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［摘要］隨著計算機網絡、衛星定位及物聯網技術的快速發展，數字智能化已成為各行業未來發展趨勢。國內工程建設市場愈加開放，競爭愈加激烈，工程造價低，人口老齡化且年輕人多不愿意從事體力勞動導致勞動力成本增加，施工企業成本增高。國家鼓勵產業升級，倡導新設備、新技術、新工藝的應用，工程施工也必然要朝著數字智能化方向發展。本文通過數字智能化在工程施工中的應用介紹，為國內工程建設數字智能化提供服務和參考。

［關鍵詞］數字智能化；物聯網；衛星定位；實景三維建模；無人機；智能化工程機械

1對工程施工中數字智能化應用的理解

提到數字智能化，人們往往想到的是高精尖產業，而工程施工作為技術與實踐相結合的行業，已經走在了數字智能化的道路上。比如現已普遍應用的拌合站管理信息系統，在施工過程中依據配合比，通過物聯網對混凝土生產過程中的數據進行采集、存儲、傳輸，通過計算機軟件對數據統計及分析，實現了混凝土生產的實時監控、超標預警、超標處理、數據分析統計及圖表展示。筆者認為工程施工數字智能化是通過現代計算機網絡、衛星定位與三維建模等技術配合無人機、激光掃描儀、傳感器等監測設備通過物聯網將工程施工中各要素信息轉化為更為直觀的數據圖像信息，通過對數據圖像信息進行匯總、分析，指導施工作業人員及智能化機械設備更有效率的作業。

2工程施工中數字智能化的應用及管理

工程施工中數字智能化主要應用體現在以下幾方面：（1）利用計算機網絡、衛星定位技術、無人機及三維激光掃描儀對整個施工過程中的空間坐標、地形地貌信息等數據進行精確測量，將采集到的高精度數據利用專業軟件進行三維建模，生成為更精準、高可視化的三維圖像信息；（2）結合生成的三維圖像信息對施工場地進行科學合理規劃與布置，同時制定更為優化的施工方案；（3）利用生成的三維圖像信息及施工方案，對施工作業人員、智能化機械設備進行作業指導；（4）智能機械設備在作業的同時將實時工況信息通過物聯網傳送到后臺項目控制中心，控制中心根據收集到的數據信息進行匯總、分析，進而對施工進度實時掌控，對施工方案進行動態調整；（5）工程設備在安裝、維修及拆卸時可以利用設備的三維模型，通過虛擬現實技術實現遠程模擬培訓及操作維修指導。本文結合工程施工實際，主要對工程施工數字智能化應用中的無人機實景三維建模技術、智能化工程機械的實際應用進行介紹說明。2.1無人機實景三維建模技術及工程施工中的應用。2.1.1無人機實景三維建模介紹。無人機實景三維建模是指利用無人機搭載傾斜攝影鏡頭，應用傾斜攝影技術，在規劃好的航線內拍攝同一位置的多個不同角度、高分辨率的圖片影像，收集到較為詳細的地物側面紋理及位置信息，最后將得到的航拍數據利用Smart3D或Wish3D等三維軟件進行影像處理、多視影像匹配等一系列操作，生成高質量、高精度的實景三維模型。2.1.2無人機實景三維建模在工程施工中的應用（1）施工前期策劃階段。根據施工管段內地理位置坐標信息設定無人機航線，通過掛載傾斜攝影鏡頭的無人機對管段內進行全部覆蓋拍攝，運用三維軟件（Smart3D或Wish3D）對圖像進行處理，生成整個工程管段內的實景3D立體圖，對重要建筑、關鍵工程位置等生成實景三維模型（見圖1）。工程管理人員通過生成的實景三維模型可以直觀、清楚地看到管段內的地形地貌，可以直接在三維模型上測量材料及土石方轉運距離；也可以通過Wish3DEarth軟件把生成的三維實景模型疊加到衛星影像上，通過二三維結合查看周邊環境，尋找最近的砂石等地材來源；最后在項目選址策劃時，可以合理避開當地居民生活區及水源地，避免了對周圍環境的影響和干擾。綜上，通過無人機實景三維建模在工程施工前期可以做到更加合理的策劃施工場地大臨設施選址，如施工便道、混凝土攪拌站、材料加工堆放場、棄土場等；結合工況以及智能化工程機械工作能力計算得出最高效的施工方案，科學規劃運距，減少了運輸距離以及土方倒運量，節約成本的同時也減少了運輸設備的尾氣排放量。（2）施工過程中的應用。在工程施工過程中，可通過無人機拍攝生成實景三維建模，進行數字化的溝通和向上級單位報告。通過監測對比不同時間構建的三維模型，能夠準確、直觀地看出工程進度，合理調整施工生產。對于土石方施工來說，利用無人機拍攝生成實景三維模型，一方面可以將計算出的土石方施工方案傳輸到智能化工程機械進行指導施工作業；另一方面能直接在實景模型上進行土石方量的核算，確保了土石方量核算的準確性；最后還可以對高邊坡、地質災害易發區域進行定時的安全監測及應急呼應。（3）施工后期應用。隨著國家倡導智慧城市、智能建筑，以后工程竣工驗收除了工程實體外還要有工程實體的數字化影像信息資料。而作為工程建設的施工方，可以將從施工初期到竣工利用無人機進行的實景三維建模移交給業主單位，作為工程運營后管理以及檢測、維修的數字化資料使用。2.2智能化工程機械在工程施工中的應用。2.2.1智能化工程機械的介紹。隨著工業4.0到來，工程機械行業也迎來了“新四化”：電動化、網聯化、智能化、共享化，而智能化則是工程機械行業未來發展的重中之重。智能化工程機械指的是在工程機械中安裝傳感器、處理器、信號接收器。等配件，使工程機械與衛星定位、衛星導航技術相結合，以互聯網大數據、智能機械操作和智能監控識別方法為中心，實現對工程機械智能控制。2.2.2智能化工程機械在施工中的具體應用（1）樁基施工中智能化工程機械的應用。在工程施工中，地基處理需要用到的樁基工程機械主要有CFG樁機、碎石樁機、靜力壓樁機，本文主要就軟基處理中常用的CFG樁機的智能化升級后的使用進行說明。智能CFG樁機是在原有CFG樁機上加裝傾角傳感器、電流傳感器、磁式編碼器、定位定向天線、高精度定位定向終端，以實現采集CFG樁機在施工過程中的各項原始數據。通過對數據進行處理后可以得到厘米級精度的樁位信息、垂直度偏差值、鉆進深度值、提鉆速率、鉆進電流值、灌漿量等關鍵數據。數據將實時顯示在車載終端上，指導設備操作手精確施工，提高成樁合格率，保障設備操作手24h高效工作，提高生產效率；業主、監理、施工方均可以接入后臺WEB系統或使用手機APP，及時跟蹤施工過程及任務完成情況。相比傳統CFG樁機，經過智能化升級改造的CFG樁機在工程施工中具有以下優勢：①通過高精度衛星定位技術，在車載顯示終端的引導下，樁機操作員可以快速準確定位樁點位置，不需要提前放樣與畫線，縮減人力成本與時間，提高了施工效率；②由車載終端實時定位，可以克服場地松軟時樁機行走引起的樁位偏差與防線錯誤引起的人為偏差；③可以實時監控鉆桿垂直度偏差值、鉆進深度值、提鉆速率、鉆進電流值、灌漿量等關鍵數據值，保證施工質量，防止偷工減料；④樁機作業狀況通過物聯網實時傳送到后臺控制中心，可以隨時遠程查看樁機位置、工作狀況、施工成果及質量；⑤能自動進行項目施工信息統計，自動生成施工記錄表、竣工圖以及施工統計信息。2.3工程施工中數字智能化的管理。在工程施工中，將無人機三維建模、智能化工程機械系統與拌合站管理系統、渣土車運料管理系統相結合，通過物聯網、云平臺利用全衛星定位技術、地理信息分析技術、計算機網絡可以實現整個工程施工的數字智能化管理。

3工程施工中數字智能化應用存在的問題

將數字智能化應用到工程施工中優勢明顯，比如可以減少勞動力投入，提升人員及機械設備的作業效率，提高工程實體質量，但實際使用中仍存在以下幾點需要改進：（1）數字智能化系統作為新生事物，對使用者個人能力素質有一定的要求，而工程施工方員工素質能力參差不齊，實用主義、經驗主義會導致對數字智能化的應用推廣產生一定的抵觸排斥心理；（2）智能化工程機械多為工程機械出廠后另一智能配件、系統生產廠家再加裝自己的產品，導致工程機械與智能配件、系統的融合性不佳，在實際使用中出現問題；（3）國內研發工程智能數字化產品的廠家偏少，市場競爭不足，導致產品價格偏高。

4結束語

任何新生事物在發展初期都會有各種不足。數字智能化作為未來各行業發展的必然趨勢，工程施工方只有積極參與其中，提升員工個人素質能力，同數字智能化供方在實際應用中一起發現、解決問題，不斷優化產品性能，才能不被時代的浪潮淘汰。同時，我們也堅信，隨著“中國制造2025”以及對內、外制度的繼續深化改革，工程施工中所用到數字智能化的產品將愈加豐富，成本也將大幅降低。

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作者:李杰 單位:中鐵二局第五工程有限公司