智能技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用

李雄暉

（廣州智科投資開發(fā)有限公司 廣州 510700）

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，建筑施工行業(yè)正在經(jīng)歷快速的轉(zhuǎn)型升級，逐漸向綠色化、數(shù)字化、信息化和智能化的方向發(fā)展［1］。建筑施工管理作為一個復雜而龐大的系統(tǒng)，存在復雜性高、不確定性高、溝通與協(xié)作困難等突出問題，為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，建筑施工管理可以借助智能技術(shù)來提高效率和質(zhì)量。智能化設(shè)備、施工模擬等技術(shù)，可以實現(xiàn)建設(shè)項目精細管理、科學決策的水平［2］。智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能維護管理系統(tǒng)等技術(shù)可以實現(xiàn)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和預警，在安全風險識別、資源優(yōu)化和成本控制等方面發(fā)揮重要作用［3-6］，人工智能技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于建筑工程項目的各個階段中［7］，展現(xiàn)出高效、智能、輔助決策等優(yōu)勢［8］，無線智能監(jiān)測技術(shù)在廣州某高支模工程中也被證實是可靠的［9］。

1 智能維護管理系統(tǒng)在建筑設(shè)備維護中的應(yīng)用

智能維護管理系統(tǒng)是利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能等技術(shù)手段，對建筑設(shè)備進行實時監(jiān)測、預測性維護和故障診斷的系統(tǒng)。它可以幫助建筑施工管理者提高設(shè)備的可靠性、延長設(shè)備壽命并降低維修成本。本文提出幾個智能維護管理系統(tǒng)在建筑設(shè)備維護中的典型應(yīng)用。

1.1 設(shè)備遠程監(jiān)控與維修

通過智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)對建筑設(shè)備的遠程監(jiān)控和狀態(tài)實時反饋。例如，在空調(diào)系統(tǒng)中安裝溫度傳感器和濕度傳感器，可以實時監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，并通過智能維護管理系統(tǒng)發(fā)送報警信息，提醒運維人員進行相應(yīng)處理。此外，結(jié)合視頻監(jiān)控技術(shù)，還可以遠程觀察設(shè)備運行情況，并進行遠程操作和故障排除。

1.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的預防性維護

智能維護管理系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，對建筑設(shè)備進行數(shù)據(jù)挖掘和分析，實現(xiàn)預測性維護。例如，在電梯系統(tǒng)中，通過分析電梯運行數(shù)據(jù)、故障記錄和維修歷史等信息，可以建立預測模型，并提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障跡象。這樣可以及時進行維護，避免設(shè)備故障對施工進度和安全造成影響。

1.3 資源優(yōu)化和成本控制

智能維護管理系統(tǒng)可以通過對建筑設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進行分析，幫助管理者優(yōu)化資源配置并降低成本。例如，在照明系統(tǒng)中，通過監(jiān)測燈具的亮度、功耗和壽命等指標，可以實現(xiàn)智能調(diào)光和自動節(jié)能。此外，還可以根據(jù)設(shè)備使用情況制定合理的保養(yǎng)計劃，延長設(shè)備壽命并減少維修頻率。

1.4 案例分析與效果評估

智能維護管理系統(tǒng)在建筑設(shè)備維護中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著效果。例如，在某大型商業(yè)建筑項目中，引入智能維護管理系統(tǒng)對空調(diào)系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控和故障預警，成功避免了多次由于未及時處理而導致的停機事件，并且減少了維修成本。另外，在某辦公樓的電梯維護中，通過智能維護管理系統(tǒng)實現(xiàn)預測性維護，大幅度降低了電梯故障率，提高了用戶滿意度。

綜上所述，智能維護管理系統(tǒng)在建筑設(shè)備維護中發(fā)揮著重要作用。通過設(shè)備遠程監(jiān)控與維修、數(shù)據(jù)驅(qū)動的預防性維護、資源優(yōu)化和成本控制等手段，智能維護管理系統(tǒng)可以提高建筑設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，延長設(shè)備壽命，并降低維修成本。然而，在應(yīng)用過程中仍然存在一些挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)安全與隱私保護、技術(shù)集成和人員培訓等。

為了克服這些挑戰(zhàn)，建筑施工管理者可以采取以下措施：

⑴數(shù)據(jù)安全與隱私保護：建立合理的數(shù)據(jù)加密和權(quán)限管理機制，確保設(shè)備運行數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

⑵技術(shù)集成：選擇適合自身需求的智能維護管理系統(tǒng)，并確保其與現(xiàn)有設(shè)備和系統(tǒng)的良好集成。

⑶人員培訓：對相關(guān)人員進行培訓，使其熟悉智能維護管理系統(tǒng)的操作和應(yīng)用，并提供必要的技術(shù)支持。

總之，智能維護管理系統(tǒng)在建筑設(shè)備維護中具有廣泛的應(yīng)用前景（見圖1）。通過遠程監(jiān)控、預測性維護、資源優(yōu)化和成本控制等手段，可以提高設(shè)備可靠性、延長壽命并降低運營成本。然而，在應(yīng)用過程中需要充分考慮數(shù)據(jù)安全、技術(shù)集成和人員培訓等因素，以確保系統(tǒng)的有效運行和管理。

圖1 智慧工地系統(tǒng)Fig.1 Intelligent Construction Site System

2 智能監(jiān)控系統(tǒng)在建筑施工中的應(yīng)用案例

在建筑施工管理中，智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的成果。通過傳感器、實時數(shù)據(jù)采集與分析以及預警與風險管理等技術(shù)手段，智能監(jiān)控系統(tǒng)為建筑施工提供了精準、高效的監(jiān)測和管理。下面將介紹幾個智能監(jiān)控系統(tǒng)在建筑施工中的典型應(yīng)用案例。

2.1 傳感器與監(jiān)測設(shè)備

智能監(jiān)控系統(tǒng)通過部署各種傳感器和監(jiān)測設(shè)備來實現(xiàn)對建筑施工過程的全方位、多維度的監(jiān)測。例如，在混凝土澆筑過程中，可以使用溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器等來實時檢測混凝土的硬化過程，并通過數(shù)據(jù)分析判斷是否需要進行后續(xù)處理或調(diào)整；高支模高支模監(jiān)測無線傳輸+雙端報警可通過傳感器實時監(jiān)控施工狀況，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，保障塔吊安全運行（見圖2）。

圖2 高支模監(jiān)測無線傳輸及雙端報警系統(tǒng)Fig.2 High Formwork Monitoring System Wireless Transmission and Dual End Alarm System

2.2 實時數(shù)據(jù)采集與分析

智能監(jiān)控系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，實現(xiàn)對建筑施工現(xiàn)場各項數(shù)據(jù)的實時采集和分析。例如，通過攝像頭和圖像識別技術(shù)，可以對施工現(xiàn)場的人員流動、材料運輸?shù)冗M行實時監(jiān)控，并生成相關(guān)數(shù)據(jù)報告。同時，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析算法，可以從海量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，為決策提供支持。這些數(shù)據(jù)不僅有助于及時發(fā)現(xiàn)問題和風險，還能為后續(xù)項目提供寶貴的經(jīng)驗教訓。

2.3 預警與風險管理

智能監(jiān)控系統(tǒng)可以通過預警功能幫助建筑施工管理者及時發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對潛在的安全風險。例如，在高層建筑施工中，借助傾斜傳感器、振動傳感器和位移傳感器等設(shè)備，可以實時監(jiān)測建筑物的變形情況，并發(fā)出預警信號以避免可能的倒塌事故；塔吊安全運行監(jiān)管可以通過采集系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)塔吊運行隱患保證塔吊安全穩(wěn)定運行并實現(xiàn)塔吊工效分析，有利于及時調(diào)整生產(chǎn)部署，合理分配生產(chǎn)資源；在危險區(qū)域部署煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞯仍O(shè)備，則能夠快速檢測到火災隱患，并采取相應(yīng)措施（見圖3）。

圖3 塔吊安全運行監(jiān)管系統(tǒng)Fig.3 Tower Crane Safety Operation Supervision System

2.4 案例分析與效果評估

通過對智能監(jiān)控系統(tǒng)在建筑施工中的案例進行分析和評估，我們可以看到其帶來的顯著效果。例如，某學校綜合建設(shè)項目，包含教學樓、圖書館、體育館、宿舍樓、食堂等多個單體，既有大面積地下室，又有地上部分的大跨度轉(zhuǎn)換、鋼結(jié)構(gòu)連廊等，項目結(jié)構(gòu)復雜，工期緊張；為保證項目順利、安全，高效，經(jīng)濟進行，該項目采用了智慧工地管理系統(tǒng)，包括：智慧工地平臺、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)、塔吊運行監(jiān)控系統(tǒng)、高支模監(jiān)測系統(tǒng)、大體積混凝土溫度監(jiān)測、揚塵、噪聲監(jiān)測及降塵聯(lián)動系統(tǒng)、AI 視頻監(jiān)控系統(tǒng)+勞務(wù)雙防管理系統(tǒng)、5G 全景AI 側(cè)距現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)等。利用物聯(lián)網(wǎng)、BIM、大數(shù)據(jù)、AI 等核心技術(shù)，實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、自動進行風險識別，為項目管理提供科學的解決方案輔助決策，為項目提供生產(chǎn)提效、成本節(jié)約、風險可控的智能化解決方案：共計識別出風險點282個，其中重大風險9 個、較大風險91 個、一般風險93個、低風險89 個，項目上均對各風險制定相應(yīng)的管控措施，制定排查責任人，落實排查計劃，有效加強項目現(xiàn)場安全隱患監(jiān)管；共排查出132 條隱患，已閉合整改132條，隱患整改閉合率為100%，整改情況表現(xiàn)良好，并在系統(tǒng)進行監(jiān)督落實隱患發(fā)現(xiàn)-整改-復查全流程閉環(huán)管理，如圖4所示。

圖4 智慧工地安全管理系統(tǒng)成果Fig.4 Intelligent Construction Site Safety Management System Results

智能監(jiān)控系統(tǒng)在建筑施工管理中發(fā)揮著重要作用。通過傳感器與監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用、實時數(shù)據(jù)采集與分析以及預警與風險管理等手段，智能監(jiān)控系統(tǒng)為建筑施工提供了準確、高效的監(jiān)測和管理。然而，在應(yīng)用過程中仍然存在一些挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)隱私和安全性問題、技術(shù)集成和人員培訓等。因此，進一步研究和解決這些挑戰(zhàn)是推動智能技術(shù)在建筑施工管理中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

3 智能技術(shù)應(yīng)用中的挑戰(zhàn)與解決方案

3.1 數(shù)據(jù)安全與隱私保護

在智能技術(shù)應(yīng)用中，設(shè)備運行數(shù)據(jù)的安全性和隱私性是一個重要的挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，可以采取以下解決方案：

⑴引入加密技術(shù)：對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的安全性。

⑵建立權(quán)限管理機制：限制對敏感數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，并確保僅授權(quán)人員才能獲取相關(guān)信息。

⑶嚴格遵守法律法規(guī)：根據(jù)當?shù)胤煞ㄒ?guī)要求，對個人隱私進行合規(guī)處理。

3.2 技術(shù)集成與互操作性

在建筑施工管理中，存在多種不同類型的設(shè)備和系統(tǒng)，使得技術(shù)集成成為一個挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，可以采取以下解決方案：

⑴選擇開放標準和協(xié)議：選擇符合開放標準和協(xié)議的智能技術(shù)產(chǎn)品，以便實現(xiàn)不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。

⑵推動平臺化建設(shè)：通過構(gòu)建統(tǒng)一的平臺或接口，實現(xiàn)各種設(shè)備和系統(tǒng)的集成與交互。這樣可以提高系統(tǒng)整體效能，并降低技術(shù)集成的難度。

3.3 人員培訓和接受度

智能技術(shù)應(yīng)用需要相關(guān)人員具備一定的技術(shù)和操作知識，但在實際應(yīng)用中，可能存在人員培訓和接受度不足的問題。為了解決這個問題，可以采取以下解決方案：

⑴提供培訓與教育資源：向相關(guān)人員提供培訓與教育資源，使其熟悉智能技術(shù)的操作和應(yīng)用，并提供必要的技術(shù)支持。

⑵強調(diào)用戶體驗：設(shè)計簡潔易用的界面，并提供友好的用戶體驗，以便降低使用門檻并增加接受度。

⑶建立反饋機制：建立反饋渠道，鼓勵用戶提出問題和改進建議，及時解決用戶遇到的困難。

3.4 技術(shù)可靠性與穩(wěn)定性

智能技術(shù)在建筑施工管理中發(fā)揮著重要作用，因此其可靠性和穩(wěn)定性是關(guān)鍵。為了解決這個問題，可以采取以下解決方案：

⑴選擇可靠的供應(yīng)商和產(chǎn)品：選擇經(jīng)過驗證且有良好口碑的供應(yīng)商和產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

⑵進行充分測試和驗證：在實際應(yīng)用之前，進行充分的測試和驗證，以發(fā)現(xiàn)潛在問題并及時修復。

⑶建立維護與更新機制：建立定期維護和更新機制，及時處理系統(tǒng)漏洞和提供新功能的更新。

綜上所述，智能技術(shù)應(yīng)用中存在數(shù)據(jù)安全與隱私保護、技術(shù)集成與互操作性、人員培訓和接受度以及技術(shù)可靠性與穩(wěn)定性等挑戰(zhàn)。通過引入加密技術(shù)、建立權(quán)限管理機制、選擇開放標準和協(xié)議、提供培訓教育資源、強調(diào)用戶體驗等解決方案，可以有效應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，并推動智能技術(shù)在建筑施工管理中的廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)論

通過對智能技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用進行研究，可以看到智能監(jiān)控系統(tǒng)和智能維護管理系統(tǒng)等技術(shù)為建筑施工帶來了諸多優(yōu)勢。然而，仍然需要解決數(shù)據(jù)隱私和安全性、技術(shù)集成以及人員培訓等挑戰(zhàn)。為了進一步推動智能技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用，需要加強研究和合作，尋求解決方案，并不斷提升人員素質(zhì)和技術(shù)水平。