無(wú)人機(jī)技術(shù)在大型工程施工管理中的應(yīng)用分析

陳如銀

（廣西南寧當(dāng)代豐耘投資管理有限公司，廣西 南寧 530000）

無(wú)人機(jī)的航測(cè)技術(shù)取得了重大突破，包括電子、機(jī)械、攝像等技術(shù)。無(wú)人機(jī)測(cè)控系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)獲取信息、分辨率高、管理模塊化等優(yōu)點(diǎn)，在空中交通管制、地質(zhì)勘測(cè)、地圖測(cè)繪等方面都有著舉足輕重的地位。所以，本文對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)在大型工程施工管理的應(yīng)用分析，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)概念

無(wú)人機(jī)是一種可再利用和無(wú)人操縱的飛機(jī)。從歷史上看，英國(guó)空軍協(xié)會(huì)于1914年首次提出對(duì)無(wú)人機(jī)的研究。20 世紀(jì)90 年代，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的使用，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)逐步向民用領(lǐng)域滲透。自2007 年以來(lái)，隨著工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無(wú)人機(jī)技術(shù)迅速興起，代表著我國(guó)民用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)快速、成熟的發(fā)展時(shí)期，無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為目前民用無(wú)人機(jī)的主流，隨著圖像測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步，它在小型工程中的應(yīng)用也越來(lái)越突出。與無(wú)人飛行器相比，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，在研發(fā)、制造等方面的成本也大大降低。實(shí)際應(yīng)用證明，該系統(tǒng)不僅能完成部分無(wú)人機(jī)的任務(wù)，而且還能在野外進(jìn)行危險(xiǎn)性調(diào)查和測(cè)量、自然災(zāi)害調(diào)查和救援、空中應(yīng)急處置、遙感監(jiān)測(cè)等。

2 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

（1）由于大型項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中地形復(fù)雜，需要利用無(wú)人機(jī)的各種系統(tǒng)功能來(lái)建立地形測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，從而為施工提供支撐和基礎(chǔ)。（2）無(wú)人機(jī)的應(yīng)用類型有固定翼和旋翼兩種。固定翼有一個(gè)特點(diǎn)，那就是可以在空地上飛行。另外，它的動(dòng)力裝置還具備長(zhǎng)時(shí)間懸浮的能力，可以確保畫面的清晰。由于公路地區(qū)地形復(fù)雜，無(wú)人機(jī)的部分系統(tǒng)需要進(jìn)行改造，比如電池系統(tǒng)、新型太陽(yáng)能電池、鋰電池等，以及更長(zhǎng)的續(xù)航能力。（3）在進(jìn)行軌道規(guī)劃后，將飛行控制軟件應(yīng)用于無(wú)人機(jī)的地面導(dǎo)航。利用應(yīng)急救援車輛作為交通工具，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)和高程數(shù)據(jù)庫(kù)，確保無(wú)人機(jī)的飛行精度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤、控制和回收。將無(wú)人機(jī)收集的信息發(fā)送給監(jiān)控器。在完成一項(xiàng)任務(wù)后，無(wú)人機(jī)必須對(duì)其進(jìn)行充電，以便于后續(xù)工作的開展。（4）無(wú)人機(jī)圖像采集系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中占有很大的比重，它由高精度的掃描設(shè)備和工程防護(hù)罩、穩(wěn)定支架、圖像采集與控制軟件組成，采集工作可以將圖像反饋給觀測(cè)者，從而更好地觀察到周圍的環(huán)境。

3 無(wú)人機(jī)技術(shù)特征

3.1 無(wú)人機(jī)全球定位導(dǎo)航技術(shù)

無(wú)人機(jī)航拍就是利用GPS，在預(yù)定的航線上，通過(guò)高清攝像機(jī)，讓無(wú)人機(jī)在指定的航線上，進(jìn)行自動(dòng)拍攝。這種技術(shù)在民用方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，比如，在大型工程安全評(píng)價(jià)中，通過(guò)GPS 技術(shù)對(duì)工程項(xiàng)目的安全進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)控。

3.2 紅外熱成像技術(shù)

自然界的物體，在超過(guò)絕對(duì)零度時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生紅外線，并發(fā)射紅外線，紅外線探測(cè)器可以探測(cè)到目標(biāo)的紅外線，而物鏡則可以將目標(biāo)的紅外線能量，反射到感光元件上，從而得到目標(biāo)的紅外熱像圖。隨著新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)的熱像儀被廣泛地運(yùn)用到各行各業(yè)，成為無(wú)人機(jī)的一個(gè)快速發(fā)展階段。無(wú)人機(jī)與照相機(jī)、紅外線成像儀結(jié)合，能夠?qū)Φ湍芤?jiàn)度、危險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行紅外成像，能夠及早發(fā)現(xiàn)災(zāi)害的預(yù)警信號(hào)，提供信息技術(shù)支援。

3.3 無(wú)人機(jī)遙感測(cè)控技術(shù)

無(wú)人駕駛飛行器遙感檢測(cè)控制技術(shù)是指無(wú)人駕駛信息技術(shù)和遙感、遙測(cè)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行對(duì)某一領(lǐng)域的遙感技術(shù)信息的收集。其主要特點(diǎn)是以無(wú)人機(jī)配送作為飛行工具，通過(guò)遙感傳感器收集各種信息，并按照要求對(duì)所采集到的信息由計(jì)算機(jī)加以數(shù)據(jù)處理。這是一項(xiàng)將遙感技術(shù)、遙測(cè)技術(shù)、遙測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。這種技術(shù)是對(duì)衛(wèi)星遙感技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充，它能夠在衛(wèi)星不能覆蓋、緊急情況下無(wú)法進(jìn)行、人們也不能靠近地面的前提下，利用遙測(cè)技術(shù)進(jìn)行對(duì)危險(xiǎn)地區(qū)的測(cè)控工作。它在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、空中救援指揮、環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

4 建筑施工中存在的問(wèn)題

4.1 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染問(wèn)題

近年來(lái)，由于我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，導(dǎo)致我國(guó)城市的霧霾日益嚴(yán)重，因此，環(huán)保問(wèn)題成為當(dāng)前社會(huì)的一個(gè)熱點(diǎn)。建設(shè)項(xiàng)目所需的時(shí)間很長(zhǎng)，在建設(shè)中很可能會(huì)產(chǎn)生一些環(huán)境問(wèn)題。建筑工地上的灰塵等也會(huì)使周圍的空氣品質(zhì)下降，使行人感到厭惡；固體、液體垃圾未經(jīng)處理，直接排出也會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生一定的污染；施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器噪聲較大，部分單位為趕工，在住戶休息時(shí)段仍繼續(xù)施工，會(huì)對(duì)周邊居民生活品質(zhì)造成極大的影響。

4.2 施工效率較低

據(jù)相關(guān)調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)支出往往超過(guò)預(yù)期的80%，并且比原計(jì)劃的時(shí)間晚20 個(gè)月。這也反映了當(dāng)前基建工程建設(shè)的工作效率偏低。建筑施工的效率受到當(dāng)?shù)貧夂驐l件、施工管理人員、操作人員素質(zhì)、管理方法和技術(shù)水平的影響，在極端的溫度、雨、雪等惡劣氣候條件下施工，施工人員素質(zhì)的高低直接關(guān)系到施工的效率，并直接關(guān)系到施工的質(zhì)量。氣象因素是不可控制的，但施工管理和操作人員的質(zhì)量可以得到改善。

4.3 工程施工質(zhì)量控制力度不夠

近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建設(shè)工程的質(zhì)量是否符合要求，將影響項(xiàng)目的順利實(shí)施，而工程質(zhì)量的好壞與施工現(xiàn)場(chǎng)的管理息息相關(guān)。在施工中，由于企業(yè)和項(xiàng)目管理上的漏洞，或企業(yè)為節(jié)約成本，使用劣質(zhì)建材，對(duì)工程質(zhì)量造成很大影響。而建筑工人的不規(guī)范操作，隨意修改設(shè)計(jì)圖紙、施工計(jì)劃，出現(xiàn)問(wèn)題不能及時(shí)作出反應(yīng)或處理，對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量造成不利影響。

4.4 安全管理不全面

安全一直是施工人員最關(guān)注的問(wèn)題，這不但影響施工的品質(zhì)，也影響施工人員的正常生活與身體健康。由于建筑工地的安全隱患也屢見(jiàn)不鮮，而有些公司對(duì)于安全的管理也一直是紙上談兵，并未重視到“安全無(wú)小事”的概念，因此，施工單位也一直抱有僥幸心理。首先，公司的施工現(xiàn)場(chǎng)管理制度和對(duì)員工的安全意識(shí)淡薄，在施工活動(dòng)中也沒(méi)有紅線安全意識(shí)，不對(duì)員工進(jìn)行系統(tǒng)的安全培訓(xùn)，在企業(yè)運(yùn)行中也未能建立完備的安全管理體系和施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)制，對(duì)安全職責(zé)并不明晰。其次，由于施工人員的文明水平較低，對(duì)施工工藝專業(yè)知識(shí)并不熟悉，因此，在建筑施工中往往不能嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家規(guī)定、有關(guān)規(guī)范開展施工，同時(shí)各職能部門工作人員間的協(xié)調(diào)力量也不足，員工往往私自離職，沒(méi)有自身約束意識(shí)，所有這種情況都是成了施工安全的重大隱患，從而提高安全事故產(chǎn)生的概率。

5 無(wú)人機(jī)在施工管理中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建設(shè)工程所需的人工費(fèi)用也隨之增加，因此，在工程建設(shè)中，無(wú)人機(jī)的作用日益突出。利用無(wú)人機(jī)，可以獲得以前人力、重載設(shè)備難以抵達(dá)的區(qū)域的空中圖像。把這些空中圖像轉(zhuǎn)化為實(shí)際的測(cè)量和分析數(shù)據(jù)，為管理者提供對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)控、設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)操作的快速管理。

5.1 施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的基本步驟

（1）各種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的總體用途有圖像處理、遙感導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成等。而在公路工程項(xiàng)目建設(shè)中，要達(dá)到高精度、高可見(jiàn)性能的技術(shù)需求，是由無(wú)人駕駛飛機(jī)與平臺(tái)系統(tǒng)合作實(shí)現(xiàn)的。使用了多個(gè)地面探測(cè)模型，把無(wú)人機(jī)和平臺(tái)之間的協(xié)作整合了起來(lái)，并根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際狀況，以實(shí)現(xiàn)了互相補(bǔ)償?shù)哪康?。?）利用無(wú)人機(jī)對(duì)整個(gè)工程范圍內(nèi)進(jìn)行了全面的測(cè)量，可以預(yù)測(cè)基地內(nèi)的所有建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施、預(yù)制區(qū)域等，并利用3D的視角進(jìn)行模擬。（3）在地形圖的測(cè)量中，利用無(wú)人機(jī)精確測(cè)量起伏地形，利用立體視圖再現(xiàn)控制點(diǎn)，為方案優(yōu)化提供重要依據(jù)。

5.2 在項(xiàng)目質(zhì)量管理中的應(yīng)用

（1）空間地圖的定位與計(jì)算無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)大大提高了測(cè)繪任務(wù)的穩(wěn)定性。垂直拍攝、低空飛行、復(fù)雜地形全方位抓拍、無(wú)遮擋、無(wú)遮擋等，都是無(wú)人機(jī)的獨(dú)有優(yōu)點(diǎn)。而且無(wú)人機(jī)在測(cè)試的時(shí)候也比較靈活，就算不符合升空和下降的條件，也可以順利運(yùn)行。

（2）工地規(guī)范化為保證無(wú)人機(jī)在工地上的安全運(yùn)行，同時(shí)對(duì)影像進(jìn)行有效的采集和處理，對(duì)工地的要求是盡可能地規(guī)范化，無(wú)人機(jī)可以按照指定的路徑進(jìn)行檢查，降低遇到障礙物的危險(xiǎn)，同時(shí)也保證影像的高品質(zhì)，能夠進(jìn)行有效的識(shí)別。

（3）在工地上訓(xùn)練無(wú)人機(jī)是一件很困難的事情，所以在使用無(wú)人機(jī)之前，要有很好的技術(shù)，才能保證無(wú)人機(jī)的安全，同時(shí)還要有建筑公司或者工程公司的專業(yè)人士來(lái)訓(xùn)練無(wú)人機(jī)司機(jī)，讓他們了解無(wú)人機(jī)的技術(shù)，同時(shí)也可以研究如何利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)地監(jiān)控的可行性和價(jià)值，從而提升管理的效率。

（4）要拓寬收集信息的渠道。由于無(wú)人機(jī)的使用受到很多限制，所以在早期階段，要不斷地?cái)U(kuò)展其信息收集源，以利于早期的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。不過(guò)，隨著無(wú)人機(jī)的不斷發(fā)展，當(dāng)它具備一定的數(shù)據(jù)儲(chǔ)備后，它的性能會(huì)得到進(jìn)一步的改善，而當(dāng)它的識(shí)別精度得到提升后，就要考慮將其應(yīng)用到非標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域中，擴(kuò)大它的數(shù)據(jù)庫(kù)。

（5）在技術(shù)創(chuàng)新管理中，成本是一個(gè)非常重要的因素。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，必須從最大程度上降低成本，從產(chǎn)品的生命周期來(lái)看，這是一種非常有效的方法，它可以吸引更多的企業(yè)加入無(wú)人機(jī)的推廣中。

5.3 推動(dòng)綠色文明施工

在大型工程中，無(wú)人機(jī)的使用受到普遍的歡迎，同時(shí)也可以將無(wú)人機(jī)的環(huán)境監(jiān)控功能和大型工程領(lǐng)域結(jié)合起來(lái)，從而減少施工污染，提高環(huán)境質(zhì)量。比如，在國(guó)內(nèi)某地，某工地上有一家工程公司，利用無(wú)人機(jī)對(duì)工地中PM2.5 濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整施工過(guò)程中所用的物料和相關(guān)的操作程序，從而達(dá)到控制工地污染指標(biāo)的目的。同時(shí)，本區(qū)域的施工單位也通過(guò)無(wú)人駕駛設(shè)備，直觀地觀察到各種設(shè)備和材料在工地上的分布和進(jìn)度，并協(xié)助管理人員進(jìn)行合理的規(guī)劃和調(diào)整，創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)文明、綠色、安全的施工環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的建設(shè)健康發(fā)展。

5.4 施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)監(jiān)工應(yīng)用

在工地使用無(wú)人機(jī)，既能監(jiān)測(cè)施工質(zhì)量，又能有效地監(jiān)控施工過(guò)程中工人的工作態(tài)度和工作行為。傳統(tǒng)建筑行業(yè)的施工隊(duì)伍與技術(shù)人員組成比較復(fù)雜，受教育程度不高，整體素質(zhì)不高。因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)，由于對(duì)安全的認(rèn)識(shí)不足，會(huì)造成施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)加大。通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的作業(yè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，可以有效地增強(qiáng)作業(yè)人員的安全意識(shí)，并對(duì)其進(jìn)行規(guī)范。其重點(diǎn)包括：第一，員工穿戴的安全設(shè)備是否合理；第二，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。進(jìn)度管理包括對(duì)形象進(jìn)度的管理，也就是利用無(wú)人機(jī)的攝像功能，根據(jù)預(yù)定的時(shí)間表，對(duì)工地的建設(shè)進(jìn)行拍照，確定目前的工地形象進(jìn)度。

此外，近年來(lái)，世界范圍內(nèi)的環(huán)保問(wèn)題日益突出，而中國(guó)的環(huán)保情況卻越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致不少城市居民也深受霧霾的困擾。我國(guó)幅員遼闊，以我國(guó)大陸企業(yè)居多，近年來(lái)，在制造業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑施工等領(lǐng)域企業(yè)數(shù)量增長(zhǎng)很快，而霧霾天氣主要也是因?yàn)檫@些企業(yè)的廢氣微粒排入環(huán)境，所以，怎樣對(duì)在建筑施工環(huán)境中出現(xiàn)的灰塵進(jìn)行控制和處理一直是我們所關(guān)注的焦點(diǎn)。在建筑物中，用傳統(tǒng)的灰塵監(jiān)測(cè)設(shè)備還無(wú)法監(jiān)視整個(gè)建筑物，但現(xiàn)在用無(wú)人機(jī)航拍時(shí)，它就可以破解這個(gè)難題了，它配備環(huán)境監(jiān)控傳感器，可以對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視，通過(guò)檢測(cè)室內(nèi)空氣中的PM2.5 含量，經(jīng)過(guò)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的比較，可以判斷建筑是不是存在灰塵超標(biāo)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行有效的管理，從而實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵的控制。無(wú)人機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)能夠在任何時(shí)間、任何時(shí)間、任何時(shí)間對(duì)工地進(jìn)行全方位、全方位的監(jiān)測(cè)和管理，有利于工人按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，創(chuàng)造一個(gè)綠色、安全的施工環(huán)境。

5.5 無(wú)人機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)安全管理方面的運(yùn)用

建筑工地的安全風(fēng)險(xiǎn)很大，而且經(jīng)常是突發(fā)性的，管理者要時(shí)刻關(guān)注施工的安全狀況，以防萬(wàn)一，傳統(tǒng)的監(jiān)控手段是手工監(jiān)控，手工監(jiān)控相對(duì)靈活，但是太費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且還會(huì)增加人力成本。無(wú)人機(jī)配備的高清攝像機(jī)可以從多個(gè)角度對(duì)施工工地進(jìn)行全方位的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章、違章指揮、違反勞動(dòng)紀(jì)律的情況。而且，無(wú)人機(jī)可以拍攝到更高的位置，這是一個(gè)很難完成的任務(wù)。此外，還可以根據(jù)采集的資料，結(jié)合第三方工地管理軟件，對(duì)工地工人的作業(yè)管理、安全規(guī)范管理等進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整與優(yōu)化。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑業(yè)作為國(guó)家的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著舉足輕重的位置，但大型工程建設(shè)周期長(zhǎng)、資源消耗大，施工現(xiàn)場(chǎng)人員和設(shè)備復(fù)雜，建筑產(chǎn)品體積大，導(dǎo)致建筑企業(yè)能耗高、效率低，對(duì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。而在施工過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的運(yùn)用，不僅可以提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，節(jié)約人力和費(fèi)用，更符合建筑行業(yè)信息化、工業(yè)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)。