建筑施工智能化现状与展望

发表时间:2021/6/17   来源:《工程建设标准化》2021年2月第4期   作者:廖建武
[导读] 目前,建筑业作为支柱产业,需要承担更重要的社会责任。
        廖建武
        33012719821115**** 浙江省杭州市310000
        摘要:目前,建筑业作为支柱产业,需要承担更重要的社会责任。我国老龄化问题日益严重,智能建筑建设是解决这一问题的根本途径。摘要:总结了目前智能建筑建设的应用,对智能建筑建设可能引发的一些问题进行了深入分析,并针对智能建筑建设引发的问题提出了相关建议,展望了智能建筑建设的发展方向。智能建筑建设将带来巨大变化,也面临挑战。
        关键词:人工智能; 5G; 机器人; 3D 打印; 建筑施工
        引言
        目前,随着国民经济的快速发展,各种信息技术和智能应用已经在社会各行各业得到普及,建筑业的智能化必将成为未来建筑业的重要发展趋势。随着人们生活水平的不断提高,对建筑工程的质量水平提出了更高的要求,这与目前建筑的智能化施工管理水平有着非常重要的联系。
        1智能建筑建设概述
        人工智能提出于1956年,涉及计算机科学、控制论、信息论、神经心理学、哲学、语言学等学科,是一门综合性边缘学科。目前人工智能已经进入大数据驱动的深度神经网络阶段,不再需要构造很多规则和数据。深度学习可以从标记的海量数据中学习一些规则和特征。根据人工智能技术的发展轨迹,建筑施工智能分为感知、替代和智慧三个阶段。
        第一阶段是感知设备的运行和施工人员的行为,有助于提升施工人员的技能;
        第二阶段是AI部分代替人,完成人类无法完成且风险较大的工作。置换严格在人类生产的框架内实施;
        第三阶段是智慧阶段,借助类AI的人的思维能力,通过部分造脑来指导和管理,具有自我进化能力。
        2智能建筑建设的现状
        目前,人工智能已经广泛应用于建筑行业的各个领域,如建筑规划与结构、建筑工程管理、水、电、空气加热、建筑材料等。人工智能广泛应用于建筑施工的各个方面,包括施工前和AI图纸审核;借助人工智能,采用精确的计算和决策辅助,提前制定优化的工程进度计划,设计成本、空间、人力、设备和材料,设置不可预见的问题,根据问题调整相应的施工进度,制定多种方案指导实际施工。在建筑施工过程中,智能化主要包括以下三个方面:
        2.1 5G智能建筑工地
        第五代移动通信(5G)具有高速、宽带、低时延、高可靠性的特点,已应用于整个施工过程,弥补了施工管理中的不足,有效减少了施工现场安全事故的发生。5G的关键技术“移动边缘计算(MEC)”,就是利用无线接入网络,提供附近用户需要的服务,加速网络中内容、服务、应用的快速下载,让消费者享受不间断的高质量网络。由于川通施工现场使用的是1080p摄像头,一天流量约50G,每月费用上万元,但MEC可以做到“0”流量,提高检查工作效率。要有效提高施工现场危险区域的管理,一方面要识别容易对施工现场造成严重后果的危险区域,进行分级管理控制;另一方面,结合信息技术,对进入或即将进入危险区域的建筑工人进行实时警告。将传统的施工管理模式与智能物联网技术相结合,部署在现场的传感器、激光雷达、高清摄像机、GPS等设备采集的数据通过数据服务控制子系统返回指挥中心。通过分析、预警、响应和处理,项目管理人员对目标、资金成本、进度、质量安全和风险有一个直观、全面的了解,并做出决策分析。
        2.2建筑3D打印
        建筑3D打印技术提出于2004年。这项技术利用分层堆积的原理,利用工业机器人一层一层重复铺设材料,建造自由形态的建筑。3D打印设备由一台巨型3D挤出机组成。与传统的施工方法相比,三维打印施工技术降低了材料、劳动力、设备和制造成本,实现了一体化设计和成型。3D打印可以严格按照设计要求随意设计墙体结构。它具有工期短、材料成本低、墙体自重轻、噪音低、无粉尘等优点,可显著提高建筑效率,缩短工期,实现节能减排。项目前方3D打印建筑主要用于打印建筑的墙面,仅适用于应急建筑和临时建筑。
        2.3建筑机器人
        建筑机器人的研究起源于日本。日本清水公司于1982年开发的耐火喷涂机器人被认为是第一个建筑机器人。同一家公司的多功能行走车,可以对混凝土地板表面进行打磨光滑,自动避开墙壁和立柱。1994年德国制造了砌墙机器人,1996年制造了混凝土施工机器人。2014年,新加坡研发出地砖铺设机器人。

建筑机器人的研究在我国起步较晚,但在政府、高校、科研院所和企业的共同努力下发展迅速。高度智能的机器人可以轻松渗透到建筑行业的各种恶劣环境中,如铺设钢筋混凝土预制板、外墙挂石等笨重危险的建筑。机器人是可编程硬件,其优点是高强度、高效率、误差率小等。可以实现施工现场零伤害、高标准、高效益,从根本上解决房屋安全和质量问题,显著提高劳动生产率,节约成本。
        3智能建筑建设的问题与展望
        3.1智能建筑建设引发的问题
        3.1.1劳动服务的就业
        人工智能代替人类参与建筑施工,会让一些人失去介入施工过程的机会。原本由人类完成的工作会由机器来完成,大数据分析后再做决定。传统建筑工人的身份已经改变。有些人成了帮助优化人工智能的培训师和交互设计师,有些人则因为无法适应新的工作而被迫失业。智能建筑引发的失业问题是影响社会稳定的重要因素。
        3.1.2思维模式问题
        人工智能应用于建筑施工的各个方面。建筑工人无条件相信系统的判断和决策,不愿意动脑,失去发现问题和解决问题的能力,缺乏敏感性和创造性,不愿意承担责任,过分依赖机器。就像过分依赖计算器的学生一样,他们的主动思维能力和计算能力会明显下降。过度依赖网络的学生,写作想象力会有显著下降。
        3.1.3环境保护问题
        发展低碳环保是建筑施工的智能化基础。建筑3D打印使用的材料主要是高级水泥和玻璃纤维,而玻璃纤维对人体呼吸系统有害,高级水泥难以回收,强度等性能不达标。
        3.2智能建筑建设展望
        3.2.1综合人才的培养
        智能机器人虽然不受外界影响,可以不间断、无差错地工作,但需要在人工设定的框架内工作。只有程序准确,机器才会不出错。如果机器出错,那就是大错特错,会造成不可预知的后果。人是解决这个问题的根本。广大施工人员必须正确认识人工智能技术的重要性,积极改变自己的思想认识和工作理念,有针对性地参与人工智能技术的学习和实践。要从根本上改变人类的知识结构,在全社会的儿童、中小学普及人工智能教育,提高公众对人工智能的认识。
        3.2.2人工智能的自主研发能力
        推动人工智能技术的发展,需要夯实基础,坚持自主研发路线,牢牢把握自己手中的自主权。只有政府主导,企业跟进,企业和学校合作,才能在全球竞争的人工智能竞争中突破重围,没有任何禁锢。在政府的支持下,加大科研支持力度和力度,鼓励更多的专业人士从事智能建筑技术的创新研究,实现我国智能建筑技术的独立,在世界上处于领先地位。
        3.2.3智能建筑的推广
        目前我国建筑行业的建筑施工智能化普及程度不高,智能化并没有应用到所有的建筑工程中,智能化并没有贯穿建筑施工的各个环节,各个环节之间也没有有效的协调沟通机制,影响了智能化的效率。智能建筑建设是未来建筑业信息化发展的重要方向,其推广需要国家政策、行业标准等方面的监管。要实现整体性,必须在建筑施工的各个环节之间建立有效的协调机制。
        结论
        智能建筑建设前景广阔,是解决人力资源短缺、建设节约型社会、实现人与自然和谐发展的必然选择。传统工地与智能化的融合不是一蹴而就的。它需要面对和克服人员、材料、技术标准、质量监督和控制等方面的困难。要从根本上改变传统建筑行业,还有很长的路要走,需要全社会的共同努力。
        参考文献:
        [1]田成诗,耿佳,王丽华.建筑业在我国经济中的支撑作用及趋势展望[J].建筑经济,2016,37( 1) : 10-15.
        [2]郭红领,于言滔,刘文平,等.BIM 和 RFID 在施工安全 管理中的集成应用研究[J].工程管理学报,2014,( 4) : 87-92.
        [3]张婧,沈良峰,张微巍,朱安娜. 老龄化视角下我国传 统建筑行业转型升级发展研究[J]. 价值工程,2020,39( 21) : 81-83.
        [4]袁蓉生.向智能建造转型[J].施工企业管理,2020, ( 11) : 56-58.
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