物联网在建筑行业中的应用

建筑业正在将实时信息引入已有数百年历史的流程中。物联网(IoT)设备和传感器正在以一种比以前想象的更经济、高效和有效的方式收集工作现场数据。

也许你听说过物联网(IoT)在改变行业、自动化流程和提高投资回报率方面的力量。没有哪个行业比建筑行业更需要变革,物联网有潜力提高生产率、现场安全性和运营效率。通过部署低功耗传感器,管理人员可以实时提高项目从规划到施工,甚至施工后的运营阶段的现场可见性。

虽然建筑业的变化速度很慢,但采用技术成功解决工作场所常见问题和简化流程的建筑公司正受益于提高效率和改善对行业日益增长的需求的响应能力。生产率下降、利润率下降、进度超支增多和竞争加剧是建筑公司应考虑采用物联网技术和数字化的一些明显原因。数据现在已成为企业的重要资产,而明智的决策只能由数据驱动。

一般来说,生产力、维护和安全性是建筑行业采用物联网的主要驱动因素。

生产率

建筑行业受期限和目标的制约,必须避免积压,因为积压会导致预算增加。物联网可以提高准备水平和效率,从而提高生产力。物联网使人们的繁琐工作减少了,相反,他们分配了更多的时间与项目所有者以及彼此之间进行互动,从而产生了新的想法来改善项目交付和客户满意度。

施工需要充足的材料供应,以确保项目的顺利进行。但是,由于人为错误造成的调度不畅,经常会在现场延迟提供材料。通过物联网,供应单元装有合适的传感器,可以自动确定数量并自动下单或发出警报。

维护

如果不积极管理,电力和燃料消耗将导致浪费,这将影响项目的总体成本。通过实时信息的可用性,可以了解每项资产的状态,安排维护停机或加油,并关闭闲置设备。此外,现场传感器有助于防止问题的发生,从而减少了保修要求,帮助企业提高利润并保持客户满意。除了减少库存的通知外,传感器还可用于监测材料状况,如物品/环境的温度或湿度的适宜性、处理问题、损坏和过期。设备供应商必须从仅仅作为供应商发展为不断监视和维护设备的合作伙伴,让客户专注于他们的核心业务。

安全保障

建筑工地遇到的一些最大的挑战是盗窃和安全。人力安全人员不足以适当地监控一个巨大的站点。使用物联网标签,任何材料或物品失窃都很容易解决,因为这些传感器将通知材料或物品的当前位置。再也没有必要派人去检查所有的东西了。

物联网允许创建数字实时工作现场地图以及与工程相关的最新风险,并在接近任何风险或进入危险环境时通知每个工人。例如,监测封闭空间内的空气质量对工作场所安全至关重要。物联网技术不仅可以防止员工暴露在危险环境中,还可以在危险情况发生之前或发生时检测到这些情况。借助实时物联网数据,员工可以更好地预测工作现场问题,并防止可能导致安全事故和时间浪费的情况。

长时间操作设备和机械可能导致工人感到疲劳,进而影响他们的注意力和生产力。物联网使人们能够监测异常脉搏率、海拔高度和用户位置等遇险迹象。

以下是一些物联网技术的摘要,这些技术正在改善施工现场的成果。

无人机和自动驾驶车辆

无人驾驶飞行器(UAV)和自动驾驶车辆越来越受欢迎。通过无人机,可以很容易地对跨越巨大空间的大型建筑项目进行监控。此外,正在各种项目中测试自动倾卸卡车和挖掘机,以限制人的生命暴露在不安全的工作环境中。例如,自动TMA卡车、沃尔沃卡车、小松智能建筑。人工跟踪施工现场关键设备的状况和位置非常耗时,而且容易出现人为错误。在这些关键资产上安装跟踪器给施工/项目经理带来了极大的便利。物联网设备跟踪允许建筑公司管理利用率,控制成本,并做出更明智的设备决策。

使用无人机收集作业现场的准确勘测图和航拍图像,以及远程跟踪进度,可以节省项目的时间和成本。此外,航拍图像可以为项目经理提供项目的不同视角,并帮助发现潜在的问题,这些问题在地面上可能并不明显。

实时跟踪和基于云的数据集可帮助建筑公司减少盗窃,提高生产率并控制使用成本。启用物联网的解决方案的优点在于,即使是规模最小的公司和短期项目,也都发现智能无线系统是一种经济高效的选择。

虽然机器人在施工现场还不常见,但砌砖机器人已经过测试,例如 Fastbrick机器人技术。

混凝土养护

另一个震动建筑业的令人兴奋的趋势涉及物联网在混凝土养护中的应用。在这里,传感器在浇筑过程中嵌入混凝土中,它们实时跟踪混凝土的养护情况,从而使施工经理能够监控和计划他们的进度计划。准确的现场混凝土抗压强度估算为优化关键施工作业提供了机会,如模板拆除时间、桥梁/道路通车、预应力锚索张拉时间和混凝土配合比设计优化。施工过程中的主要问题之一是劳动力和模板成本的管理。了解混凝土的成熟度可以决定盈利和亏损,因为它允许模板的调度和循环以及劳动力的优化。Sensohive Maturix、Doka Concrote和Giatec SmartRock是IoT在混凝土养护中的一些实现。

ReadyMix供应商、水泥制造商、咨询工程师和混凝土测试实验室也可以依靠这种物联网技术来增强服务交付。

废物管理和结构健康监测

废物管理是现代建筑工地的一个重要考虑因素,尤其是现在人们越来越关注施工过程中的碳排放。在工作现场立即清理垃圾,以腾出空间和减少危险也是至关重要的。必须在一定时间内监控并清除垃圾。还必须实施适当的废物处理方法。现在,通过物联网跟踪器,以一种经济有效的方式监控废物处理箱或车辆。未能妥善处理废物可能导致政府对承包商的处罚。物联网还用于结构健康监测,以检测施工期间和施工后关键建筑构件和土木结构的振动、裂缝和状况。

可穿戴设备

物联网使可穿戴设备变得智能。在任何机器或物体上安装传感器以通过连接监控性能水平、操作条件、物理状态或其他数据的能力是物联网的驱动因素。当无生命的物体可以连接到互联网时,它们就可以启用新的功能。可穿戴设备是任何可以戴在身上通过连接向用户提供附加信息的物品。可穿戴设备的一个例子是智能眼镜上提供的平视显示器,它连接了增强现实(AR)、虚拟现实(VR)和混合现实(MR)技术,如谷歌眼镜(Google Glass)、微软全息镜头(Microsoft HoloLens)。这些技术目前正在应用于规划和建模。智能眼镜可以用来模拟一个完整的套房地板,里面有所有的家具。这个模型可以一层一层地剥开,以研究和规划墙后复杂的工作。客户还可以使用智能眼镜进行销售,这样消费者就可以身临其境地看到他们新建筑的感觉和外观。员工还可以在工作现场内外获得授权,因为通过连接的智能眼镜,他们可以在执行特定任务时查看工作说明,从而可能提高他们的绩效。其他可穿戴技术包括DAQRI智能头盔、SolePower工作靴和Case的SiteWatch。

BIM优化和数字孪生Digital Twins

信息请求和变更单是建筑行业的标准要求。机器学习就像一个智能助手,可以仔细检查大量数据,并向项目经理警告需要注意的关键事项。建筑信息模型(BIM)可以通过生成设计进行优化,使用适当的功能预测成本超支,通过识别工作现场的最大风险因素来减轻风险,将强化学习应用于项目规划、自主和半自主车辆来优化,劳动力配置优化、场外施工和后期施工。

来自IoT传感器的恒定实时数据流与来自其他项目的历史数据相结合,不仅可以用于监视当前工作现场,还可以提供不断增长的数据集,可与机器学习一起使用以进行预测性分析, 使施工更加智能。

光学字符识别(OCR)技术可用于快速搜索图形,并将文档和图像转换为可编辑和可搜索的数据。通过数据分析,可以使用数据更好、更快地工作,并潜在地改变流程。分析可以专注于更好地理解物联网数据,帮助获得关于工作如何完成、在何处以及如何改进的新见解。这些见解成为组织内新的算法和方法,使现场工作人员能够以简单实用的方式优化性能。例如:SmartVid, Egnyte, Dodge Data and Analytics和PCL构建。

BIM加上现场传感器等于数字孪生。对于建筑而言,使用数字孪生系统意味着始终可以访问竣工模型和设计模型,这些模型会不断实时同步。这使得公司能够根据4D BIM模型中的时间表持续监控进度。数字孪生体本质上是一个现实世界中的物体和它的数字表示之间的联系,它使用传感器的数据不断更新。所有数据都来自位于物理对象上的传感器;这些数据用于建立虚拟对象的表示。数字表示随后用于可视化、建模、分析、仿真和进一步规划。数字孪生技术在建筑中的应用包括自动化进度监控、资源规划、物流、安全监控、质量评估和设备优化。

从BIM模型过渡到数字模型是真正价值的来源,确保通过传感器将实时数据整合到模型中,创建真实世界的模拟。

总结

尽管有大量失业的预测,物联网的采用不太可能取代建筑中的人力因素。相反,它将改变该行业的商业模式,减少昂贵的错误,减少现场伤害,使建筑运营更加高效。建筑公司引进技术的最佳方法是根据其独特需求,根据物联网能够产生最直接影响的领域,对投资进行优先排序。

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