在过去的十年中，廉价的传感器、图像捕捉、始终在线的无线连接、先进的3D可视化、地理信息系统(GIS)技术和建筑信息模型(BIM)使规划者、设计师、建筑商和设施所有者，能够创建一个我们的基础设施的智能神经系统。这种集成的技术网络改变了建筑、工程和施工(AEC)专业人员的工作方式以及决策方式。这种向始终在线的即时信息的转变，使他们能够在定义基础设施需求的前提下，知道何时何地该做什么。其结果是，该行业可以开发下一代建筑世界，并更有效地操作这些结构。
智能基础设施的构建模块
传感器
得益于建筑师、工程师、施工人员和设施经理所采用的多种功能，智能基础设施已从概念变为现实，其中最重要的是大量廉价传感器和物联网设备。这些设备无处不在，对于所有类型结构中的数据收集至关重要。它们为项目团队提供有关结构条件、温度、湿度、空气质量和交通运动的实时、精细的数据。
实时数据有助于优化施工进度和基础设施运营、提高效率并确保安全。在智能交通系统中，道路和车辆中的物联网传感器提供实时交通数据，用于重新规划路线和拥堵管理。这些传感器的经济性和可扩展性允许广泛实施，从而在构建阶段和运营期间实现基础设施监控。
图像捕捉
高质量摄像头通常与环境传感器一起安装，也改变了智能基础设施。经济实惠的摄像机在监控和数据收集中随处可见。这些摄像机记录视频并识别和跟踪物体。在施工过程中使用，监视工人在一个本质上不安全的环境中，并发出警报和警告，当他们可能跌倒，或有被物体击中的危险。
这些相机与无人机、固定翼飞机和收集图像的卫星相结合，正在改变我们的建造方式。智能建筑工地、智能建筑和智能城市使用图像来监控设备、人员和交通的移动，以发现事故并通过实时检测事件来提高安全性。图像可帮助项目经理监控工业环境中的关键设备和质量控制。可视化监控基础设施，特别是与传感器和模型相结合，可以为许多项目利益相关者提供完整的环境图景，从而改善决策和解决问题。
无线通信
在2010年代末的4G和2020年代初的5G的推动下，工业环境中始终在线的无线互联网一直在推动智能基础设施革命。这些无线网络支持传感器、物联网设备和摄像头的实时数据传输，以连接到建筑工地基于GIS的位置智能中央控制系统。这些类型的基础设施项目管理系统需要持续的连接，而这需要我们所依赖的始终在线的无线功能来实现。由物联网传感器、摄像头和易于访问的无线连接组成的集成生态系统，在各个项目和跨基础设施部门中实现了数据驱动的决策和自动化。
高级2D和3D
2D和3D设计和建模工具中的先进参数化功能，在一定程度上推动了智能基础设施的发展。这些现代软件工具通过连接和消除冲突的图纸和模型，有效地创建详细的2D和3D基础设施表示。这些数字工件在整个项目生命周期中不断发展，使利益相关者可以在施工前评估项目的可行性和问题。图纸提供了项目的可识别描述和示意图，而模型则可以实现精确的项目生命周期监控和决策。将物联网和传感器数据添加到2D和3D模型中，可以实现实时监控、预测性维护和基础设施优化模拟。
BIM：模型、建模和管理
BIM结合了各种建筑和基础设施项目的几何数据和设计属性。它需要生成建筑物、道路、公用设施或其他项目类型的3D模型，并提供有关设计、施工、维护和运营的详细数据。BIM通过提供几何精确的框架，帮助利益相关者协作并将物联网设备和传感器集成到基础设施中。
BIM模型中的丰富数据可实现详细监控和预测性维护，使基础设施更安全、更具可持续性和弹性。智能基础设施范例依赖BIM、物联网和传感器数据来创建和管理基础设施。与地理信息系统相结合，系统和信息的聚合成为一个位置感知、环境感知、实时的建筑和自然世界的仪表板。
实景捕捉和绘图
实景捕捉和绘图技术与GIS（地理信息系统）一起，通过提高精度、效率和揭示可持续性问题，正在推进智能基础设施的发展。这些技术正在改变基础设施数据收集，确保无与伦比的准确性。激光扫描和摄影测量等实景捕捉工具可提高施工、改造和设施管理工作流程的精度。即使是微小的差异也可能导致成本高昂的返工和效率低下，因此准确的数据收集至关重要。GIS与这些系统的集成通过实现与实际环境紧密匹配的位置正确表示，增强了智能基础设施，改善了整个设施生命周期的决策和操作。
GIS和位置智能
GIS被证明是这些系统的集合体，它们产生的数据，以及对智能基础设施项目的看法。GIS利用上述技术收集和呈现的数据，帮助项目团队根据地理、资源和环境影响来选择和评估站点。GIS帮助建筑专业人士可视化景观并仔细规划结构布局，将建筑环境与自然融为一体。利用这种基于位置的方法有助于规划道路、火车和管道路线。它可以让建筑规划人员检查规划路线沿线的地形和环境变量，以选择最高效、最环保的选项。
GIS可以通过识别影响施工和缓解的理想地形、洪泛平原、交通状况、天气模式或环境敏感地点来帮助修建新道路。将这些环境感知功能与物联网传感器、2D图纸和3D模型以及建筑机械数据相结合，可以实现建筑工地的实时地理空间分析。这可以监控和优化施工作业，以提高效率、安全性和资源管理。项目经理可以在建筑设备上使用地理感知物联网传感器来实时跟踪燃料消耗、位置和性能，以提高生产力和成本。
实景捕捉和GIS技术为施工实时监控提供了基础。随着构建任务和工作流的进展，项目经理可以快速识别并纠正计划差异。GIS支持的实景捕捉有助于快速、廉价地识别施工差异，而不会混淆扫描的环境。为了按时并在预算范围内执行项目，实时监控可为项目团队提供准确的最新信息、简化决策并节省时间和资源。BIM、GIS和实景捕捉相结合，可生成用于设施管理的基础设施数字孪生。
这种类型的数字孪生为设施管理者提供了完整的资产视角，以进行有效的维护规划、资源分配和基础设施管理。设施管理中的GIS和实景捕捉可降低运营成本、提高可持续性，并展示GIS技术在智能基础设施中的重要性。
智能基础设施的影响
基于BIM、物联网传感器、图像和GIS的智能基础设施已经改变了我们生活的许多方面，包括：
提高效率
BIM与GIS一起提高基础设施项目的效率。BIM精确的3D模型，结合GIS空间数据集成，展示了项目从概念到完成的全过程。BIM与GIS技术相结合，通过提供准确、完整的图片来改进项目规划，从而提高效率。项目团队可以在开始使用这些3D模型进行构建之前发现并修复故障，从而最大限度地减少成本高昂的返工。这些积极措施在GIS的支持下，减少浪费并优化资源分配，确保项目按时在预算内完成。BIM和GIS集成驱动的项目执行效率可节省资金并提高生产力。
提高安全性
基础设施和施工安全至关重要。物联网传感器、摄像头和BIM模型的集成，通过GIS的增强，提供了完整的项目现场视图。战略性定位的物联网传感器与GIS技术的空间数据分析功能相结合，捕获有关环境条件、设备性能和工人移动的实时数据。
BIM模型与GIS技术相结合，包含这些数据，使项目经理能够实时监控现场安全。该系统可以快速指示设备故障和安全违规行为。这种技术与GIS软件的支持相结合，可以防止事故发生挽救生命，并通过提供鸟瞰威胁的视角，创造更安全的工作场所。
环境效益
物联网传感器和BIM中的实景捕捉和绘图，与GIS相结合，超越了项目管理，进入了环境监测。物联网传感器测量能源使用、污染物和空气质量。具有GIS功能的BIM模型可使用这些数据进行精确监控和分析。我们现在可以以前所未有的精度跟踪和管理环境影响。这有助于企业通过寻找改进领域来减少对环境的影响。基础设施计划利用物联网、BIM和GIS的力量，可以通过优化能源使用、监测排放和管理资源来帮助创造可持续的未来。
数据决策
GIS支持的图像和BIM模型为智能基础设施提供支持，从而改变决策。城市规划、治理和企业运营的决策者可以使用实时数据和丰富的模型来更好地了解整个项目。物联网、BIM和GIS支持的数据密集型环境通过全面掌握当前状况和趋势，使决策更加有效和响应迅速。
城市规划者借助GIS技术，利用实时数据优化交通流量，以减少拥堵和污染物。数据可以为政府官员的资源分配和灾难准备政策提供信息。企业通过物联网、BIM和GIS利用实时数据，可以动态改变运营和供应链，以节省资金并提高效率。使用实时数据与GIS一起进行决策，可以提高不断变化的世界中的质量和适应性。
节约成本
BIM模型和物联网传感器数据以及GIS集成可以节省资金。BIM与GIS相结合，使项目团队能够通过开发基础设施项目的详细3D表示来发现并修复规划过程中的缺陷。由GIS支持的主动策略可减少成本高昂的返工、材料浪费和资源效率低下。通过物联网传感器和GIS分析来监控设备性能和维护，可以节省成本。在GIS的帮助下，及早发现设备问题，可以进行预防性维护，消除昂贵的故障。在GIS的帮助下，利用实时数据优化资源配置，还可以降低能源和资源成本，提高企业利润。
提高生活质量
智慧城市和校园展示了将数据、硬件和通信系统与基础设施集成到社会的好处。物联网传感器、BIM和实景捕捉等创新技术与GIS相结合，可以改善公共服务和生活质量。由GIS支持的智慧城市和校园拥有高效的交通系统，可以减少拥堵、交通流量和排放，从而改善空气质量、增强可达性并减轻压力。在基于位置的仪表板的支持下，数据驱动的决策改善了应急服务，确保了及时和高质量的响应和护理。这使社区更加便利、健康、安全，提高了市民的生活质量。
总结
过去十年见证了显著的技术进步，为智能基础设施时代铺平了道路，特别强调BIM、物联网传感器、实景捕捉、地图绘制和GIS等技术。这一转型已经产生了巨大的效益，显著提高了基础设施项目的效率、安全性和可持续性。通过促进数据驱动的决策和位置智能，这些进步为更智能、更高效的基础设施生态系统奠定了基础。
展望未来几年，建筑师、工程师、建筑商和基础设施运营商的工作环境将在智能基础设施领域取得更令人兴奋的发展。随着BIM、物联网传感器、实景捕捉、测绘和GIS集成的不断发展，AEC专业人员可以期待项目准确性和效率的进一步提高。
这些技术的结合，特别是随着5G网络的日益普及，将实现实时数据处理和分析，从而使项目经理能够做出更主动的响应，并增强业主/运营商的运营控制。随着AEC（建筑、工程和施工）行业利用下一代技术，未来几年将是智能基础设施激动人心的时代。当先进的BIM、嵌入式传感器、近乎真实的图像捕获和绘图质量以及快速发展的GIS功能结合在一起时，我们一定会看到一个更明亮、更高效的建筑和自然世界。
