物聯(lián)網技術在建筑行業(yè)中的應用介紹

建筑行業(yè)正在將實時信息引入已有數(shù)百年歷史的流程中。物聯(lián)網（IoT）設備和傳感器正在以一種比以前想象的更經濟，更高效的方式收集作業(yè)現(xiàn)場數(shù)據。

施工現(xiàn)場現(xiàn)在已經成熟，可以進行根本性的改變，從而提高生產率、安全性、工藝改進和新工具。物聯(lián)網（IoT）允許部署簡單的低功耗傳感器，能夠經濟有效地進行通信。隨著物聯(lián)網越來越普遍，它對建筑業(yè)如何扭轉局面產生了更大的影響。物聯(lián)網使每個利益相關者能夠實時了解從規(guī)劃到實際施工、施工后各個階段的情況，以及在服務期間建筑物是如何運行的。

雖然建筑業(yè)正在以緩慢的速度變化，但采用技術成功解決常見工作場所問題和簡化流程的建筑公司正在從提高效率和提高對行業(yè)日益增長的需求的反應能力中獲益。生產力水平低下、利潤率下降、進度超支和競爭加劇是建筑公司應考慮采用物聯(lián)網技術和數(shù)字化的一些明顯原因。數(shù)據現(xiàn)在已經成為業(yè)務的關鍵資產，而明智的決策只能是數(shù)據驅動的。

一般來說，生產力、維護、安全和保障似乎是建筑業(yè)采用物聯(lián)網的主要驅動力。

生產率

建筑行業(yè)受期限和目標的制約。必須避免積壓，因為積壓會導致預算增加。物聯(lián)網可以提高準備水平和效率，從而提高生產力。物聯(lián)網讓人們少做些瑣碎的工作，相反，他們被分配更多的時間與項目所有者和他們之間進行互動，產生新的想法來提高項目交付和客戶滿意度。

施工需要充足的材料供應，以確保項目的順利進行。但是，由于人為錯誤造成的調度不暢，經常會在現(xiàn)場延遲提供材料。通過物聯(lián)網，供應單元裝有合適的傳感器，可以自動確定數(shù)量并自動下單或發(fā)出警報。

維護

如果不積極管理，電力和燃料消耗將導致浪費，這將影響項目的總體成本。通過實時信息的可用性，可以了解每項資產的狀態(tài)，安排維護停機或加油并關閉閑置設備。此外，現(xiàn)場傳感器有助于防止問題的發(fā)生，從而減少了保修要求，幫助企業(yè)提高利潤并保持客戶滿意。除了減少庫存的通知外，傳感器還可以用于監(jiān)視物料狀況，例如物料/環(huán)境的溫度或濕度的適用性，處理問題，損壞和過期。設備供應商必須從單純的供應商轉變?yōu)槌掷m(xù)監(jiān)控和維護設備的合作伙伴，讓客戶專注于其核心業(yè)務。

安全和安保

在建筑工地上遇到的一些最大挑戰(zhàn)是盜竊和安全?，F(xiàn)場安全員不足以適當?shù)乇O(jiān)視巨大的站點。使用啟用IoT的標簽，可以輕松解決任何材料或物品被盜的問題，因為這些傳感器將通知材料或物品的當前位置。不再需要派遣人員去檢查所有東西。

物聯(lián)網可以創(chuàng)建數(shù)字實時工作現(xiàn)場地圖以及與工作相關的更新風險，并在接近任何風險或進入危險環(huán)境時通知每個工人。例如，監(jiān)視封閉空間中的空氣質量對于工作場所安全至關重要。物聯(lián)網技術不僅可以防止員工受到危險狀況的影響，還可以在狀況發(fā)生之前或發(fā)生時對其進行檢測。借助實時物聯(lián)網數(shù)據，員工可以更好地預測工作現(xiàn)場問題，并防止可能導致安全事故和時間浪費的情況。

長時間搬運設備和機械也可能導致工人疲勞，進而影響他們的注意力和生產力。物聯(lián)網使監(jiān)測異常脈搏率和用戶位置等遇險跡象成為可能。

以下是一些物聯(lián)網技術的摘要，這些技術正在改善施工現(xiàn)場的成果。

無人機和自動駕駛汽車

無人駕駛飛行器（uav）和自主飛行器正日益普及。通過無人機可以方便地對跨越巨大空間的大型建設項目進行監(jiān)控。此外，自動傾卸卡車和挖掘機正在各種項目中進行測試，以限制人的生命暴露在不安全的工作環(huán)境中。例如，自主TMA卡車、沃爾沃卡車、小松智能機器。人工跟蹤施工現(xiàn)場關鍵設備的狀況和位置非常耗時，而且容易出現(xiàn)人為錯誤。在這些關鍵資產上安裝追蹤器給施工/項目經理帶來了極大的便利。物聯(lián)網設備跟蹤允許建筑公司管理利用率、控制成本和做出更明智的設備決策。

使用無人機收集作業(yè)現(xiàn)場的準確勘測圖和航拍圖像，以及遠程跟蹤進度，可以節(jié)省項目的時間和成本。此外，航拍圖像可以為項目經理提供項目的不同視角，并幫助發(fā)現(xiàn)潛在的問題，這些問題在地面上可能并不明顯。

實時跟蹤和基于云的數(shù)據集可幫助建筑公司減少盜竊，提高生產率并控制使用成本。啟用IoT的解決方案的優(yōu)勢在于，即使是規(guī)模最小的公司和短期項目，也都發(fā)現(xiàn)智能無線系統(tǒng)是一種經濟高效的選擇。

雖然機器人在施工現(xiàn)場還不常見，但砌磚機器人已在接受測試，例如 Fastbrick機器人技術。

混凝土養(yǎng)護

另一個振奮人心的趨勢是在混凝土養(yǎng)護中應用物聯(lián)網技術。在這里，傳感器在澆筑過程中嵌入混凝土中，并實時跟蹤混凝土的養(yǎng)護情況，使施工經理能夠確定地監(jiān)控和計劃其進度。準確的混凝土抗壓強度現(xiàn)場估算為優(yōu)化關鍵施工操作提供了機會，如模板拆除時間、橋梁/道路通車、預應力錨索張拉時間和混凝土配合比設計優(yōu)化。施工過程中的主要問題之一是勞動力和模板成本的管理。了解混凝土的成熟度有利于模板的調度和循環(huán)以及勞動力的優(yōu)化。Sensohive dumix、Doka concrote和Giatec SmartRock是IoT在混凝土養(yǎng)護中的一些應用。

ReadyMix供應商、水泥制造商、咨詢工程師和混凝土測試實驗室也可以依靠這種物聯(lián)網技術來增強服務交付。

廢物管理和結構健康監(jiān)測

在現(xiàn)代建筑工地上，廢物管理是一個至關重要的考慮因素，尤其是在當今，鑒于對建筑過程碳排放的關注日益增加。同樣重要的是立即清理工作現(xiàn)場的垃圾，以騰出空間并減少危害。垃圾水平必須在一定時間內進行監(jiān)控和清除。還必須執(zhí)行適當?shù)膹U物處理方法?，F(xiàn)在，可以通過IoT跟蹤器以經濟高效的方式監(jiān)視廢物處理箱或車輛。未能正確處理廢物可能導致對承包商的處罰。物聯(lián)網還用于結構健康監(jiān)測，以檢測施工期間和施工后關鍵建筑物構件和土木結構的振動，裂縫和狀況。

可穿戴設備

物聯(lián)網使可穿戴設備變得智能。在任何機器或物體上安裝傳感器以通過連接監(jiān)控性能水平、操作條件、物理狀態(tài)或其他數(shù)據的能力是物聯(lián)網的驅動力。當無生命的物體可以連接到因特網上時，它們就啟用了新的功能?？纱┐髟O備是任何可以穿在身體上通過連接向用戶提供附加信息的物品?？纱┐髟O備的一個例子是，智能眼鏡上提供的平視顯示器連接到增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）和混合現(xiàn)實（MR）技術，如谷歌眼鏡（Google Glass）、微軟全息鏡頭（Microsoft HoloLens）。這些技術目前正在應用于規(guī)劃和建模。智能眼鏡可以用來模擬一個完整的套房地板，包括里面所有的家具。這個模型可以層層剝離，以研究和規(guī)劃復雜的工作?？蛻暨€可以使用智能眼鏡進行銷售，以便客戶能夠沉浸在他們的新設施的感覺和外觀。員工也可以在工作現(xiàn)場內外使用，因為通過連接的智能眼鏡，他們可以在執(zhí)行特定任務時查看工作說明，從而可能提高他們的績效。其他可穿戴技術包括DAQRI智能頭盔、SolePower工作靴和SiteWatch。

BIM優(yōu)化和數(shù)字孿生（Digital Twins）

對信息和變更單的要求是建筑業(yè)的標準要求。機器學習就像一個智能助手，它可以仔細檢查堆積如山的數(shù)據，并提醒項目經理需要他們注意的關鍵事情。建筑信息建模（BIM）可以通過生成性設計、使用適當特征預測成本超支、通過識別工作現(xiàn)場最大風險因素來降低風險、將強化學習應用于項目規(guī)劃、自主和半自主車輛，勞動力配置優(yōu)化，場外施工和后期施工。

來自IoT傳感器的恒定實時數(shù)據流與來自其他項目的歷史數(shù)據相結合，不僅可以用于監(jiān)視當前工作現(xiàn)場，還可以提供不斷增長的數(shù)據集，可與機器學習一起使用以進行預測性分析， 使施工更加智能。

光學字符識別（OCR）技術可用于快速搜索圖形，并將文檔和圖像轉換為可編輯和可搜索的數(shù)據。通過數(shù)據分析，數(shù)據可以用于更好、更快和潛在的變化過程。分析可以將重點放在更好地理解物聯(lián)網數(shù)據上，并有助于獲得關于如何完成工作以及在何處以及如何改進的新見解。這些見解成為組織內的新算法和方法，使外勤人員能夠以簡單實用的方式優(yōu)化績效。例如，SmartVid、Egnyte、Dodge Data and Analytics和PCL Construction。

現(xiàn)場的BIM plus傳感器等于數(shù)字孿生。對于建筑而言，使用數(shù)字孿生意味著始終可以訪問已構建和已設計的模型，這些模型會實時進行同步。這使公司可以根據4D BIM模型中列出的時間表持續(xù)監(jiān)視進度。數(shù)字孿生本質上是現(xiàn)實對象與其數(shù)字表示之間的鏈接，并使用來自傳感器的數(shù)據不斷對其進行更新。所有數(shù)據均來自位于物理對象上的傳感器。此數(shù)據用于建立虛擬對象的表示。該數(shù)字表示隨后用于可視化，建模，分析，仿真和進一步計劃。數(shù)字雙胞胎在建筑中的應用包括自動化進度監(jiān)控，資源計劃，物流，安全監(jiān)控，質量評估和設備優(yōu)化。

從BIM模型過渡或適應數(shù)字孿生是真正的價值所在，可確保將通過傳感器的實時數(shù)據整合到模型中以創(chuàng)建真實世界的仿真。

盡管有大量失業(yè)的預測，物聯(lián)網的采用不太可能取代建筑中的人的因素。相反，它將改變行業(yè)的商業(yè)模式，減少昂貴的錯誤，減少工地傷害，使建筑運營更加高效。建筑公司引進技術的最佳方法是，根據物聯(lián)網的獨特需求，根據物聯(lián)網能夠產生最直接影響的領域，優(yōu)先進行投資。
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