个副中心项目部自身管理制度的标准化,明确管理流程、岗位职责,做到有法可依。二是信息化制度标准化,建立信息化培训和考核制度,保证信息化系统正常运行。

2)信息资源标准化:规范各系统产生的数据,包括BIM数据、视频数据、图像数据、文字数据、图纸数据等。一是统一项目分解结构、项目组织机构编码、文件编码与结构等基础性编码。二是建立业务数据标准和接口标准,支撑监管平台与项目部各业务系统的数据交换。

3)流程标准化:统一技术执行动作,包括数据采集方法与硬件设备规格技术指标要求、网络传输信息共享要求、各级平台系统对接要求,BIM模型建立和使用要求等。

有正软件放假通知!!!

2019年新春佳节在即,在此向各位新老客户和广大朋友们拜个早年!预祝大家新春愉快!财源广进!事业红火!
为了让公司员工过一个欢乐祥和的春节,特将对春节假日提前,现将公司春节放假时间通知如下:放假时间2019年1月26日至2019年2月10日。

再次感谢大家一直以来对有正软件的关注及支持!

衷心祝愿大家度过一个欢乐、祥和、喜庆的春节!

2019年南京城建计划来了!续建开工11条地铁……

启动宁芜铁路外绕征地拆迁,力争开工宁扬城际;续建5条地铁,开工建设6条地铁;筹集建设人才安居房80万平方米、筹集租赁房源100万平方米;对20条主次干道环境综合整治,全面完成93个老旧小区整治……

南京市人民政府官方网站公布《2019年南京市城乡建设计划》,端出了今年城建的大盘子。

2019年南京市城乡建设有哪些计划?

 一加快综合交通体系建设,提升南京交通首位度

1.铁路建设。积极配合苏南沿江铁路建设,启动宁芜铁路外绕、北沿江铁路、宁淮铁路征地拆迁,加快推进南京北站综合客运枢纽前期工作,着力构建直连全国的“米”字形高铁网络。

2.高速公路建设。续建溧阳至高淳高速公路南京段、宁合高速南京段改扩建、宁马高速公路江苏段改扩建等工程,开工建设宁宣高速公路,开展沪宁高速收费站外移前期工作。

3.干线公路建设。建成328国道(雍庄至龙池段)、360省道高淳西段等工程,续建312国道(仙隐北路至绕越段)快速化改造、126省道雨花段等项目,开工建设312国道(龙华立交至张店枢纽段)扩建、省道204溧水段等工程,强化辐射周边的放射状公路网络。

4.城际轨道交通建设。续建宁句城际轨道工程,力争开工宁扬城际,促进宁镇扬一体化和南京都市圈融合发展。

5.过江通道建设。加快推进长江五桥、浦仪公路西段以及和燕路、仙新路、建宁西路等5条过江通道建设,开展锦文路、龙潭等过江通道前期工作,促进江南江北协调发展。

  二加强长江岸线保护建设,推动长江经济带发展度

1.港区交通体系建设。完成西坝港区铁路专用线扩能改造和龙潭疏港公路改扩建工程,续建龙潭港区铁路专用线、338省道雨花段和秦淮河航道整治工程,开工建设龙潭疏港路北延工程,实施南京港联检锚地扩能改造和龙潭港区综合执法基地等项目,加快构建水公铁多式联运的集疏运体系,促进沿江经济发展。

2.长江岸线环境保护与生态修复。完成江北新区、桥林、江宁滨江等区段沿江绿化造林5250亩,完成八卦洲、龙袍长江湿地修复400亩,实施江心洲、八卦洲、板桥等一批沿江企业、船厂、码头拆除及生态修复,完成浦口十里造船带长江岸线复绿,保护和改善滨江自然生态环境。

3.滨江景观展示与提升。实施鼓楼滨江商务区段、幕燕风景区段等景观及亮化提升,启动燕子矶新城段滨江风光带提升工程,完成南京滨江发展展示中心升级改造,推进上元门观江平台建设,保护和展示长江两岸自然生态和历史文化资源。

  三完善城乡多级交通网络,提升区域通达水平

1.地铁建设。续建5号线、7号线、2号线西延、宁天线南延等5条线路,开工建设6号线、9号线一期、10号线二期、3号线三期等6条线路,进一步完善市内轨道交通网络。

2.城市道路建设。加快完善主城“井字型加外环”的城市快速路系统,续建红山路—和燕路快速化改造、扬子江大道节点改造工程,开工建设机场二通道绕城北段;大力开展主城跨行政区断头路和交通治堵道路建设,建成光华路东延,续建中央北路铁路箱涵段拓宽改造、长乐东路、尧红路、东麒路北延、龙翔西立交,开工建设惠民大道综合改造、万家楼立交改造等工程,进一步提升路网可达性和畅达性;加快推进铁北、两桥、燕子矶等片区道路建设,促进老旧城区更新改造;着力完善江北新区、南部新城、河西南部等新城新区骨干路网,进一步优化交通布局。做好顺天大街二期、捷运大道、马高路北延、马群新街南延等项目的前期工作,适时启动项目建设。

3.农村公路建设。按照“四好农村路”建设要求,完成450公里农村公路提档升级和43座农路桥梁建设,建成95公里乡村对外连接道路,改善农村交通环境。

 四大力推进生态环境建设,增强资源环境承载力

1.河道水环境整治提升。全面开展基本消除劣五类水体行动,实施内秦淮河、南河等35处河道水环境提升工程,推进外秦淮河清淤前期工作,进一步巩固提升城市水环境质量。

2.污水处理和收集系统建设。建成珠江污水处理厂中水厂二期,续建桥北污水处理厂扩建、江心洲污水厂一级A提标改造等工程,开工建设铁北污水处理厂扩建工程,加快建宁路污水第二通道建设以及江心洲至城南、城北至铁北污水系统连通,加快完善污水收集系统配套管网,实施一批污水管网改造项目,进一步提升城市污水收集处理能力。

3.片区雨污分流建设。基本完成全市片区雨污分流攻坚任务。加快全市新建雨污分流片区建设,对上一轮雨污分流未改造的老旧管网进行清疏修缮,基本实现控源截污全覆盖;开展片区雨污分流质效评估,全面检验建设成效。

4.引水补水工程。完成金川河生态引补水及象房村净水站建设,实施河西北部龙江片区大循环引补水、玄武湖武庙闸和大树根闸补水点改造等工程。

5.河道建设工程。续建北十里长沟中支二期工程,实施浦口区、仙林副城、南部新城范围一批河道建设及整治工程,提高城市河道行洪能力和景观水平。

6.环卫设施建设。建成江北废弃物综合处置中心,开工建设江北生活垃圾焚烧发电厂二期、江南灰渣填埋场二期、溧水餐厨垃圾处理厂、六合生活垃圾焚烧发电等项目,力争开工建设江南餐厨垃圾处理厂,加快天井洼垃圾填埋场封场工作,完成轿子山垃圾填埋场污水系统改造,加快推进江南、江北建筑垃圾资源化处置项目,提高城市垃圾无害化、分类化、资源化处理能力。

7.城市公园及绿化建设。加快推进省园博园建设,实施青龙绿带二期、杜圩城市生态湿地公园、兰溪公园、环石臼湖等景观绿化工程,提升城区公园面积和绿化覆盖率。

8.绿色建筑工程。完成1200万平方米绿色建筑,完成50万平方米公共建筑能效提升,实施可再生能源建筑应用和建筑节能示范项目,推进节能监管体系建设。

9.建筑产业现代化建设。按照“国家装配式建筑示范城市”、“江苏省建筑产业现代化示范城市”创建方案及相关要求,全面推进全市建筑产业现代化发展和示范工作。继续对建筑产业现代化示范基地和示范项目建设、人才培训及专项研究等方面予以扶持。

10.新市镇基础设施建设。大力实施乡村振兴战略,加快推进新市镇市政公用设施建设,完成一批省级特色田园乡村试点,加强传统村落保护,提升乡村人居品质。

不断完善公用设施体系,提高承载保供能力

1.公共交通设施建设。续建马群综合换乘中心、浦口城西路换乘枢纽,新建及改造公交场站18座,加快推进公交场站综合开发,新增公交专用道30公里,完成公交站点改造100个,不断提高公共交通服务水平。结合学校、医院、社区中心建设及老旧小区整治等,实施停车场(设施)建设49处,综合施策化解主城停车难问题。

2.供水设施建设。续建溧水新水厂、江宁滨江水厂二期、桥林水厂一期等工程,实施城北、上元门、北河口等水厂改造及深度处理工程,开工建设华东供水应急救援中心,全市新改建供水管道100公里,加快中心城区应急水源地建设前期工作,保障城市供水安全。

3.排水防涝建设。完成中央路、集庆路、石头城路等全市21处积淹水片区改造,提升城市防汛排涝能力。

4.燃气设施建设。建成高淳天然气应急调峰储配站,完成滨江LNG应急调峰储配站前期工作、力争开工建设,续建川气东送二期高压管线,新建燃气管道100公里,改造危旧燃气管道113公里,加快推进餐饮场所燃气“瓶改管”工作,提升城市天然气安全保供能力。

5.地下综合管廊建设。加快实施江北新区地下综合管廊二期工程,推进南部新城红花—机场片区、仙林副城、麒麟高新园等一批地下综合管廊建设,提高城市地下空间集约利用水平。

6.应急避难场所建设。完成清凉山体育运动学校、浦口外国语学校等12处地震应急避难场所建设。

7.其他建设项目。完成货车超限超载运输非现场综合执法系统建设,建成长江隧道应急救援基地,实施主城4000余套老旧路灯节能改造。

  六扎实开展环境综合整治,推动城市有机更新

1.道路环境综合整治。实施湖南路、光华路、幕府西路等20个主次干道环境综合整治工程;对116条街巷实施路面整治,对184条街巷进行市容市貌整治;对主城区一批道路车行道、人行道进行集中维护,让更多居民享受到城市精细化建设管理成果。

2.片区环境整治。围绕片区内部支路街巷、沿街立面和其他建筑功能完善和品质提升,系统实施夫子庙、湖南路、红庙等12个片区环境整治,成片推动城市面貌更新改善。

3.供电管线下地专项工程。完成莫虎线(110kv)高压架空管线和一批10kv(含)以下供电管线下地工程,进一步序化、净化城市空间。

4.广场及游园绿地建设。新建绕城北辅道、花神科技园等12处游园绿地,完成火车站南广场等4处广场及游园绿地改造提升工程,提高城市公园绿地服务半径覆盖率。

5.河道环境整治。加快推进香林寺沟片区环境综合整治,续建外秦淮河(中和桥—上坊门桥段)沿线整治工程,实施江北新区、六合区等一批河道环境综合整治,打造滨水休闲空间。

6.公园景区整治提升。实施中山陵景区环境综合整治提升,推进玄武湖5A级旅游景区创建;加快推进红山森林动物园改造、石头城遗址公园建设及幕燕风景区整治提升,实施雨花台核心景区景观提升二期工程,不断提升南京旅游品牌效应。

7.明外郭—秦淮新河百里风光带建设。实施秦淮段、燕子矶新城段、新尧新城段、南京南站段征收拆迁和工程建设,着力打造主城外郭生态景观长廊。

8.城市绿化整治提升。围绕城市山体、公园景区、河道岸线、明城墙沿线等重点区域,建设299公里绿道;实施彩色行道树、景观树更新优化,完成3公里花墙建设,营造色彩靓丽的城市景观。

9.老旧小区整治工程。通过拆除违建、完善基础设施、维护养护房屋、绿化美化环境,全面完成93个、建筑面积320万平方米老旧小区整治,并落实长效管理。继续推进既有住宅加装电梯工程。

10.公厕新改建工程。继续推进公厕革命,完成55座城镇公厕和570座农村公厕新改建任务,进一步完善公厕布局,提高公厕建设管理水平。

11.城市景观照明提升。实施新街口、鼓楼等城市核心片区以及应天大街、水西门大街等重要交通干道景观照明提升工程,营造优美、现代的城市夜景。

12.历史文化保护。加快推进光华门以东、通济门等城墙遗址保护展示工程,实施解放门至太平门、清凉门至仪凤门等段落城墙修缮,启动中华门南片区规划建设前期工作,助推城墙申遗;实施南捕厅、大马路地块天字号、西白菜园地块改造、宁中里历史风貌改造等重要近现代建筑保护利用项目。

  七加强安居保障建设,改善群众居住条件

1.棚户区改造工程。大力实施新一轮棚户区改造攻坚计划,完成棚户区改造300万平方米。

2.保障房建设。全市新开工保障房450万平方米,竣工200万平方米。

3.人才安居房建设。根据需求规模和规划要求,各区(园区)、市级平台按照集中与分散相结合的方式开展人才安居房建设,筹集建设人才安居房80万平方米。

4.租赁住房筹集。全年筹集租赁房源100万平方米,积极培育住房租赁市场,加快建立租购并举的住房供应体系。

5.农村贫困家庭危房改造。完成1176户农村低保户、五保户、分散供养特困人员和贫困残疾人家庭居住的危房改造。

6.既有住区适老化改造。落实推进一批既有住区适老化改造试点示范工程。

  八加强城市规划工作,科学引领城市建设

1.总规修编工作。根据框定总量、限定容量、盘活存量、做优增量、提高质量的原则,按照国家空间规划体系改革的要求,扎实推进新一轮城市总体规划修编工作。

2.专项规划编制。强化江北新区、老城、副城、新城城市规划编制,进一步优化城市空间布局;推动一批重要节点的城市设计、城市公共空间等实践项目,进一步塑造具有南京特色的城市空间形象;优化完善协调统一的道路交通路网体系,继续完善公共设施、交通市政等专项规划;指导完成一批市级美丽乡村示范村村庄规划;搭建基础数据平台,继续开展一批标准、准则制定和基础数据信息化工作。

3.城市基础测绘。继续开展主城范围内地形图动态更新维护和江南四区地下空间管线信息动态维护工作,完善测绘标准体系建设;加强地理信息数据安全管理,搭建全市统一的地理空间框架和时空信息平台。

4.继续深化工程建设项目审批制度改革,开展“多规合一”的管理和应用工作,不断完善全市“一张蓝图”和“一个平台”。

5.做好工程建设项目审查审批建筑信息模型(BIM)系统应用和城市信息模型(CIM)平台建设试点工作。

2018年我国BIM技术应用有哪些进展和困难?

BIM 技术应用是工程勘察设计行业推进信息化的重要部分。在《工程勘察设计行业发展“十三五”规划》中,提出要稳步推进建筑信息模型为代表的前沿信息技术在勘察设计行业的应用。那么,在刚过去的 2018 年,我国 BIM 技术的应用情况如何,取得了哪些进展,又遭遇了哪些困难呢?

本文将依据国家以及各省级行政单位的相关部门的通报信息,对 2018 年 BIM 技术应用情况进行整理。

1

全国应用建筑信息模型(BIM)技术工程项目有多少个?

根据住建部发布的 2017 年第二、三季度、2018 年第二、三季度《全国工程质量安全提升行动进展情况的通报》,2017 年第二、三季度全国应用建筑信息模型(BIM)技术的工程项目分别共计 616 个和 799 个; 2018 年第二、三季度全国应用建筑信息模型(BIM)技术的工程项目分别共计 961 个和 1305 个,较上年同比增长 56% 和 63%。

从地区优势上说,2017 年第二季度BIM技术工程项目以上海、福建、广东 3 省(市)最多;2017 年第三季度BIM技术工程项目以上海、山东、重庆最多;2018 年第二季度BIM技术工程项目以重庆、上海、北京最多;2018 年第三季度 BIM 技术工程项目以湖北、重庆和上海最多。总体来说,上海市的BIM技术应用在 2017-2018 年均处于全国领先地位。

2

2018 年各省公布了哪些BIM技术试点项目?

北京:34 个建筑信息模型应用示范工程

2018 年北京市建筑信息模型(BIM)应用示范工程

序号项目名称
1国家速滑馆项目
2住房城乡建设部三里河路9号院地下管线更新改造项目
3新建北京至雄安城际铁路JXCJSG-1标
4北京新机场东航基地项目核心工作区一期工程
55A商务办公楼等3项(通州区运河核心区IV-05号多功能用地项目)
6北京新机场南航基地第一标段机务维修设施工程
7昌平区沙河镇西沙屯村、满井西队村棚户区改造和环境整治安置房项目一期工程
8北京新机场东航基地机务维修及特种车辆维修区一期工程
92A商务办公楼等3项(通州区运河核心区IV-02号多功能用地项目)
10北京新机场高速公路(南五环-北京新机场)工程施工第四标段
110S-06A地块综合性办公商业楼(朝阳区北土城中路北侧0S-06A地块B4综合性商业

金融服务业用地项目)

12北京地铁17号线工程土建施工18合同段
13北京市轨道交通首都机场线二期(西延)工程
14西单文化广场升级改造项目
15C01办公楼等7项(通州区运河核心区IX-11地块项目)
16通州文化旅游区地下综合管廊工程
17北京地铁3号线一期工程土建施工03合同段
186001-1#住宅楼等16项(2016年世界月季洲际大会配套安置房项目)
19北京新机场南航基地航空食品设施项目
20北京新机场高速公路(南五环-北京新机场)工程施工第3标段
21北京终端管制中心工程
22中国铁物大厦(商业金融项目)
23昌平区北七家镇未来科技城北区(一标段)及南区综合性商业金融服务业用地项目
24北京市轨道交通昌平线南延工程西土城站
25门急诊医技病房综合楼(医疗用房)等8项(中国医学科学院整形外科医院改扩建

工程(Ⅰ期)

26北京地铁19号线一期工程土建施工03合同段
27北京市轨道交通昌平线南延工程土建施工06合同段
28国家雪车雪橇中心
29北京地铁7号线东延工程土建施工01合同段
30国家高山滑雪中心第一标段
31北京外国语大学西校区新建教学服务楼群项
32材料基因组研究平台和清洁能源材料测试诊断与研发平台项目
33医疗综合楼等14项(昌平区回龙观西城区旧城保护定向安置配套医院建设工程项目)
34科研实验楼等4项(78号空天防御体系大楼)

上海:5 个交通建设工程 BIM 技术试点项目

2018 年上海市交通建设工程BIM技术试点项目

序号项目名称应用阶段
1武宁路快速化改建项目设计、施工
2沪南公路(上南路-闸航公路)道路改扩建工程设计、施工
3大芦线航道整治二期工程(闵行浦江段)3标施工
4浩通路(洲德路~三三公路)改造工程暨综合管廊实施工程施工、运维
5南六公路(S32-沪南公路)改扩建项目设计、施工

河南:9个建筑信息模型技术应用试点项目,1个项目设计设计、施工、运用三个阶段

2018年河南省建筑信息模型(BIM)技术应用试点项目

序号试点项目名称BIM应用阶段
1黄河三门峡商务中心区医院建设项目施工、运营
2郑州大学第三附属医院(河南省妇幼保健院)新区医院建设项目(一期)主体工程施工施工
3郑州市轨道交通2号线二期工程设计、施工、运营
4国道234焦作至荥阳黄河大桥及连接线工程施工、运营
5郑州市四环线及大河路快速化工程—西四环段施工
6二里头遗址博物馆工程施工
7许昌万达广场施工
8漯河市澧河改道提前入沙河工程设计
9郑州市公安局特警反恐综合训练基地设计

广西:26 个建筑信息模型技术应用试点项目,8 个项目的运用范围为全生命周期

广西建筑信息模型(BIM)技术应用试点项目名单

重庆:39 个建筑信息模型技术应用示范项目

2018 年度重庆市建筑信息模型(BIM)技术应用示范项目实施计划名单

序号项目名称项目类型示范范围
1重庆市黔江中心医院正阳院区住院综合楼公共建筑设计
2龙湖-礼嘉天街项目公共建筑设计
3空港新城临空金融总部公共建筑设计
4万州天然气公司生产运行中心工程公共建筑设计
5重庆大学A区立体停车库工程公共建筑设计、施工
6江北城B19-3/03、B19-4/03、B20-1/03项目公共建筑设计
7重庆市精神卫生中心精神康复中心建设工程公共建筑设计
8重庆市设计院建研楼改造工程公共建筑设计
9重庆市残疾人康复中心公共建筑设计、施工、运营
10中科大厦公共建筑设计、施工
11重庆大坪小学BIM技术应用项目公共建筑设计、施工
12启迪协信星澜汇项目BIM技术应用公共建筑设计
13仙桃数据谷三期二标段公共建筑施工
14忠州大剧场及附属设施项目公共建筑设计、施工
15重庆忠县电竞场馆及配套设施项目公共建筑施工
16重庆大渡口万达广场公共建筑施工
17重庆市渝北区中医院三级甲等医院建设项目公共建筑施工、运营
18朗诗·乐府居住建筑设计
19快速路二纵线华岩至跳蹬段华岩立交方案市政工程设计
20华岩隧道西延伸段工程BIM服务项目市政工程设计、施工、运营
21重庆市快速路系统一横线——万家沟大桥市政工程设计、施工
22星光大道北延线(照母山隧道出口至终点段)改造工程市政工程设计
23方悦立交工程勘察市政工程勘察
24五台山立交至双山隧道段改造工程市政工程设计
25江北区建新西路四期长安厂段勘察BIM应用市政工程勘察
26大学城复线隧道工程市政工程设计
27北碚区长滩污水处理厂厂区土建及安装工程市政工程设计、施工
28重庆港忠县港区新生作业区一期工程市政工程设计、施工
29重庆港龙头作业区二期工程市政工程设计、施工、运营
30重庆轨道交通5A线工程市政工程设计
31十八梯片区道路等相关配套设施建设工程EPC项目市政工程设计
32快速路三纵线红岩村嘉陵江大桥至五台山立交建设工程(二标段)市政工程施工
33菜园坝垃圾转运站提升改造工程市政工程设计
34汉渝路至渝碚路下穿道工程市政工程施工
35重庆市快速路二横线西段PPP项目市政工程设计、施工
36重庆市开州区地下综合管廊建设一期工程市政工程施工、运营
37北碚区周家岩安置房工程边坡治理工程边坡工程勘察、设计
38重庆仙桃数据谷二期酒店项目公共建筑设计、施工、运营
39重庆仙桃数据谷二期一标段项目投融资建设工程(S76-1/02、S78-1/02、 S69-3/01地块)公共建筑施工、运营
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2018 年各省(市)的 BIM 成绩单中有哪些成绩和困难?

根据山东住建部发布的《关于省 BIM 技术应用试点示范项目建设进展情况的通报》,山东住建厅在 2018 年初先后对济南、青岛、淄博、烟台、潍坊、威海、莱芜和临沂 8 市、25 个首批试点示范项目进行了现场调研督导。

总体而言,山东 BIM 技术应用取得以下成绩:

一是优化设计,提升设计质量。

例如:潍坊市丰麓苑被动式住宅项目通过模型及设计图纸对比,发现问题 50 多处,优化内容 8 项共 200 余处,完成问题报告 52 份,提高了设计协同,基本避免了设计变更。

二是精细化管理和高效协同,缩短了工期,节约了成本。

例如:山东省千佛山医院儿科诊疗基地项目的机房安装工程采用 BIM 技术,工期由原来的 20 多天缩短为 3 天;淄博市文化中心C组团项目用 BIM 技术管理施工全过程,施工工期缩短约 53 天,节省成本近 500 万元。

三是拓展应用,探索应用新模式。

例如:济南汉峪金谷 A5-3 地块、青岛新机场等项目已经从具体的点应用向平台级别的集成应用过渡;山东大学齐鲁医院妇儿综合楼等项目将 BIM 技术与 VR、AR 技术结合,直观展示施工工序、装饰效果,进行安全教育;青岛新机场项目、淄博市文化中心 C 组团等项目将 BIM 与放线机器人、三维扫描等技术融合。

另外,山东省的 BIM 技术应用存在以下困难

一是部分项目 BIM 应用深度不够。部分试点示范项目的BIM技术应用仅停留在图纸校审、效果展示等初级应用阶段。

二是数据集成度不高。由于设计、施工等单位在模型深度、交付要求、图纸标准等方面缺乏统一标准,造成数据难以实现企业间的交换和共享,造成重复劳动。

三是缺乏对 BIM 技术成果、应用模式和应用价值的研究探索和提炼总结,一些企业没能找到适合自己的BIM技术应用方式。

四是 BIM 技术运用在不同地区、企业以及运用领域存在突出差异,影响进一步推广。

全国31个省市装配式建筑规划与补贴政策

住建部在《“十三五”装配式建筑行动方案》中,提出了两个总目标:

1. 到2020年,全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上,其中重点推进地区达到20%以上,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达到10%以上;

2. 到2020年,培育50个以上装配式建筑示范城市,200个以上装配式建筑产业基地,500个以上装配式建筑示范工程,建设30个以上装配式建筑科技创新基地,充分发挥示范引领和带动作用。

根据以上目标,全国31个省市陆续出台了装配式建筑目标及相关扶持政策,汇总如下:

北京

目 标

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。

补 助

1. 对于未在实施范围内的非政府投资项目,凡自愿采用装配式建筑并符合实施标准的,给予实施项目不超过3%的面积奖励;

 

2. 对于实施范围内的预制率达到50%以上、装配率达到70%以上的非政府投资项目予以财政奖励;

3. 增值税即征即退优惠政策;

4. 采用装配式建筑的商品房开发项目在办理房屋预售时,可不受项目建设形象进度要求的限制。

《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》

上海

目 标

1. 各区县政府和相关管委会在本区域供地面积总量中落实的装配式建筑的建筑面积比例,2015年不少于50%;2016年起外环线以内新建民用建筑应全部采用装配式建筑、 外环线以外超过50%;2017年起外环线以外在50%基础上逐年增加;

2. “十三五”期间,全市装配式建筑的单体预制率达到40%以上或装配率达到60%以上。外环线以内采用装配式建筑的新建商品住宅、公租房和廉租房项目100%采用全装修。

《上海市装配式建筑2016-2020发展规划》

补 助

符合装配整体式建筑示范的项目(居住建筑装配式建筑面积3万平方米以上,公共建筑装配式建筑面积2万平方米以上。建筑要求:装配式建筑单体预制率应不低于45%或装配率不低于65%),每平方米补贴100元。

《上海市建筑节能和绿色建筑示范项目

专项扶持办法》

天津

目 标

1. 2017年底前,政府投资项目、保障性住房和5万平方米及以上公共建筑应采用装配式建筑,建筑面积10万平方米及以上新建商品房采用装配式建筑的比例不低于总面积的30%;

2. 2018至2020年,新建的公共建筑具备条件的应全部采用装配式建筑,中心城区、滨海新区核心区和中新生态城商品住宅应全部采用装配式建筑;采用装配式建筑的保障性住房和商品住房全装修比例达到100%;

3. 2021至2025年,全市范围内国有建设用地新建项目具备条件的全部采用装配式建筑。

补 助

1. 对采用建筑工业化方式建造的新建项目,达到一定装配率比例,给予全额返还新型墙改基金、散水基金或专项资金奖励;

2. 经认定为高新技术企业的装配式建筑企业,减按15%的税率征收企业所得税,装配式建筑企业开发新技术、新产品、新工艺发生的研究开发费用,可以在计算应纳税所得额时加计扣除;

3. 实行建筑面积奖励;

4. 增值税即征即退优惠。

《天津市人民政府办公厅

印发关于大力发展装配式建筑实施方案》

重庆

目 标

1. 到2017年,全市新开工的保障性住房必须采用装配式施工技术;建筑产业现代化试点项目预制装配率达到15%以上;

2. 到2020年,全市新开工建筑预制装配率达到20%以上;

3. 到2025年达到30%以上。

补 助

1. 对建筑产业现代化房屋建筑试点项目每立方米混凝土构件补助350元;

2. 节能环保材料预制装配式建筑构件生产企业和钢筋加工配送等建筑产业化部品构件仓储、加工、配送一体化服务企业,符合西部大开发税收优惠政策条件的,依法减按15%税率缴纳企业所得税。

《关于加快推进建筑产业现代化的意见》

黑龙江

目 标

1. 到2020年末,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例不低于10%;试点城市装配式建筑占新建建筑面积的比例不低于30%;

2. 到2025年末,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例力争达到30%。

补 助

1. 土地保障,全省各级国土资源部门要优先支持装配式建筑产业和示范项目用地;

2. 金融服务,使用住房公积金贷款购买已认定为装配式建筑项目的商品住房,公积金贷款额度最高可上浮20%。

3. 招商优惠、科技扶持、财政奖补、税收优惠、行业支持。

《黑龙江省人民政府办公厅

关于推进装配式建筑发展的实施意见》

吉林

目 标

1. 到2020年,创建2-3家国家级装配式建筑产业基地;全省装配式建筑面积不少于500万平方米;长春、吉林两市装配式建筑占新建建筑面积比例达到20%以上,其他设区城市达到10%以上;

2. 2021-2025年,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上。

补 助

设立专项资金;税费优惠;优先保障装配式建筑产业基地(园区)、装配式建筑项目建设用地;优先推荐装配式建筑参与评优评奖等。

《吉林省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

辽宁

目 标

1. 到2020年底,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例力争达到20%以上,其中沈阳市力争达到35%以上,大连市力争达到25%以上,其他城市力争达到10%以上;

2. 到2025年底,全省装配式建筑占新建建筑面积比例力争达到35%以上,其中沈阳市力争达到50%以上,大连市力争达到40%以上,其他城市力争达到30%以上。

补 助

1. 财政补贴;

2. 增值税即征即退优惠;

3. 优先保障装配式建筑部品部件生产基地(园区)、项目建设用地;

4. 允许不超过规划总面积的5%不计入成交地块的容积率核算等。

《辽宁省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

河北

目 标

1. 培育4个省级住宅产业现代化综合试点城市,到2016年底,全省住宅产业现代化项目开工面积达到200万平方米,单体预制装配率达到30%以上;

2. 到2020年底,综合试点城市40%以上的新建住宅项目采用住宅产业现代化方式建设,其他设区市达到20%以上。

补 助

1. 优先安排建设用地;

2. 对新开工建设的城镇装配式商品住宅和农村居民自建装配式住房项目,由项目所在地政府予以补贴;

3. 增值税即征即退50%的政策。

《河北省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

山西

目 标

1. 2017年,太原市、大同市装配式建筑占新建建筑面积的比例达到5%以上,2018年达到15%以上;

2. 到2020年底,全省11个设区城市装配式建筑占新建建筑面积的比例达到15%以上,其中太原市、大同市力争达到25%以上;

3. 到2025年底,装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上。

补 助

相应税收优惠;优先安排建设用地;开辟装配式建筑工程报建绿色通道。

《山西省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

内蒙古

目 标

1. 2020年,全区新开工装配式建筑占当年新建建筑面积的比例达到10%以上,其中,政府投资工程项目装配式建筑占当年新建建筑面积的比例达到50%以上,呼和浩特市、包头市、赤峰市装配式建筑占当年新建建筑面积的比例达到15%以上,呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、乌海市装配式建筑占当年新建建筑面积的比例达到10%以上,锡林郭勒盟、乌兰察布市、阿拉善盟装配式建筑占当年新建建筑面积的比例达到5%以上;

2. 2025年,全区装配式建筑占当年新建建筑面积的比例力争达到30%以上,其中,政府投资工程项目装配式建筑占当年新建建筑面积的比例达到70%,呼和浩特市、包头市装配式建筑占当年新建建筑面积的比例达到40%以上,其余盟市均力争达到30%以上。

补 助

1. 优先保障装配式建筑产业基地和项目建设用地;

2. 一定比例的后补助资金;

3. 税收优惠;积极的信贷支持;实行容积率差别核算;运输超大、超宽的预制构件实行高速公路通行费减免优惠政策。

《内蒙古自治区人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

河南

目 标

1. 到2017年,全省预制装配式建筑的单体预制化率达到15%以上;

2. 到2020年年底,全省装配式建筑(装配率不低于50%)占新建建筑面积的比例达到20%,政府投资或主导的项目达到50%;

3. 到2025年年底,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例力争达到40%,符合条件的政府投资项目100%采用装配式施工。

补 助

1. 优先安排建设用地;

2. 对获得绿色建筑评价二星级运行标识的保障性住房项目省级财政按20元/㎡给予奖励,一星级保障性住房绿色建筑达到10万平方米以上规模的执行定额补助上限,并优先推荐申请国家绿色建筑奖励资金;

2. 新型墙体材料专项基金实行优惠返还政策等;

3. 容积率奖励。

《河南省住房和城乡建设厅

关于推进建筑产业现代化的指导意见》

湖北

目 标

1. 到2020年,武汉市装配式建筑面积占新建建筑面积比例达到35%以上,襄阳市、宜昌市和荆门市达到20%以上,其他设区城市、恩施州、直管市和神农架林区达到15%以上;

2. 到2025年,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上。

补 助

配套资金补贴、容积率奖励、商品住宅预售许可、降低预售资金监管比例等激励政策措施。

《湖北省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

湖南

目 标

到2020年,全省市州中心城市装配式建筑占新建建筑比例达到30%以上,其中:长沙市、株洲市、湘潭市三市中心城区达到50%以上。

补 助

1. 财政奖补;纳入工程审批绿色通道;税费优惠;优先办理商品房预售;优化工程招投标程序等;

2. 容积率奖励,对房地产开发项目,主动采用装配式方式建造、且装配率大于50%的,经报相关职能部门批准,其项目总建筑面积的3%-5%可不计入成交地块的容积率核算。

《湖南省人民政府办公厅

关于加快推进装配式建筑发展的实施意见》

山东

目 标

1. 2017年,装配式建筑面积占新建建筑面积比例达到10%左右;

2. 到2020年,济南、青岛装配式建筑占新建建筑比例达到30%以上,其他设区城市和县(市)分别达到25%、15%以上;

3. 到2025年,全省装配式建筑占新建建筑比例达到40%以上。

补 助

1. 在建设用地安排上要优先支持发展装配式建筑产业;

2. 享受贷款贴息等税费优惠;

3. 外墙预制部分的建筑面积(不超过规划总建筑面积3%),可不计入成交地块的容积率核算。

《山东省人民政府办公厅

大力发展装配式建筑的实施意见》

江苏

目 标

1. 到2020年,全省装配式建筑占新建建筑比例将达到30%以上。

2. 到2025年全省装配式建筑占新建建筑的比例超过50%,装饰装修装配化率达到60%以上。

补 助

财政扶持政策;相应税收优惠;优先安排用地指标;容积率奖励。

《江苏省关于加快推进建筑产业现代化

促进建筑产业转型升级的意见》

安徽

目 标

1. 到2020年,装配式建筑占新建建筑面积的比例达到15%;

2. 到2025年,力争装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。

补 助

企业扶持政策;专项资金;工程工伤保险费计取优惠政策;差别化用地政策,土地计划保障;利率优惠等。

《安徽省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的通知》

浙江

目 标

到2020年,浙江省装配式建筑占新建建筑的比重达到30%,单体装配化率达到30%以上。

补 助

1. 安排专项用地指标;

2. 对满足装配式建筑要求的农村住房整村或连片改造建设项目,给予不超过工程主体造价10%的资金补助;

3. 使用住房公积金贷款购买装配式建筑的商品房,公积金贷款额度最高可上浮20%;

4. 对于装配式建筑项目,施工企业缴纳的质量保证金以合同总价扣除预制构件总价作为基数乘以2%费率计取,建设单位缴纳的住宅物业保修金以物业建筑安装总造价扣除预制构件总价作为基数乘以2%费率计取;

5. 容积率奖励。

《浙江省人民政府办公厅关于

推进绿色建筑和建筑工业化发展的实施意见》

江西

目 标

1. 2018年,全省采用装配式施工的建筑占同期新建建筑的比例达到10%,其中,政府投资项目达到30%。

2. 2020年,全省采用装配式施工的建筑占同期新建建筑的比例达到30%,其中,政府投资项目达到50%。

3. 到2025年底,全省采用装配式施工的建筑占同期新建建筑的比例力争达到50%,符合条件的政府投资项目全部采用装配式施工。

补 助

1. 优先支持装配式建筑产业和示范项目用地;

2. 招商引资重点行业;

3. 容积率差别核算;

4. 税收优惠;

5. 资金补贴和奖励;

《江西省人民政府

关于推进装配式建筑发展的指导意见》

广东

目 标

1. 珠三角城市群,到2020年年底前,装配式建筑占新建建筑面积比例达到15%以上,其中政府投资工程装配式建筑面积占比达到50%以上;到2025年年底前,装配式建筑占新建建筑面积比例达到35%以上,其中政府投资工程装配式建筑面积占比达到70%以上;

2. 常住人口超过300万的粤东西北地区地级市中心城区,要求到2020年年底前,装配式建筑占新建建筑面积比例达到15%以上,其中政府投资工程装配式建筑面积占比达到30%以上;到2025年年底前,装配式建筑占新建建筑面积比例达到30%以上,其中政府投资工程装配式建筑面积占比达到50%以上;

3. 全省其他地区,到2020年年底前,装配式建筑占新建建筑面积比例达到10%以上,其中政府投资工程装配式建筑面积占比达到30%以上;到2025年年底前,装配式建筑占新建建筑面积比例达到20%以上,其中政府投资工程装配式建筑面积占比达到50%以上。

补 助

优先安排用地计划指标;增值税即征即退优惠政策;适当的资金补助;优先给予信贷支持。

《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》

广东万科松山湖住宅产业化研究基地集合宿舍

广西

目 标

1. 到2018年底,综合试点城市装配式建筑占新建建筑的比例达到8%以上,城市建成区新建保障性安居工程和政府投资公共工程采用装配式建造的比例达到10%以上;

2. 到2020年底,综合试点城市装配式建筑占新建建筑的比例达到20%以上,城市建成区新建保障性安居工程和政府投资公共工程采用装配式建造的比例达到20%以上,新建全装修成品房面积比率达到20%以上;其他设区市装配式建筑占新建建筑的比例达到5%以上,新建保障性安居工程和政府投资公共工程采用装配式建造的比例达到10%以上,新建全装修成品房面积比率达到10%以上;

3. 到2025年底,全区装配式建筑占新建建筑的比例力争达到30%。

补 助

优先安排建设用地;相应的减免政策;报建手续开辟绿色通道。

《大力推广装配式建筑

促进我区建筑产业现代化发展的指导意见》

海南

目 标

到2020年,全省采用建筑产业现代化方式建造的新建建筑面积占同期新开工建筑面积的比例达到10%,全省新开工单体建筑预制率(墙体、梁柱、楼板、楼梯、阳台等结构中预制构件所占的比重)不低于20%,全省新建住宅项目中成品住房供应比例应达到25%以上。

补 助

优先安排用地指标;安排科研专项资金;享受相关税费优惠;提供行政许可支持等。

《海南省促进建筑产业现代化发展指导意见》

陕西

目 标

装配式建筑占新建建筑的比例,2020年重点推进地区达到20%以上,2025年全省达到30%以上。

补 助

1. 资金支持,补助奖励;

2. 优先保障装配式建筑项目和产业土地供应;

3. 符合高新技术企业条件的装配式建筑部品部件生产企业,企业所得税税率适用15%;

4. 增值税即征即退。

《陕西省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

甘肃

目 标

1. 到2020年,初步建成全省产业布局合理的装配式建筑产业基地;

2. 到2025年,基本形成较为完善的技术标准体系、科技支撑体系、产业配套体系、监督管理体系和市场推广体系。力争装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上。

补 助

1. 按照装配式方式建造的,其外墙预制部分建筑面积可不计入面积核算,但不应超过总建筑面积的3%;

2. 优先支持评奖评优评先;

3. 通过先建后补、以奖代补等方式给予金融支持;

4. 免征增值税。

《甘肃省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

宁夏

目 标

1. 从2017年起,各级人民政府投资的总建筑面积3000平方米以上的学校、医院、养老等公益性建筑项目,单体建筑面积超过10000平方米的机场、车站、机关办公楼等公共建筑和保障性安居工程,优先采用装配式方式建造;

2. 到2020年,装配式建筑占同期新建建筑的比例达到10%;

3. 到2025年,全区装配式建筑占同期新建建筑的比例达到25%。

补 助

1. 实施贴息等扶持政策,强化资金撬动作用;

2. 对以招拍挂方式供地的建设项目,在建设项目供地面积总量中保障装配式建筑面积不低于20%;对以划拨方式供地、政府投资的公益性建筑、公共建筑、保障性安居工程,在建设项目供地面积总量中保障装配式建筑面积不少于30%;

3. 加大信贷支持力度;增值税即征即退优惠政策。

《宁夏自治区人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

青海

目 标

到2020年,全省装配式建筑占同期新建建筑的比例达到10%以上,西宁市、海东市装配式建筑占同期新建建筑的比例达到15%以上,其他地区装配式建筑占同期新建建筑的比例达到5%以上。

补 助

优先保障用地;符合高新技术企业条件的装配式建筑部品部件生产企业,企业所得税税率适用15%的优惠政策;享受绿色建筑扶持政策。

《青海省人民政府办公厅

关于推进装配式建筑发展的实施意见》

新疆

目 标

1. 到2020年,装配式建筑占新建建筑面积的比例,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达到10%以上;

2. 到2025年,全区装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。

补 助

1. 财政奖励政策。具备条件的城市设立财政专项资金,对新建装配式建筑给予奖励,支持装配式建筑发展;

2. 税费优惠政策。对于符合《资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录》的部品部件生产企业,可按规定享受增值税即征即退优惠政策;

3. 金融支持政策。对建设装配式建筑园区、基地、项目及从事技术研发等工作且符合条件的企业,金融机构要积极开辟绿色通道;

4. 用地支持政策、科技支持政策;

5. 规划支持政策,对装配式建筑项目给予不超过3%的容积率奖励;

6. 评优评奖政策。在人居环境奖评选、生态园林城市评估、绿色建筑评价等工作中增加装配式建筑方面的指标要求;在评选优质工程、优秀工程设计和考核文明工地时,优先考虑装配式建筑。

《新疆维吾尔自治区

关于大力发展自治区装配式建筑的实施意见》

四川

目 标

1. 到2020年,全省装配式建筑占新建建筑的30%,装配率达到30%以上,其中五个试点市装配式建筑占新建建筑35%以上;新建住宅全装修达到50%;

2. 2025年,装配率达到50%以上的建筑,占新建建筑的40%;桥梁、铁路、道路、综合管廊、隧道、市政工程等建设中,除须现浇外全部采用预制装配式。新建住宅全装修达到70%。

补 助

1. 土地支持。优先支持建筑产业现代化基地和示范项目用地,对列入年度重大项目投资计划的优先安排用地指标,加强建筑产业现代化项目建设用地保障;

2. 税收优惠。利用现代化方式生产的企业,经申请被认定为高新技术企业的,减按15%的税率缴纳企业所得税;

3. 容积率奖励,在办理规划审批时,其外墙预制部分建筑面积(不超过规划总建筑面积的3%)可不计入成交地块的容积率核算;

4. 评优评奖优惠政策。装配率达到30%以上的项目,享受绿色建筑政策补助,并在项目评优评奖中优先考虑;

5. 科技创新扶持政策、金融支持、预售资金监管、投标政策、基金支持。

《四川省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

四川灾区剑阁县下寺村新芽小学

贵州

目 标

1. 从2018年10月1日起,对以招标拍卖方式取得地上建筑规模10万平方米以上的新建项目,不少于建筑规模30%的建筑积极采用装配式建造;

2. 到2020年底,全省采用装配式建造的项目建筑面积不少于500万平方米,装配式建筑占新建建筑面积的比例达到10%以上,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达到10%以上;

3. 到2023年底,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%以上,积极推进地区达到25%以上,鼓励推进地区达到15%以上,基本形成覆盖装配式建筑设计、生产、施工、监管和验收等全过程的标准体系;

4. 力争到2025年底,全省装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。

补助

资金支持;拓宽融资渠道;优先支持装配式建筑企业、基地和项目用地;增值税即征即退优惠政策;分期交纳土地出让金;面积奖励等。

《贵州省政府办公厅

下发关于大力发展装配式建筑的实施意见》

云南

目 标

到2020年,昆明市、曲靖市、红河州装配式建筑占新建建筑面积比例达到20%,其他每个州、市至少有3个以上示范项目;到2025年,力争全省装配式建筑占新建建筑面积比例达到30%,其中昆明市、曲靖市、红河州达到40%。

补助

享受增值税退(免)税;开辟绿色通道,提供多样化金融服务;保障项目建设用地需求。

《云南省人民政府办公厅

关于大力发展装配式建筑的实施意见》

西藏

目 标

2020年前,相关项目审批部门要选择一定数量可借鉴、可复制的典型工程作为政府推行示范项目;“十四五”期间,相关项目审批部门要确保国家投资项目中装配式建筑占同期新建建筑面积的比例不低于30%。

补助

加大财政扶持;加强土地保障;落实招商引资政策;落实税费优惠政策;加强金融服务;加大行业扶持力度。

回顾2018年世界的科技发展

2019年或许会很不平常,只因2018年世界主要国家之间关系风云变幻,让科技领域也弥漫着暗战的味道。美国制定一系列政策维护其“美国优先”,英国投巨资保持其“全球研究人才之家”地位,德国也出台了《高科技战略2025》报告……具体到各学科领域,跨界联合渐成趋势,行业布局合纵连横。值此新年伊始,总结过去能帮我们更好地面对未来。

一、科技政策

美国:推出多项科技战略,开启量子“登月计划”

基于“美国优先”理念,美政府2018年相继推出太空、生物、网络等多项科技战略;在具体项目上签署国家量子法案等,力图继续巩固美国科技优势地位。

2018年3月公布的《国家太空战略》将保持美在太空中的实力和竞争力置于优先地位;特朗普在5月和6月接连颁布两个太空政策指令:一方面鼓励私营部门参与美国空间探索任务;另一方面声称要减少太空轨道碎片威胁,力图主导国际空间交通管理。

2017年9月发布的《国家生物防御战略》为维护美国生物安全制定5大目标,并要求成立高规格生物防御指导委员会,负责监督和协调联邦机构和情报界的工作,评估和打击针对美国的生物威胁。9月还出台了《国家网络战略》,提出未来在网络空间巩固美国利益,维护网络安全的优先选项,同时明确美将在网络空间扩张其国际影响力的意图。

在具体科研项目上,美政府推出了一系列政策。如12月发布的国家量子法案,全方位加速量子科技的研发与应用,开启量子领域的“登月计划”,力图确保美在量子信息科学这一“下一场技术革命”中的全球领导地位;同月,特朗普还签署总统备忘录,责成相关部门制定国家频谱战略,以引导美国未来几年的5G网络建设。

英国:启动研究创新计划,支持前沿技术发展

英国国家科研与创新署(UKRI)去年6月启动“未来领导者研究基金计划”,旨在保持英国作为“全球研究人才之家”的地位。该计划将在未来11年获得总额9亿英镑的资助,3年内将启动6项资助,至少550名研究人员受益。

英国自去年7月发布了一系列支持自动驾驶汽车、车联网、清洁能源车辆等技术发展的计划。《移动未来》《最后一英里》等文件,将清洁能源车辆、自动驾驶、车联网等列为未来交通发展的重要趋势。政府决定拨款支持6个自动驾驶汽车相关研发项目。

为支持量子技术发展,英政府2018年10月在2019年预算报告中提出,将拨款2亿多英镑;同年11月宣布将拨款2000万英镑,支持量子传感器、微型原子钟原型、低成本集成芯片和先进接收机等4个量子技术应用项目的研发,以开发适用于通信、测绘等领域的设备原型。

为应对气候变化,英政府11月宣布,本世纪20年代中期将投入运营首个碳捕捉、储存以及利用项目,准备工作从2019年启动,最终目标是到2030年在英国大规模应用碳捕捉技术。

德国:出台高科技战略,加大AI战略实施

2018年德国科技政策最重要的内容之一是出台《高科技战略2025》报告,为德国未来七年高科技创新制定了目标。根据这项战略,德国将在零排放智能化交通领域,推动“安全、网络化清洁交通”的灯塔项目,并支持车用电池生产和合成燃料研究,还将实施一项“自动驾驶”行动计划。在健康和护理领域,实施“国家十年”抗癌计划,为“预防和个性化医疗”开发数字解决方案;在可持续气候保护和能源领域,大幅减少塑料使用对环境的污染,借助大数据和绿色技术,进一步实现工业温室气体中性化;在数字安全领域,将开发“全新的整体IT安全解决方案”,其中量子通信将发挥重要作用;在自动化和先进制造领域,将建立若干卓越中心和尖端研究集群。

作为欧盟内经济和科技实力最强国家,2018年德国在人工智能(AI)领域加大了政策推进力度。德政府宣布到2025年将投入30亿欧元用于人工智能战略的实施,重点资助在人工智能领域新增100名教授和扩展人工智能中心的建设,新的技术将更贴近服务中小新型企业。政府还发表了《联邦政府人工智能战略关键点》《人工智能对德国经济潜在目标》研究报告,举办首次人工智能峰会,推进德国人工智能合作平台的运作。德国确定将重点发展人工智能在工业、交通、医疗和能源领域的研发和应用,另外还将加强人工智能在隐私、法律和道德影响方面的研究,关注新技术的两面性和制定法律框架。

日本:重视科技解决问题,致力“社会5.0”计划

日本为实现“社会5.0”(Society 5.0)计划,充分利用物联网、大数据、人工智能及机器人等技术,实现网络空间与现实世界高度融合的社会,为有需求的人及时提供物质和服务。为此,日本强调利用科学技术解决包括能源制约、少子高龄化等复杂问题,进一步加强基础力量,力图使日本成为“世界上最适宜创新的国家”。

不过,2018年,日本也已意识到科学论文数量减少,以及与其他国家论文数增加相比排名落后的现象。文部科学省所属科学技术学术政策研究所报告称,化学(-12%)、材料科学(-23%)、物理学(-27%)领域的论文减少幅度惊人。、

韩国:改革体制出台计划,力争科技创新国家

“第四次工业革命引领的创新国家”执政理念成为文在寅政府科技和产业政策的基调。2018年,韩对科技体制进行大刀阔斧的改革和调整,新设总统直属的“第四次工业革命委员会”,整合成立国家科学技术咨询会议,科技主管部门“未来创造科学部”更名为“科学技术信息通信部”,赋予科研预算管理、大型科研项目可行性分析等重要职权,“中小企业厅”升格为“中小风险企业部”,加强对中小企业和风险企业的支持。

去年初发布的《第四期科学技术基本计划(2018—2022)》是韩国第四个科学技术五年计划,以“科技改变国民生活”为主旨,对今后五年科技重大战略进行了具体规划。计划选定了120个重点科技项目,其中人工智能、智慧城市、3D打印和大气污染治理等12项为首次入选。

同期发布的《2019政府研发投资创新方案》明确了科研预算的使用原则,对重点领域和主要研发计划、政府资金的扶持方向等进行了细化,突出了12个政府主导的重点研发方向。

俄罗斯:强调科技发展新理念,建设世界级科教中心

俄总统普京在去年3月国情咨文中阐述了俄科技发展新理念和主要思路,包括最短时间内创建先进立法框架、实施第五代数据传输网络和物联网连接建设、建立本国数字平台及使用区块链技术、加快北极开发、加强基础科学研究、加强青年科技人才培养等13个主要方面。

普京5月签发“五月法令”,确定了2024年前国家发展目标,要求俄联邦政府在2024年前建设至少15个世界级科学与教育中心。同月,普京批准俄联邦教育科学部改组为两个部门,其中,负责国家科学、科技和创新活动的俄联邦科学和高等教育部,将拥有原联邦科研机构管理署的职能,负责俄科学院管理工作。

以色列:促进边缘地区经济,鼓励军民融合技术

以色列经济与产业部去年初公布了新的资本激励计划,旨在为处于以色列地理和经济边缘的地区新建更多工厂,并提供更多就业岗位。根据计划,可再生能源、纳米技术、生物技术和物联网等领域的公司若计划生产新产品或建立新工厂,将有资格获得高达20%至30%的政府补贴。

为加强军民技术融合,以色列军队和情报机构逐步加大与初创公司合作的力度。军工企业拉斐尔公司和航天局下属公司ELTA加入新的创新计划,旨在联合以色列从事安全技术的公司发展国防技术;国家安全局与特拉维夫大学合作开展加速器项目,支持7家人工智能初创公司的研发。

南非:出台科技创新政策,加速驱动经济增长

南非科技部去年9月公布新的《科学技术与创新》政策草案,并提交内阁会议最后审定。新的科技政策白皮书侧重两个主要目标:一是确保南非科技创新工作直接为经济增长、社会发展和转型服务;二是应对全球技术快速进步和其他变化带来的风险和机遇。南非政府认为,新的科技政策将确保科技创新在建设一个更加繁荣和包容的社会中发挥更大的作用,并侧重于利用科技创新加速包容性经济增长,使经济更具竞争力。

南非政府在白皮书中强调,要为人工智能和信息通信技术的进步改变社会和经济运作方式做好准备,南非需要在生物技术、纳米技术、先进制造以及信息通讯技术研究和创新等领域取得进展。

乌克兰:制定多项科研政策,拟进欧洲科研板块

2018年,由乌克兰总理担任主席的全国科学技术委员会作为新的高层协调机构,制定了多项科研发展政策,其中包括创建国家研究基金会,制定研究重点研发计划,以及2030年前实现可持续发展目标等。1月,该委员会批准了乌克兰融入欧洲科学研究领域路线图计划,讨论建立国家研究基金会,支持基础科学研究项目的问题。

融入欧洲是乌克兰政府拟定的国家战略,包括科研部门也制定了相应的融入和对接计划。在未来很长一段时间,这将都会是乌克兰科研政策的基调。但就像乌克兰科教部长利利娅·格里涅维奇所强调的,乌克兰正在扮演“缓慢创新者”。科学、技术和创新的发展直接取决于该国现有的人力资本,但如何避免人才流失却是摆在该国政府和科研管理部门前的一道现实难题。

德国先进汽车制造研发园ARENA2036。图片来自网络

二、基础研究

美国:粒子研究取得进展,宇宙探秘不断深入

美科学家在粒子研究领域不断取得新进展。他们不仅开始着手重测μ介子磁性,还发现了亚原子准粒子“奇子”存在的可能证据;不仅首次精确识别出特定能量的缪子中微子,还首次发现了宇宙高能中微子的来源。科学家对基本物理常数——精细结构常数的精确测量,将有助于粒子物理学标准模型的完善;而中子“暗衰变”理论(中子会衰变成暗物质粒子)的提出,若被证实,将为中子寿命为何“测不准”找到答案。

科学家对宇宙诸多现象的探索也在不断深入。他们首次造出“超离子水冰”,或有助于研究海王星和天王星的磁场;首次完成弯曲空间内的光束加速实验,实现光束轨迹偏移,将帮助解释引力透镜现象;计算机模拟发现中子星核物质比钢硬100亿倍,对于更好地理解引力波具有重要意义;而对宇宙膨胀速度——哈勃常数的精确测量,则有望帮助回答宇宙从何处来、往何处去等基本问题。

其他一些新发现同样意义重大。如在超导材料中发现新的量子临界性,为探究磁性与非常规超导性的关系提供了新视角;而在太空中探测到放射性分子氟化铝,或有助解开铝同位素起源之谜。

英国:研制出全光二极管,造出首个量子指南针

2018年3月,英国国家物理实验室研制出一种全光二极管,新二极管能被用于微型光子电路中,有望为微纳光子学芯片提供廉价高效的光二极管,从而对光子芯片和光子通信等领域产生重要影响。

同年11月,受英国国防部资助的英国科学家制造出世界首个能抵抗干扰且不依赖于GPS的量子指南针。这种指南针能在地球上不受干扰的指向,能自我维持,不依赖卫星。

德国:观察反铁磁体新性能,开发纳米机器人驱动技术

2018年,德国在基础研究方面取得可喜成果。美因茨大学牵头的一个国际合作研究小组成功观察到绝缘反铁磁体中的远程数据传输性能。反铁磁体是一组磁性材料,相比传统铁磁部件计算速度更快。科学家还发现,当一种带有铂丝的反铁磁性绝缘体通过电流时,电流能量会从铂转移到氧化铁中,形成所谓的磁子,借助磁子可实现计算部件长距离的信息传输。

此外,慕尼黑工业大学宣布开发出一种新的纳米机器人电驱动技术,可使纳米机器人在分子工厂像流水线一样以足够快的速度工作,有望快速发现化学试样中特定物质或合成复杂分子。

另外,埃朗根—纽伦堡大学爱德曼·斯比克教授研究团队发现,金属材料通过有针对性的折叠可展现全新的属性,虽然这仅是金属微观结构上的错位,不到百万分之一毫米,但对性能影响很大。他们在石墨烯中找到一种直接接触和移动这种错位的方法,为研究石墨烯纳米结构材料和拓展其性能铺平了道路。

日本:发现粒子加速新机制,模拟粒子新形态

去年3月26日,日本理化学研究所宣布,他们的一个国际联合研究小组成功开发出在下一代超级计算机上应用的、可模拟人脑整体神经电路的算法。新算法不仅可以实现节省内存,还可大幅提高模拟脑的速度。

大阪大学激光科学研究所发现了一种名为“微泡内爆”的全新粒子加速机制,即向内含微米尺寸泡(球形空洞)的氢化合物外侧照射超高强度激光,气泡在收缩到原子尺寸的瞬间发射出超高能量的氢离子(质子)。

日本理化学研究所与京都大学、大阪大学组成的研究小组利用超级计算机模拟,在理论上预言了新粒子双重子态粒子“ΩΩ”的存在,有望阐明基本粒子夸克如何组合成物质这一现代物理学的根本问题。

俄罗斯:加大大科学装置投入,核聚变研究更进一步

2018年,俄继续加大在大科学装置领域投入,并与其他国家保持密切合作。3月,来自俄罗斯、美国、以色列、德国和法国的科学家利用“重离子超导同步加速器”(NICA)在俄杜布纳成功进行了首次实验。除了研究稠密重子物质、重离子对撞之外,实验还着眼于一个至今未研究透彻的问题:任何两个核子之间的引力变为斥力时的相互作用。按计划,NICA装置整体将于2023年完工。

俄罗斯在核聚变领域的研究也取得显著成效。俄科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所启用了新建成的开放式螺旋磁阱装置(SMOLA),该装置能大大提高开放式磁阱中的等离子体温度,朝受控热核聚变迈出了重要一步。SMOLA装置结构更简单、成本更低,不使用氚作燃料,能进行氘—氘等聚变反应。

此外,俄计划在未来5年内在俄远东符拉迪沃斯托克的俄罗斯岛上建造新的同步加速器。俄希望通过该装置的建造,使同步加速器中心成为俄亚太地区新的吸引高科技产业的中心。

以色列:量子光学成果纷呈,电子原子研究丰硕

2018年,以色列从事基础物理研究的科学家在量子、光子、电子等领域均取得较大突破。

在量子领域,以色列和法国科学家合作,利用水罐、镜子与相机以及数种高级复杂算法,成功产生和捕捉到类量子真空效应,并认为这种效应发生在日常空间中。无独有偶,研究人员发现隧道效应这一量子现象也发生在蛋白质的活动中,新发现对于生物医学研究以及生物电子学领域都具有重要意义。此外,以色列科学家找到了捕捉和释放单个光子途径,其将有望在未来用于量子信息存储以及保障量子光学系统的通信安全。

在电子领域,以色列与美国和加拿大科学家发现了电子系统的第三种噪音,它因导体不同部位温度不同而产生,普遍存在于纳米系统中。

此外,以色列和英国科学家携手对石墨烯内释放出电子的能量进行超精细测量时,发现了新的原子量级加热机制,该发现有望促进石墨烯基材料技术的发展。

乌克兰:成立跨部门委员会,加大基础科研力度

去年7月,乌克兰内阁批准成立了对基础科学和应用科学研究进行评估的政府间跨部门委员会(RADU),旨在建立有效的协调系统,发展该国的基础研究和应用研究;制订基础研究成果在各个领域应用的建议;促进政府不同部门与科学研究机构之间的联系,加强科学与教育,科学与生产之间互动和拓展;促进国际科学合作,在考虑国家利益的前提下将乌克兰科学融入世界科学和欧洲科学研究领域中去。

8月,乌克兰内阁再次颁布命令,将各个高校的自然科学、社会科学、工程和应用科学等7大领域基础研究和应用科学研究项目纳入由政府跨部门委员会评审的范畴,以支持并推动基础科学研究的发展。

人机协作平台。图片来自网络

三、信息技术

美国:先进计算加速发展,新型元件成绩斐然

量子计算方面,英特尔公司2018年1月宣布开发出49量子位测试芯片Tangle Lake。此后科学家不断推出新研究成果:证明“自旋—光子强耦合”可让单独量子比特相互作用、制造出可作量子中继器的有瑕人造钻石、构建模块化量子计算架构关键组件、开发出使碳纳米管成为量子单光子源的方法等,有力推动了量子计算系统的开发。美国国家科学技术委员会9月发布《量子信息科学国家战略概述》,志在推动量子信息科学加速发展。

超级计算机方面,“顶点”和“山脊”两台计算机在最新一期全球超级计算机500强榜单中分获冠、亚军,极大增强了美在超算竞争中的底气;能源部4月推出耗资18亿美元的百亿亿次级超级计算机开发计划,更表明美追求超算领域国际领导地位的决心。

此外,美科学家在计算机元器件研发方面也成绩斐然。可将数据中心带宽提高10倍的光电子芯片、具有精准分发光信号能力的硅芯片、基于内存计算技术的AI芯片、可同时存储和处理信息的记忆晶体管等新型元器件的问世,为新型计算机开发打下了坚实基础。

日本:量子技术全面进步,存储理论有新突破

大阪大学、NTT和东京大学的研究小组首次验证了由冷却原子构成的量子存储器与光纤网络构成可通信波段光子的量子网络。该研究成果展示了一条实现量子中继的新道路,为实现量子网络的远程化开辟了新途径,具有抵御利用量子计算机实施的黑客攻击能力的新一代量子密码安全通信又向远程化迈出了一步。

横滨国立大学利用金刚石中氮空位中心的电子和核子的自旋作为量子比特,全球率先成功实现了室温下完全无磁场的条件下的万能量子门操作。这种独特的量子比特完整量子门操作被命名为几何学量子比特,能以更高的速度进行高精度运算。

日本理化学研究所和北海道大学等组成的联合研究小组,发现在没有外部磁场的状态下也会产生磁涡旋,并查明了磁涡旋的形成机制。科学家有望以此为基础,研发以磁涡旋为信息载体的磁存储单元。

德国:量子计算重点发力,基础研究瞄准未来

2018年,德国在量子计算机领域又有新的进展,康斯坦茨大学领衔的团队开发出了一种基于硅双量子位系统的稳定的量子门,这项研究成果被称为通向量子计算机的里程碑;弗劳恩霍夫应用固体物理研究所开发出了一种微磁场下应用的量子传感器,可用于未来计算机硬盘识别。

在信息技术基础研究领域,卡尔斯鲁厄理工学院的研究团队开发出了完全由金属构成的单原子晶体管,为未来信息技术开辟了新的应用前景;凯泽斯劳滕技术大学科学家首次展示了如何在集成振幅回路中使磁子形成电流,这一研究打开了未来磁子芯片的大门。

英国:拟建5G测试平台,超级计算模拟人脑

2018年9月,英国政府宣布,将以西米德兰兹地域的伯明翰、考文垂、伍尔弗汉普顿3个城市为中央,设立相关测试平台,以建设较大规模的5G试点网络。

11月初,英国曼彻斯特大学科学家激活了世界上最强“大脑”——一台拥有100万个处理器内核和1200个互连电路板的超级计算机,它能像人脑一样运作,是迄今最准确模拟人脑的超级计算机。

韩国:基础设施位居前列,技术研发多有亮点

信息技术是韩国的优势领域。韩国的信息技术基础设施继续位居前列。2018年年初平昌冬奥会之前,韩国建成了大规模5G试验网络,预计于2019年初期实现商用化,这一计划进展迅速。

在量子计算领域,韩国学者开发出一种量子弱测量方法,克服了海森堡不确定原理的限制,可以有效应用于量子计算机的运算过程。韩国企业成功研发出处理器“Exynos9”,其搭载了借鉴人类大脑结构的新概念人工智能芯片,可用于手机终端并行处理大量多媒体数据。韩国开发的广视角全息图像技术将信息储存量提升了100倍。

以色列:网络安全齐头并进,无人驾驶安全先行

以色列证券管理局表示,其已开始使用区块链技术应对网络安全挑战。信息公司塔尔多经过3个月时间开发出管理局所需的区块链软件系统。以美两国研究人员开发出可从包括“脸书”和“推特”在内的大多数社交网上发现假账户的通用方法,其在网络安全等领域具有广泛的应用潜力。

为应对汽车电子系统安全性面临的挑战,以色列Arilou公司研发的并行防侵入系统(PIPS)能够通过主动拦截来自汽车被“黑”电控单元的恶意指令,保护车辆整个网络的安全;GuardKnox公司借助战机和防空导弹系统的安全理念,为车辆提供了自动安全保护措施,在确保正常通信的同时,阻止包括网络攻击在内的任何不当信息的传递。

俄罗斯:量子计算蓄势待发,超级计算获得突破

2018年,俄加大对量子计算机和量子通信技术的研发力度:2月在索契召开的“2018俄罗斯投资论坛”期间,俄对外经济银行、VEB创新公司、前景研究基金会、莫斯科国立大学和非营利组织“数字经济”签署协议,计划在5年内研制出50个量子比特的量子计算机;莫斯科物理技术学院科研团队选取碳化硅作为量子发射材料,研发出新型量子发射器,每秒可发射几十亿个单量子,可保证G量级的比特传输速度,未来可用于构建信息安全性更高的量子通信网络。

超级计算机方面,俄杜布纳联合核子研究所3月建成了新型超级计算机“格沃伦”,其理论浮点运算峰值为每秒1000万亿次(单精度)或500万亿次(双精度)。

乌克兰:信息产业老骥伏枥,智能监测威力强劲

乌克兰国家航空大学2018年7月研发出一款新型智能监测接收系统。该智能监测接收系统可查找和设置辐射源参数,在规定频段内对无线电信号的使用进行监测,确定来自不同发射器的接收点处的场强;测定散热器的参数和辐射源的坐标,识别散热器、辐射源类型;监测雷达站、指导站、飞机与机场通信设施的无线电信标等。该系统还可进行GSM、GPRS和CDMA通信,对流层散射和卫星通信以及民用无线电、电视信号通信等。根据乌方发布的信息,该设备具有质量轻、功耗低、信号分析速度快、准确性高且便于携带的优势。

2018年超级计算机冠军。图片来自网络

四、人工智能与先进制造

美国:AI应用扩大需警惕风险,3D打印技术潜力可期

2018年美国在人工智能领域依然占据全球领先地位,科学家开发出多种新算法,达成创建“可视化”人工神经网络、追踪动物运动及行为、识别地震后余震出现地点、预测基因组修复结果等目标,逐步推动人工智能向前发展。同时,人工智能应用范畴逐渐扩大,尤其是在医疗领域,食品和药物管理局首次批准利用人工智能的医疗设备上市销售,让人们对医疗领域人工智能应用充满期待。而2000多名人工智能领域专家共同签署《禁止致命性自主武器宣言》,揭示人工智能发展可能带来的道德及现实风险,则再次警示世人应理性发展人工智能。

借助新材料、人工智能等技术的进步,3D打印为代表的先进制造技术稳步发展。《增材制造标准化路线图2.0版》的推出,为美制定相关技术标准奠定坚实基础。而可直接在皮肤上进行3D打印的技术的出现,可跟踪和存储使用方式的3D打印器件的研发,以及3D打印生物工程脊髓、磁活化材料等成果,都表明3D打印技术潜力仍在。此外,利用光热合成石墨烯纳米带、利用声波制造超微型光二极管、从聚合物化学反应中获取能源制造聚合物等新技术的出现,为美未来先进制造进一步发展奠定了基础。

德国:“工业4.0”战略持续推动,制造业更智能更高效

智能制造在汽车工业的应用是德国工业4.0战略的重要领域,2018年在联邦教研部的资助下,学院、科研院所与企业合作,在大学内创建了研发园ARENA2036,探索汽车先进制造和轻质结构及测试问题。未来的制造将不再是同质和线性,工厂需要满足更多个性化的需求。

德国弗劳恩霍夫协会所属研究所研发的ANNIE移动操作平台适用于人与机器人协作的复杂生产场景,该平台具有感知、导航、安全、软件架构和交互等功能,拥有认知能力的机器人可以独立地执行任务。

为了降低能耗,提高设备使用效率,弗劳恩霍夫研究所IFF开发了可分析预测电负荷曲线的方法“FlexChem”,通过软件的分析和高峰负荷预测,可大大降低制造成本,并能在利用可再生能源时确保电网的稳定性。

日本:验证AI设计材料实用性,制成低噪音有机晶体管

2018年3月,富士通株式会社和日本理化学研究所宣布,他们的联合研究小组在材料设计中应用第一原理计算与人工智能技术,对全固态锂离子电池的固体电解质组成实施了预测、合成与评价试验,并进行了实际验证。此外,水户市与NEC启动实验,利用人工智能提高办公效率和加强内部治理。

日本东北大学等确立铁—镓(Fe—Ga)单晶板材的低成本量产技术。作为磁致伸缩材料之一的铁—镓单晶是一种非常优异的能量转换材料,是小尺寸、高输出和高灵敏度的振动发电元件的基础材料。振动发电如果走向实用化,就能实现不使用纽扣电池和干电池的无线通信模块,便利性将大幅提高。

东京大学将有机半导体制成墨水,利用印刷技术,成功制作出了全球噪声最低的有机晶体管,有望提供实现物联网社会所需的低成本、高灵敏度传感器件。

俄罗斯:拓展人工智能应用,4D雷达用于无人驾驶

俄科学院科拉科学中心建立了矿物成分评估人工神经网络,通过学习,神经网络仅凭矿样的化学成分即可确定其矿物成分,并自动生成三维矿产资源图;俄罗斯和以色列合作,使用人工智能来准确诊断和治疗心律不齐;俄法律从业公司推出基于人工智能的机器人律师,其神经网络建立在世界最大的10万个法律问题数据库上,能解答超过2000个问题。

俄施瓦布集团公司下属企业研发出一款3D眼镜,集识别目标、判定所处方位及操控机器人等功能于一体,可显著提高操控机器人的精度。

无人驾驶方面,认知技术公司宣布成功研制出世界首台4D雷达。与激光雷达不同,4D雷达可在恶劣的天气条件下工作,创建道路场景的四维地图并提高数据更新频率,以更高的精度识别移动物体。

韩国:设立人工智能基金,开发软体机器人和机械臂

信息通讯公司与智能手机企业联手推出了使用物联网技术的折叠式电动自行车“AIR i”;三星电子建立了人工智能专项基金“Q基金”。不过,也有国际著名学者质疑韩国科学技术院推进人工智能武器研究的做法。

韩国大学团队开发出使用仿真皮电子皮肤的软体机器人,该电子皮肤在硅胶类物质中安装芯片与电路,机器人可通过便捷的操作完成自由且连续的动作。韩国研究小组借鉴折纸技术成功开发出了可大幅伸长同时能够保持强度的“加杰特”超级机械臂。

以色列:扩大无人机应用,开发声音机器人

以公司通过实地飞行展示了其自主无人机“麻雀I”的能力,并认为随着监管继续放开,无人机在商业和工业市场中的应用范围将大幅上升。

以公司研发的“鸬鹚”单引擎无人驾驶电动飞行器公开亮相,并受到军方青睐。该无人飞行器大小如同小卡车或面包车,采用螺旋桨起降和前行,能在复杂环境下执行救援任务。

以色列公司推出的自动驾驶仿真系统,能够帮助汽车制造商快速开发、测试、验证其无人驾驶汽车,并让它们安全上路。

受蝙蝠启发,研究人员开发的完全自主地形机器人能像蝙蝠一样发出声音并分析回声,以识别、绘制和避开户外障碍物。

研究人员找到利用3D打印机生产不同形状药物胶囊的新方法。与传统的胶囊相比,针对用户特点的3D打印异形胶囊能被更有效地吸收。

“帕克”太阳探测器。图片来源:NASA官网

五、空间技术

美国:深空探测异彩纷呈,宇宙探索发现不断

2018年,“好奇号”“朱诺号”“卡西尼号”“新视野”号等探测器持续提供着火星、木星、土星、柯伊伯带天体的相关数据。“旅行者2号”朝星际空间进发;OSIRIS-Rex抵达小行星贝努;“黎明”号完成了探测任务,将在谷神星轨道停留数十年后结束其波澜壮阔的一生。

“老兵”辉煌继续,“新丁”已开启征程。新一代系外行星探测器“TESS”4月升空,开始系外行星搜索之旅;“洞察”号11月26日登陆火星,开始火星内部勘测任务;“帕克”探测器在8月12日奔赴太阳,现已成为最接近太阳的人类航天器。

木星研究取得硕果累累。除完成木星闪电数据库外,科学家还制作了木星不同深度的磁场图,并在木星大红斑处发现了水的迹象。此外,新发现12颗卫星使已知木星卫星总数达到79颗,而木卫二上可探测氨基酸的确认,则为找到木卫二生命证据指明了方向。

系外探索已获多项突破。首次发现银河系RX J1131-1231星系的行星、在700光年之外的WASP-39b行星上发现大量水、制作出显示中心复杂结构的银河系首张大规模年代图、看到原本无法观测的140亿光年外恒星、精确测量地球与球状星团NGC 6397的距离等诸多成果,让人类对宇宙的认知更进一步。

英国:商业空天获得青睐,自主导航开启研究

2018年3月,英国政府宣布,为了制定未来的商业航天政策,将就相关管理条款开展论证。8月,英航天局发布公报指出,英国政府将大力推进本国航天发射场的建设,以期更好地参与商业发射业务的竞争。

5月,英国政府公开发布航空研究与技术计划项目指南,支持民用航空研发。指南要求项目必须符合英国航空战略,优先领域包括:提高英国在下一代民用飞机的整体设计和系统集成能力;发展智能、互联和电动飞机;确保英国在开发大型复杂结构,尤其机翼方面处于全球领先地位;开发更高效的新一代推进技术,特别是大型涡轮风扇发动机。

8月,为应对“脱欧”后可能出现无法继续参与欧盟伽利略卫星导航系统项目的局面,英国政府发表声明指出,将投资9200万英镑开展先期研究,探讨未来开发独立自主卫星导航系统的方案。该项研究为期18个月,将就英国建立自主卫星导航系统提供详细技术评估和时间安排。

俄罗斯:“联盟”飞船事故高发,对华合作空天并举

2018年,俄罗斯“联盟”系列飞船曾出现两次事故:8月30日,与国际空间站对接的“联盟MS-09”飞船上发现造成空气泄露的钻孔,航天员及时用胶水和胶带进行封堵;10月11日,载有两名宇航员的“联盟MS-10”飞船由“联盟-FG”型运载火箭从拜科努尔发射升空,起飞约119秒后,火箭第二级发动机突然关闭,宇航员使用发射逃逸系统成功获救。

航空航天对华合作继续深化。俄联合航空制造集团公司与中国商用飞机有限责任公司商定了中俄远程宽体客机CR929的外形参数;俄科学院西伯利亚分院托木斯克科学中心、托木斯克国立大学、俄科学院乌拉尔分院金属物理研究所同哈尔滨工程大学的研究人员联合开展关于太空腐蚀环境下航天器保护的研究项目。

日本:天文观测成果丰硕,静音飞机力图超越

日本国立天文台和鹿儿岛大学的研究小组对螺旋星系M77的中心核实施观测,首次“看”到环绕超大黑洞的半径约20光年的甜圈型旋转气体云,并清晰地观测到分子气体以黑洞为中心旋转。

日本国立天文台和东京大学的研究小组绘制了迄今为止范围最广、分辨率最高的暗物质分布地图。研究小组通过对地图上黑暗物质的块数分析,发现其无法用简单的加速膨胀空间模型来解释,宇宙空间膨胀速度超出预期。

日本构筑产学官一体化研发体制,开发静音型超音速飞机,提出了低音爆、低起降噪声、低阻力和轻量化这4个技术开发目标,并正在推进系统设计,制定了超越欧美的技术验证计划,提高基础技术研究水平,推进相关设计。

乌克兰:国际项目参与活跃,航天发展计划获批

根据乌克兰国家航天局发布的信息,2018年乌克兰航天科研企业共参与了4次国际航天发射项目。两次是5月和11月由美国国家航空航天局发射的“心宿二”运载火箭项目,乌克兰多家航天企业参与了该运载火箭第一级的研制,乌方专家参加了整个发射项目的测试和调试。另外两次是欧洲空间局8月和11月在法属圭亚那库鲁发射场进行的“织女星”运载火箭发射项目,该运载火箭第四级所使用的RD-843发动机由乌克兰南方设计局和南方机械厂所研制。

乌克兰政府内阁于2018年9月批准了2018年—2022年乌克兰国家空间科学和技术计划,目的是提高地球遥感、卫星数字通信、数字卫星广播,卫星导航支持系统等空间技术应用潜力,解决社会经济、环境、文化,以及信息等领域的迫切性问题,推动科学和教育的发展,确保乌克兰在国家安全和国防领域的利益。

以色列:天文研究成果显著,意欲加盟欧洲航天

以色列特拉维夫大学天体物理学家捕捉到早期宇宙中正常物质与暗物质相互作用的无线电信号,揭示了宇宙中暗物质存在的第一个直接证据。此外,以科学家领导的研究小组借助美国国家航空航天局“朱诺”号探测器获取的数据发现,木星的大气层厚度约为3000千米,著名的木星条纹是绵延数千公里的云带。

以色列正与欧洲空间局进行商讨,以便以色列以“特殊安排”的方式加入该组织。如果获得通过,那么以色列也有望成为继加拿大后第二个加入欧空局的非欧洲国家。

德国:太空制造第五态物质,金属玻璃服务空天

德国科学家在探测火箭任务MAIUS-1(微重力下的物质波干涉测量)中创造了人类第一个自由落体天基玻色—爱因斯坦凝聚,从而在太空中首次创造了“物质的第五态”。这项实验将会促进天基引力波探测器的发展,并且有望为量子气体实验开辟一个新时代。

德国萨尔州大学的研究人员开发出了一种新的所谓非晶态金属钛硫合金,这种合金也被称为金属玻璃,与钛合金相比,其来源更丰富、强度更高,特别适合作为航空航天的轻质部件。

韩国:运载火箭取得突破,同步卫星研发成功

韩国自主研发了75吨级别的宇宙飞船验证发射火箭“Nuri号”,之前已进行了91次引擎点火试验,累计点火时间达到了7291.4秒;研发成功地球同步气象观测卫星2A号和环境监测卫星2B号“双胞胎”同步卫星。

“朱诺号”与木星。图片来源:NASA官网

六、能源环保

美国:新能源成果突出,生态安全备受重视

2018年,美政府在大力推动传统能源产业发展的同时,持续加大对太阳能、核能、地热能、生物能等新能源领域的研发投入。

众多新能源领域中,新型电池研发成果引人注目。750次充电/放电循环后仍能正常工作的新型锂空气电池、容量大且寿命长的可充电水基锌电池、靠细菌发电的低成本纸基生物电池等成为电池中的新星。而在提高现有电池性能方面,科学家也取得不少成果。他们将有机太阳能电池的光电转化效率提高至15%,将锂离子电池的容量提高了40%。布朗大学开发的新型燃料电池反应合金催化剂,在活性和耐久性方面更是超过了能源部2020年车用电催化剂技术指标。

在维护生态环境安全方面,尽管政府最新气候评估报告称,气候变化将给美国带来多重伤害,但并没有说服特朗普总统。科学家依然不遗余力游说,不仅发文称美墨边境墙会严重危害地区生物多样性,还对欧洲将木材作为低碳燃料的政策提出质疑。在具体研究方面,甲烷温室效应的证实、金属铋“催化可塑性”的发现、可再生可降解乳蛋白包装材料的开发等成果,都成为保护全球生态环境安全的助推剂。

日本:锂电池负极大容量化,制氢系统投建

大容量不劣化的锂电负极研发成功。日本产业技术综合研究所新开发出了一种锂离子电池使用的负极,容量约为目前主流的石墨负极(372mAh/g)的5倍,与一氧化硅的理论容量基本一致。新开发的电极在反复充放电200多次后,容量依然没有变化,确认具备大容量、长寿命的特性。利用此次开发的电极有望提高负极的能量密度,推动锂离子二次电池实现大容量化和小型化。

世界最大规模利用可再生能源的制氢系统在福岛投建。2018年8月,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)、东芝能源系统、东北电力及岩谷产业合作,开始在福岛县浪江町建设利用可再生能源制氢的氢能源系统“福岛氢能源研究站”,系统装置具备世界最大规模的1万千瓦制氢能力。利用该系统制造的氢预定用于燃料电池发电用途及燃料电池车和燃料电池巴士等交通用途,或者作为工厂的燃料使用。

氢燃料发动机实现大功率、高热效率、低排放。产综研与日本冈山大学、东京都市大学、早稻田大学组成的研究小组,在小型发动机的基础实验中,利用氢燃料优异的燃烧特性确立了新的燃烧方式,开发出全球首款能实现高热效率和低氮氧化物(NOx)的火花点火氢燃料发动机。

东海核燃料再处理设施报废计划获批。日本“原子力规制委员会”2018年6月批准了由日本原子力研究开发机构提交的东海核燃料再处理设施报废计划,耗资1万亿日元,报废时长预计将持续70年。

俄罗斯:大气治理取得进展,核废料和水处理有新法

大气污染防治方面,俄罗斯国立秋明大学的科研人员研发出液滴悬浮约束方法,并可进行定量液滴有序成团,此项工作可用于大气中污染物扩散机理的研究,制定生态灾难预防性措施;托木斯克理工大学研究人员使用含有3%—10%有机杂质的工业用水和废水,获取了燃料气溶胶,这种气溶胶可用于快速点燃火力发电厂和锅炉房的锅炉,还可用于柴油发电机燃烧室以及汽车内燃机。

核废料处理方面,俄科学院远东分院化学研究所联合俄远东联邦大学,正在研制新型纳米结构吸附反应剂,该吸附剂可用于净化俄远东红星造船厂内的放射性液体废物;俄西伯利亚联邦大学的科学家采用空化技术,让位于乏核燃料储罐底部密实的不溶性沉积层不断受到空化—活化水酸性溶液侵蚀而被破坏,新技术将溶解速率和沉积物回收量提高至原来的1.5倍,制备出的含放射性化学废物的水泥混合物强度是常规方法的2—3倍。

水处理方面,俄圣彼得堡理工大学的科学家使用高铁酸钠替代传统的氯气对自来水进行消毒,新试剂用量小,不会形成毒性分解物,还能将一些危险化学品分解成低毒化合物,同时杀死水中微生物;俄托木斯克工业大学能源工程学院研发出液滴爆炸粉碎式污水处理方法,可高效去除污水中的化学侵蚀性、毒性及燃料杂质,具有高效、低能耗的特点,适用于化工、石化、冶金、纸浆造纸等行业的污水处理。

德国:致力解决气候和雾霾问题,开发储存制取氢的新工艺

2018年德国大规模启动了碳转化学项目以解决气候和雾霾问题,这个由赢创公司和西门子合作的项目,拟利用人工光合作用,将二氧化碳和水转化为有用化学物质。按照计划,到2021年将在鲁尔区的马尔化学工业园建成一个巨大的化学试验装置,预计每年可利用二氧化碳生产20000吨有用的化学品和燃料。该项目最终获益的不仅是钢铁行业,还有化学和能源等行业。

德国尤利希研究中心和埃朗根—纽伦堡大学的研究人员合作,开发出了利用有机载体液和特殊催化剂,储存和制取氢燃料的新工艺,可使原先装卸氢燃料所需的两个装置简化成一个装置。这一新工艺将来应用于工业化储氢和生产,将大大降低成本和能源消耗,对能源转型具有重要意义。

不莱梅大学库尔策教授领导的研究小组找到了一种解决地下水硝酸盐污染的新方法,发现一种合成的多金属氧酸盐对于减少硝酸盐水污染有特殊作用,这种纳米结构物质在水中对硝酸盐还原起电催化效果。

韩国:建成应对核泄露系统,提高锂电池性能

2018年,韩国建成了迅速应对核泄露的“核辐射状况信息共享系统”,在核能设施周边29个地点探测放射能量泄露数据并迅速应对。

韩国大学成功开发出一种利用太阳光谱中红光捕捉二氧化碳的技术,能够将二氧化碳转换成一氧化碳中间物质,从而生产燃料;此外,韩国还研发出了符合更高环保要求的氢气制备技术。

韩国使用富锂锰氧化物开发了一种兼具高电压、高容量的黏合剂阳极材料,可大幅提高锂二次电池的能量密度;同时,充电速度为现有锂电池5倍、采用石墨烯球正极保护膜和负极材料的锂二次电池也在韩国研发成功。

以色列:注重氢燃料电池研发,助力新能源汽车发展

在第6届国际智能机动峰会上,以色列公司展示出水基氢燃料溶液,利用公司的专利催化剂,可以快速从溶液中获取氢气,供给氢燃料电池产生电能。该溶液具有无毒、化学性质稳定的特点,同时储能密度高,且便于运输和存储。

以色列研究人员还发现在太阳能的作用下,过氧化氢在氧化铁构成的光电极上产生光化学分离的化学机理。该发现有望将水廉价且高效地转化为清洁的氢燃料,促进氢燃料电池驱动的汽车大规模发展。

乌克兰:建立环境研究中心,监测研究自然生态

2018年9月,乌克兰教科部、环境部、国立喀尔巴阡大学,以及喀尔巴阡山国家公园联合建立了喀尔巴阡环境研究中心。喀尔巴阡山是横跨中东欧多个国家的欧洲第二长山脉,目前存在着诸如地表水体污染、工业和生活垃圾污染等环境问题,以及自然生态系统退化、生物多样性丧失、洪水和山体滑坡威胁增大的趋势。该研究中心建立后,通过监测和研究将为解决上述问题提供科学依据和解决方案。

西安市地下综合管廊建设雁南一路缆线管廊

西安市地下综合管廊建设PPP项目1标段雁南一路缆线管廊项目位于西安市的雁塔区,全长1180米,采用全线顶管施工技术,建成后将道路上方的缆线入廊,彻底消除拉链路、蜘蛛网现象,是西安市重点的民生工程。

项目的总工程师介绍到:本项目施工难点地处繁华社区,附近医院小区学校众多;本项目采用顶管工程体积大、重量大、吊装运输十分困难。

面对施工中管线迁改工作难度大、开挖断面较深等工程安全重难点,项目部以“安全第一,预防为主,综合治理”的总方针,进行风险辨识动态管理。编制了多项具有针对性的方案对各风险点进行周密分析和充分论证,为顶管顺利始发掘进提供了可靠的技术保障。

在接下来的建设过程中,雁南一路缆线管廊项目部将时刻紧贴国家需要、紧跟丝路战略,与大西安改革开放同频共振,冲锋向前、热血征程,勇担丝路建设主力军、勇当新兴产业领跑者,时刻吹响中国建筑“拓展幸福空间”的集结号,助力大西安在追赶超越中跑出加速度。

 

工业人工智能未来五年将为大数据平台的发展带来最大的机遇

工业大数据的云平台通过提高智能制造业的生产能力为技术创新带来了新的机遇。它们将使企业在研发、生产、运营、营销、管理方面探索新的途径,从而彻底地改变产业发展。

三一重工集团的WitSight是自主研发的工业大数据云平台。它向人们展示了人工智能(AI)在工业行业的应用,其中包括工业4.0大数据云平台,如三一重工的Witsight工业大数据云平台在“中国制造2025计划”中所扮演的角色。它还描绘了当工业和人工智能结合在一起时所释放的创造性火花。

1942年,美国科幻小说大师艾萨克•阿西莫夫(Isaac Asimov)提出“机器人三大行为法则”,也就是:

(1)机器人不得伤害人类,或因不作为使人类受到伤害。

(2)必须服从人类的命令,除非这些命令与第一法则冲突。

(3)在不与第一或第二法则冲突的情况下,机器人必须保护自己。

半个世纪之后,人们看到了人工智能机器人的影子。在2018年8月,OpenAI实验室开发了一种可以灵活操纵魔方的机械手,展示了模拟控制技术已经达到的高度。

如今,越来越多的人工智能设备应用在工作和生活中,这表明人们正在进入人工智能时代。除了语音助手和日前使用的其他类似产品之外,人工智能技术早在工厂和车间就已经开始应用。

当人工智能与看似无关的行业相结合时,会释放出什么样的创造性火花?以下对三一重工的大数据云计算平台WitSight进行一下探讨,以了解这种平台在互联网时代所扮演的角色。

揭开三一重工工业大数据云平台的帷幕:WitSight

大多数人可能会认为三一重工集团是一家重型机械制造商,在人们的印象中,其产品主要是在施工现场繁忙工作的挖掘机和起重机。

事实上,三一重工的研究机构上海华兴数字科技有限公司是一家全资子公司,主要生产显示器、控制器、遥控器,以及易于维护信息系统。这些产品的应用包括对挖掘机、履带起重机、移动式钻机、悬臂泵车、起重机、装载机、采矿车和混凝土厂等工程机械的监测、管理和维护。

然而,随着工业物联网的快速发展,上海华兴尝试使用云计算和大数据等技术来丰富其产品的功能。2014年,它使用大数据方法来取代经验值,现在它使用齿轮、模式和操作习惯的计算来实现最有效的设备配置。

2016年,上海华兴开始建立其工业大数据云平台WitSight。该系统有两个主要应用:智能风力发电场(用于管理和分析风力涡轮机)和易于维护的信息系统(用于管理挖掘机等建筑机械)。WitSight利用云平台的优势来调度资源,并使用大数据系统实时处理大量数据,通过将设备数据上传时间压缩到几秒来创建事件数据库。

三一重工目前拥有30多万台重型工程机械,每台机器都安装了大量向WitSight报告的传感器,该系统每天可以处理200 GB数据,一年可以处理70 TB的数据。实际上,管理挖掘机和打桩机以满足用户的需求是该平台的主要用途。

但是,自从初始设计阶段以来,平台的互操作性一直是其发展的考虑因素,除了三一重工在设备接口级别的专有协议外,系统还支持MQTT等通用国际协议。该系统还考虑了在数据存储和建模级别与各种制造商和各种设备类型进行交互的能力。

行业专家对WitSight工业大数据云平台如何在技术和架构层面上运作进行了阐述。

技术水平

WitSight平台采用数据中心操作系统(DC/OS),并结合关键技术和应用程序,其中包括Apache Spark、Kafka、Cassandra、MySQL、Redis、Netty和RabbitMQ,以满足建筑设备数据的收集、分析和存储需求。

(1)Apache Spark:它为并行计算提供了一个有效的系统,可以管理超过100万个独立设备实时上传的大量工作状态数据。

(2)Cassandra:它提供快速有效的存储和查询大量数据,从而确保及时输入设备工作状态数据,并在10秒内实现低延迟。

(3)Kafka:它是一个高吞吐量的分布式消息系统,可以处理挖掘机所有动作的流数据。

(4)MySQL:它使用主从集群模型为主设备和报告数据提供存储。

架构水平

如上图所示,将上海华兴公司的整体EVIcloud架构分为三个部分:计算平台、业务平台和可视化平台。计算平台的主要用途是收集、传输、存储、处理和分析数据。可以进一步将业务平台细分为通用业务和产品业务。

通用业务部分管理设备、操作人员、安全和操作,而产品业务部分根据不同产品的不同属性和功能执行合理建模。可视化平台显示多个终端、分布式控制、数据的自由可视化布置和连接、矢量配置和报告。

本地化:WitSight的优势

通用电气和西门子已经分别创建了Predix和MindSphere等原始大数据云平台,并在业界占据领先地位。相比之下,三一集团重要的WitSight提供了哪些核心功能和优势?

在这里,行业专家引用了百度、谷歌、阿里巴巴、eBay公司的案例。他解释说,“当国外公司和产品进入中国时,本地化应始终是他们首先想到的举措。三一重工是中国创立的世界级企业,其新兴的数字产业大数据云平台也在国内发展成熟。上海华兴公司的工业大数据云平台的目的是管理三一重工自己的设备。该平台的开发和实现以来进行了多次改进。自2010年以来的经验,现在以更快的速度处理来自300,000个在线设备的数据,其计算结果的时间是百万分之一秒。”

发展过程并不顺利

在这种规模的工业大数据云平台的情况下,最困难和最具挑战性的部分是如何启动这样的项目。人工智能团队在开发平台架构时遇到了重大障碍。问题是创建一个架构,支持分散在世界各地的机器和设备上的传感器的实时数据传输;WitSight数据分析平台的数据传输,处理和分析;最后通过可视化为用户灵活显示数据。

设计整体架构需要付出很多努力。混合使用正确的工具、技术、软件产品和流程有助于构建出色的架构。该公司还负责不断重复测试和验证。虽然数据传输和处理过程看似简单,但实际上并不那么容易。WitSight中的数据传输、存储和处理平台必须包含各种软件,包括Kafka、Cassandra、Spark、Hadoop分布式文件系统(HDFS)和MongoDB。

该平台还必须集成devops等工具,以实现敏捷开发和服务交付。随着WitSight平台、风电场和EVIcloud应用的发展,上海华兴公司构思并尝试了各种解决方案,其中包括利用传统虚拟机进行交付或请求公共云基础设施即服务(IaaS)资源进行交付。但是,这些解决方案面临以下问题:

(1)复杂的部署配置:需要单独的部署和配置专家来构建每个软件。

(2)每个虚拟机的使用仅适用于特定服务:同一虚拟机无法同时运行多个不同的应用程序,因为它无法提高资源的整体利用率。

(3)在高峰需求时申请新的IaaS资源:由于在虚拟机上持续部署软件并降低效率,整个过程变得复杂。因此无法实现资源的全自动扩展。

(4)像Kafka、Cassandra、Spark、HDFS和MongoDB这样的软件架构本身很复杂:企业需要招聘更多熟练的软件维护人员,以运行生产环境或培训现有员工来管理相同的工作。这个过程提高了使用软件的进入门槛,增加了复杂性和成本。

(5)开发人员和运营人员必须自己查阅信息或单独联系每个软件的供应商以解决问题,而无需考虑该版本是开源还是企业,如Kafka、Cassandra、Spark、HDFS和MongoDB。由于此过程过于分散,因此无法快速解决问题或响应管理。

(6)网络和数据安全缺乏保证:不能集中管理和保护网络,不能同时备份和恢复平台数据。

上海华兴公司需要开发下一代云原生应用平台,该平台可以支持同一基础设施上的各种不同任务负载,从而减轻所有上述挑战。在仔细考虑支持WitSight上的各种应用程序、工具和任务之后,三一重工决定利用DC/OS(Mesos)作为底层平台,从而解决上述挑战。

未来五年将为大数据平台的发展带来最大的机遇

工业大数据云平台在“万物互联”这个时代获得了很大的关注。可能会面临一些问题,例如它在推动工业发展方面的作用是什么?或者像WitSight这样的平台在“中国制造2025计划”所推动下,将为中国未来增长做出什么样的贡献?

行业专家表示,“在过去的几年里,万物互联或物联网已经蓬勃发展。可穿戴设备和智能家居设备的出现标志着物联网的发展。物联网的英文首字母缩略词是IoT,而工业物联网(IIoT)指的是物联网技术在工业中的应用。工业4.0的理念最早是在德国提出的,之后中国迅速提出了自己的“中国制造”2025计划。

因此,可以看到,工业物联网的发展既是工业的需要,也得到了国家层面的支持。此外,它还为未来增长开辟了方向。因此,工业大数据云平台是极其有利的环境的产物。它适应了这个时代的工业需求,未来五年将为其发展提供最重要的机会。”

没有创新就没有进步。创新对工业企业的转型至关重要。在公司层面,三一重工为其工业大数据云平台制定了三年和五年计划,以及一整套商业模式和发展战略。然而,凭借其创新,三一重工多年来一直是国内挖掘机行业的第一大销售公司,该公司也将能够在行业内引领产业大数据云平台的发展。

物联网代表了新一代信息网络技术的高度集成和全面应用。它是新一轮工业革命的重要方面,也是重建世界工业格局的重要推动力。工业物联网将在未来呈现三种主要的演变趋势:

(1)数据处理:设备连接变得更加多样化。互连设备的类型和数量将呈指数级增长,这将对云计算资源造成很大压力,因为生成的大量信息将在云上进行分析和计算。在未来,数据的初始处理和计算将越来越多地转移到互联网的“边缘”——这就是所谓的“边缘计算”。

(2)工业生态系统:如今,许多公司在物联网领域隔离的专有平台上工作,将与个人数据区分开。未来,每个工业设备生产商都将成为工业物联网系统的成员,平台和数据将被共享,从而形成集群效应和协调发展的新生态系统。

(3)关注不同的应用:工业物联网不仅可以实现设备之间的交互。它还可以通过优化产品和维护与客户的关系为公司服务。目前,工业物联网不侧重于设备资产,而是优化产品或维护客户关系。随后,工业物联网将在收集产品和客户信息方面发挥重要作用,该数据将用于增加产品的吸引力,并提高客户满意度。

当今和未来的工业人工智能

自从AlphaGo在围棋比赛中击败世界冠军以来,人工智能已进入人们的生活,并增加其在工业领域的存在。OpenAI机械手自主操作魔方的能力是人工智能的一种形式。同样,装配挖掘机和机器学习的机械臂也是人工智能的形式。

大家都知道机器学习=数据+特征+建模。而在工业物联网行业中,数据并不是一个大问题,因为有设备的地方就会有数据。但是,从该数据中提取特殊特征并基于它创建模型是工业物联网中的挑战。这是因为不同行业的特征和模型各不相同。因此,工业部门的更详细分类和深入研究对于整个工业部门的人工智能的进一步发展是必不可少的。目前,人工智能在业界普遍水平的表现有三个方面。这些如下:

(1)应用数据的可视化分析:除了收集各种设备运行数据(如温度、转速、能耗状态和生产率状态)之外,人工智能还可以同时存储数据进行二次分析,优化节约生产线能耗,提前识别操作偏差,并提供减少能源消耗的措施。

(2)机器自诊断:人工智能可以允许机器自己诊断问题发生的原因和位置,就像生产线突然发出故障警告一样,同时规定检查维修记录或标准的步骤来解决问题。它甚至可以使机器修复问题并独立恢复自己。

(3)预测性维护:人工智能可以使机器在发生问题之前通过分析来感知问题或预测问题。例如,挖掘机上的部件可能在使用一段时间后磨损,机器可以通过分析历史操作数据预先知道零件的磨损时间,并安排更换零件的准备,以及安排更换维护。

工业人工智能的使用还包括:

(1)设备故障状态的预测与分析。

(2)根据确定的参数进行挖掘工作。

(3)通过使用面部识别技术,并通过挖掘机上的摄像机分析操作员行为,为挖掘机操作人员提供安全提醒。

然而,工业人工智能和其他新技术一样,在其早期阶段将面临各种困难和挑战。

随着人工智能在当今和未来变得越来越普遍,安全仍然是一项重大挑战。例如,数据的安全性、设备安全性、人员安全是工业人工智能所面临的最大挑战。希望当“工业人工智能的三大法则”出现来解决这个问题时,这不是一个遥远的梦想。

以智慧运维为导向的综合管廊BIM过程管控

苏州市城市综合管廊在BIM技术应用于设计、施工过程管理和运维等方面都取得了很多成功的经验,已初步实现BIM技术在综合管廊全生命期的集成应用。以下从四个方面介绍BIM技术在城市综合管廊中的应用情况:(1)全过程BIM实施组织管理模式;(2)设计BIM管控;(3)施工BIM管控;(4)运维BIM对接。

01全过程BIM实施组织管理模式

1.1 对BIM的再认识

BIM的第一层含义是技术手段,从英文解释上可以叫Building Information Modeling,关注点是在模型本身以及模型带来的价值应用,它也要求有信息,但信息也是为应用服务的;第二层含义是管理方式,英文解释Building information Management,认识到由于工具的变化,带来了管理方式的转变,BIM的可视化图形和结构化的数据,必须结合管理方式相应的转变,才能使其发挥作用,朝着管理高效和精细的方向发展。第三层含义,BIM最终是一项数据资产,可以用Building Information Maintenance来解释,也就是信息的维护,BIM数据资产包含几何模型,以及与之相关的数据信息,可以为项目运维提供基础数据。

这三层含义是互相关联,层层递进的关系。同时他们有共同的核心,也就是Information,信息,信息包括了几何信息和非几何信息,信息的生产、流动和管理,最终形成一项数据资产,这是BIM的核心。当BIM用于技术手段时,可进行模拟分析、专业协同、出图算量、碰撞检查、虚拟建造、设计优化等;当BIM用于管理时,可进行数据管理、4D模拟、过程管控、多方协同、问题追踪、数据归档等;当BIM用于运维数据资产时,可用于运维阶段的资产管理、分析与决策等管理服务。

BIM技术应用于管廊,有它的特殊性,管廊较为突出的特点是:专业多、参与方多和重视运维。专业多需要BIM发挥协同设计、碰撞检查等作用,参与方多需要bim发挥多方协同、过程管控的作用,而运维则需要bim作为数据资产提供基础数据。

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1.2 BIM组织架构

在苏州管廊项目上,业主聘请 作为BIM咨询顾问,制定整个项目的BIM实施流程和规则,首先是《项目实施大纲》,对整个项目的所有参与方普遍约束,然后针对设计院有《设计阶段BIM实施方案》,针对施工有《施工阶段BIM实施方案》,也会提前对接运维单位,把运维BIM需求写进方案里。

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1.3 BIM实施管理流程

首先,BIM咨询顾问与业主沟通确认项目BIM应用目标,根据目标及项目特点制定项目级BIM实施规范,包括《项目BIM实施大纲》、《设计阶段BIM实施方案》、《施工阶段BIM实施方案》等。

然后,设计院根据规范进行设计阶段的BIM建模和应用,经由BIM咨询顾问审核确认。

接着,BIM咨询顾问将审核过的BIM设计模型,移交给施工单位,施工单位根据BIM实施规范,进行施工阶段的BIM深化建模和应用。

最后,施工单位提交竣工BIM模型,经由BIM咨询顾问确认通过后,移交给运维单位。

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02设计BIM管控

2.1 协同设计建模方式

管廊结构尤其特殊性,兼具路线特性和建筑节点特性,因此 会同时用到Civil3d和Revit来完成管廊的设计建模,最终是在Revit中完成所有的模型搭建,并进行后续应用和分析。当然,不管是在项目整合文件还是在单独的节点文件中,也都是采用中心文件的方式进行协同工作。

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2.2 BIM模型质量控制

设计BIM模型质量如何管控,以 的工作经验来说,是以目标为导向的。需要实现什么样的目标,就要进行相应的要求设置。而总结起来,就是建模准确合理、属性信息完整统一。

•梁板柱墙的剪切关系;(便于模型表现、工程算量、模型检查、施工模拟等)

•功能节点可以不考虑坡度,连接处顺接;(便于节点出图算量,模型查看,便于建模)

• 节点是按梁板柱墙来搭建,不能用一个参数化族;(便于区分构件类型,用于设计检查,同时分类统计工程量,便于做施工敏)

• 标准段建模用梁建模还是分成板墙来建;(用于模型查看、设计检查、工程量分类统计等)

• 变形缝处分开;(便于进度模拟、工程量阶段性统计、设计检查)

•构件及材质命名方式;(便于设计、施工统一,工程量统计分类清晰)

• 构件库统一;(便于模型识别、管理和表现)

• 管线色彩统一;(便于识别管线类型)

• 设置模型组别,快速区分不同类型构件,如主体-顶板、建筑-设备、基坑-工法桩等;(便于模型查看、检查,也便于分类过滤,统计工程量)

• 设置过滤器,按需求快速过滤各类模型;(快速筛选,着色,分类别导出模型)

2.3 BIM拓展应用

模型融合性检查:问题检查是BIM的基本功能,但也很实用,发现问题,解决问题,提升设计质量。

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管线协调与空间优化:管廊最终是要为管廊“入住”服务的,管廊结构既要容得下管线,同时又不能过于浪费。因此有必要在设计阶段就结合管线需求,基于管线转弯半径要求,制定合理的绕行方案,来衡量管廊空间是否合理。

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二次开发:基于Revit做了一些二次开发,围绕的目标就是控制模型质量和提高建模效率。这是 做的几个工具,主要解决的问题是模型处理以及快速建模。

BIM辅助出图与算量:利用BIM模型进行剖切出图,目前已能实现全部节点模板图和部分钢筋图的绘制,满足行业出图深度要求,同时,也能通过生成三维视图,完善图纸表达内容,增强图纸可读性。基于准确的模型,Revit的自动算量的精度可以满足设计阶段概预算的要求。

03施工BIM管控

3.1 施工BIM管理流程

施工阶段BIM管理流程,是项目总体管理流程在施工阶段的深化,主要体现在与运维对接、平台搭建等方面。下面主要从平台选型、计量支付、问题追踪、进度查看和信息录入5个方面介绍施工阶段的BIM成果。

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3.2 平台选型

项目管理经验相较于BIM平台技术,是一种更为稀缺的技术资源,基于现有成熟的项目管理平台来增加BIM功能,更具有可操作性,也能较快落地。在苏州管廊项目上,就是基于了一个较为成熟的项目管理平台,它本身就能做进度、质量、安全、计量支付等各种功能,只不过不是BIM的,所以 就在此基础上,嵌入了一个简单易操作的BIM平台来配合。既能不改变现有管理体系,又能把BIM功能放进去。

3.3 计量支付管理

主要做到了这几点:

1、BIM咨询顾问参与工程量审核,强化对施工单位的管理权限,不仅可以对工程量提要求,还能对其它BIM成果具有约束管理作用;

2、BIM工程量统计直接用于工程量申报审核,落实了BIM计量的合理性和准确性;

3、将工程计量与工程进度挂钩,一套模型既可以用于计量,也能用于进度展示。

3.4 进度查看

施工单位每月申报计量的时候,同时在平台上传更新模型,将施工进度和申报状态结合分状态显示,项目各参与方可以同时在客户端、移动端查看施工进度。

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3.5问题追踪

施工单位现场遇到问题需要协调或出设计变更,先在平台上发起问题追踪,说明问题缘由,指定责任人和日期,然后相关人员就会接收到邮件,进行处理和回复。

最终一个项目结束后,所有的过程文档都会自动保存打包,移交给后续部门。

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3.6 信息录入

信息录入要达到运维BIM的使用要求。

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04运维BIM对接

4.1 路线分析

要做好运维BIM对接,简单来说,就是找一种中间数据格式,要将BIM模型平台的数据格式,转换为运维平台能识别的数据格式。而BIM模型平台有很多种,运维平台也有很多种。比如BIM模型平台,可能是autodesk系列的revit,civil3d等,bentley系列的aecobim building design,catia,archicad等。运维平台 总结下来,分成几个类型,一是智慧城市型,带三维地球的、二是单体建筑型,就是基于webgl的,三是游戏引擎型,比如unity3d,ue4等。

第一个思路,能不能找到一种通用的数据格式,所有的BIM软件都能导出,还能被所有运维平台接受。目前来看,最有可能成为这种数据格式的是ifc,但仍然存在问题,不是所有软件都支持,支持的软件中也由缺陷,很难做到无缝衔接,还是会有模型和信息丢失。

第二个思路,根据项目采用的BIM软件和运维平台来做接口。比如 苏州的管廊BIM模型平台,有用到revit、bentley、和鲁班,运维平台用的是游戏引擎unity3d, 工作的思路就是先将不同软件通过ifc整合到revit,再由revit导出中间格式进入unity3d。

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4.2 技术方案

这是 在处理revit与unity对接中,模型格式转换的基本思路,原则上分为几何数据和属性数据,两块内容的中间格式,同时要保证两个文件对应的构件命名一致,且不更改。

当然,也有公司在开发插件,直接将revit模型转换成中间格式,在unity中直接读取中间格式,也有公司开发插件可以导入ifc,其本质也是在做格式转换。总之,为了实现目标,技术路线可以有很多种,现在大家都是在实践和探索。

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4.3 成果

苏州城市地下综合管廊有限公司已搭建整个苏州的智慧运营管理平台,结合了BIM的图形平台,实现了综合管廊的可视化、智慧化运营。这一套系统的建设思路,对于城市道路的运营管理同样具有借鉴和参考价值。

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