数字智能化在工程施工的应用

导语：数字智能化在工程施工的应用一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

［摘要］随着计算机网络、卫星定位及物联网技术的快速发展，数字智能化已成为各行业未来发展趋势。国内工程建设市场愈加开放，竞争愈加激烈，工程造价低，人口老龄化且年轻人多不愿意从事体力劳动导致劳动力成本增加，施工企业成本增高。国家鼓励产业升级，倡导新设备、新技术、新工艺的应用，工程施工也必然要朝着数字智能化方向发展。本文通过数字智能化在工程施工中的应用介绍，为国内工程建设数字智能化提供服务和参考。

［关键词］数字智能化；物联网；卫星定位；实景三维建模；无人机；智能化工程机械

1对工程施工中数字智能化应用的理解

提到数字智能化，人们往往想到的是高精尖产业，而工程施工作为技术与实践相结合的行业，已经走在了数字智能化的道路上。比如现已普遍应用的拌合站管理信息系统，在施工过程中依据配合比，通过物联网对混凝土生产过程中的数据进行采集、存储、传输，通过计算机软件对数据统计及分析，实现了混凝土生产的实时监控、超标预警、超标处理、数据分析统计及图表展示。笔者认为工程施工数字智能化是通过现代计算机网络、卫星定位与三维建模等技术配合无人机、激光扫描仪、传感器等监测设备通过物联网将工程施工中各要素信息转化为更为直观的数据图像信息，通过对数据图像信息进行汇总、分析，指导施工作业人员及智能化机械设备更有效率的作业。

2工程施工中数字智能化的应用及管理

工程施工中数字智能化主要应用体现在以下几方面：（1）利用计算机网络、卫星定位技术、无人机及三维激光扫描仪对整个施工过程中的空间坐标、地形地貌信息等数据进行精确测量，将采集到的高精度数据利用专业软件进行三维建模，生成为更精准、高可视化的三维图像信息；（2）结合生成的三维图像信息对施工场地进行科学合理规划与布置，同时制定更为优化的施工方案；（3）利用生成的三维图像信息及施工方案，对施工作业人员、智能化机械设备进行作业指导；（4）智能机械设备在作业的同时将实时工况信息通过物联网传送到后台项目控制中心，控制中心根据收集到的数据信息进行汇总、分析，进而对施工进度实时掌控，对施工方案进行动态调整；（5）工程设备在安装、维修及拆卸时可以利用设备的三维模型，通过虚拟现实技术实现远程模拟培训及操作维修指导。本文结合工程施工实际，主要对工程施工数字智能化应用中的无人机实景三维建模技术、智能化工程机械的实际应用进行介绍说明。2.1无人机实景三维建模技术及工程施工中的应用。2.1.1无人机实景三维建模介绍。无人机实景三维建模是指利用无人机搭载倾斜摄影镜头，应用倾斜摄影技术，在规划好的航线内拍摄同一位置的多个不同角度、高分辨率的图片影像，收集到较为详细的地物侧面纹理及位置信息，最后将得到的航拍数据利用Smart3D或Wish3D等三维软件进行影像处理、多视影像匹配等一系列操作，生成高质量、高精度的实景三维模型。2.1.2无人机实景三维建模在工程施工中的应用（1）施工前期策划阶段。根据施工管段内地理位置坐标信息设定无人机航线，通过挂载倾斜摄影镜头的无人机对管段内进行全部覆盖拍摄，运用三维软件（Smart3D或Wish3D）对图像进行处理，生成整个工程管段内的实景3D立体图，对重要建筑、关键工程位置等生成实景三维模型（见图1）。工程管理人员通过生成的实景三维模型可以直观、清楚地看到管段内的地形地貌，可以直接在三维模型上测量材料及土石方转运距离；也可以通过Wish3DEarth软件把生成的三维实景模型叠加到卫星影像上，通过二三维结合查看周边环境，寻找最近的砂石等地材来源；最后在项目选址策划时，可以合理避开当地居民生活区及水源地，避免了对周围环境的影响和干扰。综上，通过无人机实景三维建模在工程施工前期可以做到更加合理的策划施工场地大临设施选址，如施工便道、混凝土搅拌站、材料加工堆放场、弃土场等；结合工况以及智能化工程机械工作能力计算得出最高效的施工方案，科学规划运距，减少了运输距离以及土方倒运量，节约成本的同时也减少了运输设备的尾气排放量。（2）施工过程中的应用。在工程施工过程中，可通过无人机拍摄生成实景三维建模，进行数字化的沟通和向上级单位报告。通过监测对比不同时间构建的三维模型，能够准确、直观地看出工程进度，合理调整施工生产。对于土石方施工来说，利用无人机拍摄生成实景三维模型，一方面可以将计算出的土石方施工方案传输到智能化工程机械进行指导施工作业；另一方面能直接在实景模型上进行土石方量的核算，确保了土石方量核算的准确性；最后还可以对高边坡、地质灾害易发区域进行定时的安全监测及应急呼应。（3）施工后期应用。随着国家倡导智慧城市、智能建筑，以后工程竣工验收除了工程实体外还要有工程实体的数字化影像信息资料。而作为工程建设的施工方，可以将从施工初期到竣工利用无人机进行的实景三维建模移交给业主单位，作为工程运营后管理以及检测、维修的数字化资料使用。2.2智能化工程机械在工程施工中的应用。2.2.1智能化工程机械的介绍。随着工业4.0到来，工程机械行业也迎来了“新四化”：电动化、网联化、智能化、共享化，而智能化则是工程机械行业未来发展的重中之重。智能化工程机械指的是在工程机械中安装传感器、处理器、信号接收器。等配件，使工程机械与卫星定位、卫星导航技术相结合，以互联网大数据、智能机械操作和智能监控识别方法为中心，实现对工程机械智能控制。2.2.2智能化工程机械在施工中的具体应用（1）桩基施工中智能化工程机械的应用。在工程施工中，地基处理需要用到的桩基工程机械主要有CFG桩机、碎石桩机、静力压桩机，本文主要就软基处理中常用的CFG桩机的智能化升级后的使用进行说明。智能CFG桩机是在原有CFG桩机上加装倾角传感器、电流传感器、磁式编码器、定位定向天线、高精度定位定向终端，以实现采集CFG桩机在施工过程中的各项原始数据。通过对数据进行处理后可以得到厘米级精度的桩位信息、垂直度偏差值、钻进深度值、提钻速率、钻进电流值、灌浆量等关键数据。数据将实时显示在车载终端上，指导设备操作手精确施工，提高成桩合格率，保障设备操作手24h高效工作，提高生产效率；业主、监理、施工方均可以接入后台WEB系统或使用手机APP，及时跟踪施工过程及任务完成情况。相比传统CFG桩机，经过智能化升级改造的CFG桩机在工程施工中具有以下优势：①通过高精度卫星定位技术，在车载显示终端的引导下，桩机操作员可以快速准确定位桩点位置，不需要提前放样与画线，缩减人力成本与时间，提高了施工效率；②由车载终端实时定位，可以克服场地松软时桩机行走引起的桩位偏差与防线错误引起的人为偏差；③可以实时监控钻杆垂直度偏差值、钻进深度值、提钻速率、钻进电流值、灌浆量等关键数据值，保证施工质量，防止偷工减料；④桩机作业状况通过物联网实时传送到后台控制中心，可以随时远程查看桩机位置、工作状况、施工成果及质量；⑤能自动进行项目施工信息统计，自动生成施工记录表、竣工图以及施工统计信息。2.3工程施工中数字智能化的管理。在工程施工中，将无人机三维建模、智能化工程机械系统与拌合站管理系统、渣土车运料管理系统相结合，通过物联网、云平台利用全卫星定位技术、地理信息分析技术、计算机网络可以实现整个工程施工的数字智能化管理。

3工程施工中数字智能化应用存在的问题

将数字智能化应用到工程施工中优势明显，比如可以减少劳动力投入，提升人员及机械设备的作业效率，提高工程实体质量，但实际使用中仍存在以下几点需要改进：（1）数字智能化系统作为新生事物，对使用者个人能力素质有一定的要求，而工程施工方员工素质能力参差不齐，实用主义、经验主义会导致对数字智能化的应用推广产生一定的抵触排斥心理；（2）智能化工程机械多为工程机械出厂后另一智能配件、系统生产厂家再加装自己的产品，导致工程机械与智能配件、系统的融合性不佳，在实际使用中出现问题；（3）国内研发工程智能数字化产品的厂家偏少，市场竞争不足，导致产品价格偏高。

4结束语

任何新生事物在发展初期都会有各种不足。数字智能化作为未来各行业发展的必然趋势，工程施工方只有积极参与其中，提升员工个人素质能力，同数字智能化供方在实际应用中一起发现、解决问题，不断优化产品性能，才能不被时代的浪潮淘汰。同时，我们也坚信，随着“中国制造2025”以及对内、外制度的继续深化改革，工程施工中所用到数字智能化的产品将愈加丰富，成本也将大幅降低。

［参考文献］

［1］王鹏,刘对萍.无人机倾斜摄影技术在建筑工程领域的应用[J].科技风,2018(28):87-89.

［2］杨玉川,周顺文,辛立光,杨兴国,周家文.无人机技术在工程全生命周期中的应用研究[J].中国农村水利水电,2018(10):83-86+113.

［3］陈伟,吴金海.面向人工智能2.0的工程机械创新趋势[J].筑路机械与施工机械化,2017,34(09):107-110+115.

［4］杨华勇.工程机械智能化进展与发展趋势[J].建设机械技术与管理,2017,30(12):19-21.

［5］吕世明,唐建亚,盛帆.一种应用于路基路面施工的智能压实技术[J].工程质量,2018,36(03):81-84+87.

作者:李杰 单位:中铁二局第五工程有限公司