BIM、AR等輔助技術在建筑工程機械自動化中的開發與應用研究

孔艷梅

（山東雄獅建筑裝飾股份有限公司，山東 滕州 277599）

機械自動化技術能夠推動建筑工程產業發展，BIM、AR等輔助技術會根據不同機械特性，融入到建筑工程開展的各個環節當中。BIM、AR等輔助技術內容龐雜，就當前建筑工程開展實際情況進行分析，需要合理并且運用到建筑工程當中。BIM、AR等輔助技術的應用能夠使機械自動化效果更為突出，避免人員傷亡情況的發生，為建筑工程帶來更高的經濟效益。

1 建筑工程機械自動化應用與存在的問題

（1）建筑工程機械自動化應用。隨著科學技術水平的逐步提升，建筑企業逐步構建了自動化生產模式，完成了機械自動化的轉變，但是不同企業的自動化程度有著明確的不同，這也表明了我國建筑企業的機械自動化程度還處于初期

階段，在客觀上還存在發展空間。集成化和智能化是機械自動化技術的主要方面，其根本的目的就是為了能夠提升企業的機械生產效率，通過人工智能技術等發揮集成和智能功能。機械自動化的實現有效地降低了人力資源的投入，使整體生產力提升，并且能夠應對不同的建筑施工風險。機械自動化具有檢驗、預警等功能，是未來建筑工程發展的主要趨勢，要深入對BIM、AR等輔助技術的研究，強化機械自動化影響。在建筑施工當中對于存儲功能的要求也會越來越高，通信、定位等功能都是實現建筑工程機械自動化不可缺少的內容。建筑工程機械自動化的實現既要開展BIM、AR等輔助技術研究，同時也要借鑒現代科技的交叉知識，進一步豐富BIM、AR等輔助技術的內容，使建筑工程盲區得到有效控制。

（2）建筑工程機械自動化存在的問題。傳統建筑工程表現為生產方式的單一性，人為工程建設主體，無論是機械控制，還是安全生產都需要建筑工人來完成，導致在工作期間精神過度緊張。由整體建筑工程開展狀況進行分析，傳統建筑工程需要花費的成本會更高。單一化機械施工會導致工藝流程枯燥，效率也并不高。而要轉變這種情況，需要增強智能化。BIM、AR等輔助技術應用到建筑工程當中，要發揮出人才的作用。建筑工程機械自動化的實現需要培養專業人才，但是理論與實踐出現脫離，高校培養的機械自動化專業人才無論是數量還是質量都無法滿足市場需求，而機械自動化高級管理人才更是不多。在機械自動化研究上資金短缺較為明顯，更多的對自動化技術的理解還處于概念階段，實際研發水平并不高。高水平的科技成果轉化受到一定的限制。

2 現有輔助技術

（1）AR技術。這是利用信息技術進行的現實性增強，通過計算機完成交流互動。實時校準場景，強調目標位置的轉換，能夠展現出三維立體效果，使用者會通過AR技術直觀感受到物體結構。特別是處于深層位置無法利用實物進行直接測量，這時候就可以利用AR技術，對構件安裝情況進行測量，而產生的測量偏差較小，可以忽略不計。AR技術還具有追蹤定位功能，對標記的物體進行檢測，實時將數據傳輸到主控器當中，對跟蹤對象的現實坐標進行標記，反映到虛擬平臺中。AR技術在建筑工程中的應用能夠彌補現實施工的不足，通過顯示設備將獲取到的信息進行建模分析。

（2）BIM模型。BIM模型也就是建筑信息模型，能夠為建筑工程開展提供想象空間，機械自動化當中BIM模型是最為便捷的輔助性工具。BIM模型能夠將文字、圖片等進行數據三維化展示，利用信息化管理完成數據繼承，構建數字信息系統。BIM模型的應用能夠使建筑工程實施當中的管理水平和效率提升，有效控制成本，最大限度縮短工期。BIM模型能夠為施工提供造價依據，根據數據進行信息提取，做好分類工作，及時進行數據分析，保證建筑工程各個環節實現信息共享。BIM模型在風險控制上也發揮著巨大的作用，建筑規模、功能要求都會在BIM模型當中實現參數化，在投資風險管理上也具有參考價值。

（3）單目攝像。單眼相機技術的基礎是圖像預處理，可以初步獲得有用的信息。然后，利用形態學知識中的一些關鍵點來實現研究結果。目前，測量圖像中點之間的距離是一個比較簡單的研究課題。首先，用單目攝像機獲取所需的圖像，用數學形態學方法對圖像進行預處理，通過圖像特征提取技術得到實際需要的距離。這一系列的加工過程，可以通過編程實現，提出了一種利用單目運動相機對點狀運動物體進行三維定位的方法。一種更簡單的方法是在機械相對駕駛位置的盲區放置一個單眼攝像頭，測量物體之間的距離并給出預警，以避免碰撞。在建筑工程中，對單目攝像機的要求不是很高，入門級技術可以解決工程領域更深層次的問題，對建筑行業的從業人員來說非常便利。

3 輔助技術在建筑工程機械自動化中的應用

建筑工程施工規模逐漸擴大，機械管理難度也將會提升。安裝碰撞預警系統能夠對機械運轉情況進行實時檢測，防止安全事故的發生。輔助技術在建筑工程機械自動化完成當中會對施工狀況進行實時定位，追蹤發生的情況，這種遠程監控能夠最大限度的滿足建筑工程施工作業要求，特別是對較為危險的施工作業，能夠降低事故的發生。

（1）APP的實際應用。BIM、AR等輔助技術都是數字信息時代熱門的新興技術代表，都是基于互聯網下的數字信息技術，推動了建筑工程自動化的實現。為提升建筑工程工作效率和項目收益的提升發揮了巨大的作用。而基于BIM、AR等輔助技術設計的APP就能夠更好地應用在建筑工程當中。在建筑工程設計前期工作人員利用BIM技術確定三維建筑模型，在手機APP作用下將會直觀感受到設計的成果，這對于確認設計成果是否符合實際建筑工程需求發揮著巨大的作用，并且方便設計人員發現問題及時進行修改。在建筑工程開展階段，也可以利用手機APP對建筑模型各部分進行施工指導，這對于建筑工程的開展具有顛覆性。數字信息時代下的各行各業都要充分借助互聯網的功能，當前手機APP在建筑工程當中的應用還屬于運維階段，對于其他方面的應用還需要進一步的研究，只有不斷地開發符合建筑工程機械自動化要求的手機APP，才能夠將設計和施工階段整體納入到更具有針對性的移動終端APP當中，使建筑工程質量和效率都得到保障。

（2）預警識別。對于較大的建設項目，機械設施數量很大，包括攪拌機進出、塔吊回轉作業等，需要在機械本體上設置碰撞報警系統。也可考慮在機械設施頻繁活動的區域配備碰撞報警系統。報警系統有很多組成部分，其中最核心的是測距系統。設定指示器是兩個物體的距離范圍是安全的，如果范圍縮小到一定程度，就需要停止，以避免兩個物體之間發生碰撞。一般情況下，檢測設備可以放置在機器的四個角落，從而實現機器的自動報警功能，不需要增加人員來現場指揮機器的指令。預警系統的使用，創造了良好的施工機械生產環境，保證了機械設備的安全運行，從減少人員管理的角度完善了機械安全管理體系。我們可以借鑒近距離報警系統在駕駛中的經驗，我們可能需要考慮制造成本的問題，以便適當降低精度。

（3）運行軌跡模擬。在施工中，一些危險的操作必須用機器來完成。目前機器的操作可能要依靠人來控制，會造成一定程度誤差的出現，這就需要更多的智能機器獨立完成。前提是機器按照人類預設的代碼行走和工作。在危險開挖中，機械挖掘機能有效地進行開挖。將交叉耦合預補償方法與非線性比例積分控制器相結合應用于液壓挖掘機，減少了跟蹤測量誤差、輪廓跟蹤誤差等誤差的發生。與使用機器人相比，僅通過編程來控制機械挖掘機的運行軌跡是一種非常經濟的措施。該技術在工程危險作業中的成熟應用，可大大提高工程的經濟效益，降低人員危險作業的風險。

4 結語

建筑工程安全事故頻發，使得機械自動化開發與應用越來越受到人們重視，既能夠降低安全事故發生幾率，同時對建筑工程技術創新產生影響。建筑工程機械自動化首先要開展技術研究，之后完善使用渠道，對其中存在的問題進行解決，關注和完善機械之外的功能，積累機械自動化技術應用經驗，保證建筑工程整體效益。我國機械自動化技術還并不成熟，需要進一步探索，在大力開展技術研究和創新的同時，可以與其他國家研究機構進行有效合作，融合先進技術經驗，豐富理論指導，強化建筑工程機械自動化效果，這樣為我國建筑工程的發展構建條件和營造安全環境。