建設工程質量檢測中信息工程技術的應用研究

崔凱?張倩

摘要：隨著城市化進程的加速推進，建設工程質量的穩定性和可靠性成為社會關注的焦點。然而，傳統的質量檢測方法存在主觀性高、效率低等問題，迫切需要引入信息工程技術來提升質量檢測的精度和效率。對建設工程質量檢測進行了一定論述，在此基礎上，進一步探討了信息工程技術應用的優勢，并結合建設工程質量檢測的特點，分析了信息工程技術在建設工程質量檢測中的具體應用，有助于推動信息工程技術在建設工程質量檢測中應用的不斷深入，進而為建設工程質量提供可靠保障。

關鍵詞：建設工程；質量檢測；信息

一、前言

近年來，隨著城市化進程的加速推進和基礎設施建設的快速發展，建設工程質量的穩定和可靠性變得愈發重要。然而，建設工程質量問題在實際工程中時有發生，不僅對人民生命財產安全構成威脅，還影響了城市形象和可持續發展。為了應對這一挑戰，借助信息工程技術來提升建設工程質量檢測的精度、效率和可靠性逐漸成為研究的焦點。

傳統的建設工程質量檢測方法多依賴于人工經驗和手動測量，存在著主觀性高、效率低以及無法涵蓋全局的問題。特別是復雜的工程結構質量檢測，往往需要大量的人力物力投入，且無法保證檢測結果的準確性。因此，迫切需要一種更加高效、精確的質量檢測方法。

信息工程技術的快速發展為解決這一問題提供了新的路徑。傳感器技術的應用可以實現對建筑物結構、材料以及環境參數的實時監測，從而提前發現潛在問題，防范安全隱患。計算機視覺技術能夠利用圖像處理和模式識別，對建筑缺陷、裂縫等進行精準識別，大大提高了檢測的準確性和效率。而數據分析技術則能夠從大量的監測數據中提取出有價值的信息，為決策提供科學依據。

二、建設工程質量檢測概述

（一）建設工程質量問題的嚴重性和影響

隨著城市化進程的不斷推進和人們對生活質量的要求提升，建設工程在提供基礎設施和生活空間方面扮演著關鍵角色。然而，由于復雜的施工過程、多元的工程要求以及人為因素等多方面的影響，建設工程質量問題時有發生。這些問題主要表現為結構不穩定、材料質量不達標、施工工藝缺陷等，可能導致工程安全隱患、使用壽命縮短以及維護成本的增加。

質量問題直接影響了建筑工程的可持續發展。一方面，嚴重的質量問題可能導致工程的早期損壞或事故，不僅造成經濟損失和社會影響，還可能威脅到人員生命安全。另一方面，即使問題不太嚴重，低質量的工程也會在一段時間后逐漸暴露出來問題，增加了維護與修復的成本，影響了城市設施的可持續利用。此外，質量問題還可能引發法律糾紛，損害相關單位的聲譽，甚至影響整個產業鏈的信譽。

（二）傳統質量檢測方法的局限性

在建設工程質量檢測中，傳統的質量檢測方法存在諸多局限性，主要表現在效率低和人為主觀等方面。這些問題在一定程度上制約了質量檢測的準確性和整體效能。

傳統質量檢測方法通常依賴于人工操作和直觀判斷，這使得檢測結果容易受到人為主觀因素的影響，導致結果的可靠性受到質疑。由于人工操作的限制，大多數情況下只能對樣本進行抽查檢測，難以全面覆蓋工程的每一個細節。這可能導致一些問題被忽略或者錯誤判定，影響工程質量的綜合評估。同時，傳統的質量檢測方法通常需要大量的人力和時間投入，導致檢測效率較低。對于復雜的工程項目，人工檢測不僅耗時，還可能存在漏檢的情況。特別是在大規模工程中，傳統方法往往無法滿足對工程實時監測和大數據處理的需求，從而難以及時發現潛在的問題并采取有效措施加以解決[1]。

三、信息工程技術應用的優勢

（一）提高檢測的精度和效率

傳統的質量檢測往往依賴于人工觀察和測量，這不僅耗時耗力，還存在人為差錯的可能。而信息工程技術的應用，特別是傳感器、計算機視覺和數據分析等技術的引入，能夠實現對工程質量的精準監測和評估，從而大幅提升了檢測的精度。

傳感器技術能夠實時監測結構的物理參數，如變形、位移、溫度等，通過將這些數據傳輸到數據處理系統進行分析，工程師們可以獲得更準確的結構狀態信息。計算機視覺技術則能夠在圖像中識別和分析各種缺陷和問題，如裂縫、變形等，不僅快速準確，還能夠發現人眼難以察覺的微小缺陷。數據分析技術則可以將傳感器和圖像數據進行綜合分析，幫助工程師們從大量數據中提取有價值的信息，判斷工程質量是否達到要求。

（二）實現遠程監控和實時反饋

隨著技術的發展，通過傳感器、攝像頭等設備獲取的數據可以實時傳輸和分析，使得工程師們能夠遠程監控工程項目的實時狀態和進展。這種遠程監控和實時反饋的機制，極大地提高了工程質量的監督和管理效率，為項目的順利進行提供了重要保障。

實現遠程監控和實時反饋的優勢在于其能夠及時獲取工程現場的信息，而無需工程師親臨現場。通過布置在關鍵位置的傳感器和攝像頭，工程師們可以獲取結構的變形、溫度、濕度等數據，以及施工過程中的情況。這些數據可以實時傳輸到中心控制系統，通過數據分析和處理，工程師們可以及時察覺任何異常情況或潛在問題，從而能夠迅速采取必要的措施進行調整和修復。這種實時反饋的機制有助于防止問題的蔓延和惡化，確保工程質量始終處于可控狀態[2]。

（三）數據分析為決策提供支持

數據分析作為信息工程技術的核心組成部分，具有從海量數據中提取有意義信息的能力，為工程質量評估和決策提供了科學依據。通過對歷史數據、實時監測數據以及其他相關信息的分析，工程師們能夠深入了解工程結構的狀態、性能以及可能存在的問題。這種深入的數據分析可以揭示出潛在的缺陷和隱患，幫助工程師們在項目進行的不同階段做出明智的決策。

數據分析為決策提供支持的優勢體現在多個方面。首先，通過對數據的趨勢和模式分析，工程師們可以預測結構的發展趨勢，從而有針對性地進行維護和修復。其次，數據分析可以幫助工程師們評估不同方案的風險和效益，為決策提供全面的信息支持。此外，數據分析還可以幫助工程師們識別出可能影響工程質量的關鍵因素，從而制定出更加科學和可行的質量管理策略[3]。

四、信息工程技術在建設工程質量檢測中的應用

（一）傳感器技術在結構健康監測中的應用

1.傳感器種類及其作用

傳感器技術作為信息工程技術的重要組成部分，在工程質量檢測中發揮著關鍵作用。在結構健康監測方面，傳感器種類多樣，包括應變傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器等。應變傳感器可測量結構體受力情況，加速度傳感器用于監測振動與震動，而溫度傳感器則用于檢測結構的熱變化。這些傳感器將結構體的數據實時采集并傳輸至監測系統，通過分析數據變化，工程師能夠全面了解結構的健康狀況和可能存在的問題。

應用傳感器技術進行結構健康監測，具有高精度、實時性強的特點。傳感器可以在不同位置布置，監測多個參數，從而獲得全面的結構信息。例如，在高樓建筑中，應變傳感器可以監測樓體的變形和受力情況，以便及早發現潛在的結構問題。通過加速度傳感器，可以實時監測地震或風引起的振動情況，確保建筑的抗震性能。溫度傳感器則可以用于監測混凝土等材料的熱膨脹，幫助預防熱脹冷縮引起的裂縫。

2.結構健康監測的需求和挑戰

隨著城市化的迅速發展和建筑工程規模的不斷擴大，建筑結構的安全和穩定性變得愈發重要。因此，對建筑物的結構健康進行實時監測和評估成為不可或缺的任務。結構健康監測的需求源于對建筑物長期運行性能和安全狀況的關注，而傳感器技術的應用為滿足這一需求提供了有力的手段。

然而，結構健康監測也面臨一系列挑戰。首先，不同類型的建筑結構需要不同類型的傳感器，且傳感器的位置和數量需要精確規劃；其次，監測數據的處理與分析是一個復雜的過程，需要借助數據科學和信息技術來解讀大量的傳感器數據；再次，傳感器的精度和可靠性也直接影響到監測結果的準確性，同時，傳感器的安裝和維護也需要一定的技術和資源支持；最終，如何將傳感器監測數據與工程實際情況相結合進行準確的結構評估和預測，也是一個值得深入研究的問題。

3.實時監測與預警系統

傳感器技術在建設工程中的結構健康監測不僅僅是數據的收集，更關鍵的是如何將收集到的大量數據轉化為有價值的信息，以實現實時監測和預警。實時監測與預警系統是一種基于傳感器技術的先進系統，通過持續地獲取結構運行時的數據，分析并識別異常狀況，及早發現潛在的結構問題，從而及時采取措施，保障建筑物的安全。這樣的系統通常包括數據采集、傳輸、處理和分析等多個環節。傳感器會實時地收集結構的各種參數，如振動、位移、應力等，將數據傳輸到中央處理系統。在中央處理系統中，通過先進的數據分析算法，對數據進行實時分析和比對，以判斷結構是否存在異常。一旦發現異常情況，系統會自動觸發預警機制，向相關的監管部門和工程人員發送警報，以便他們及時采取措施來修復和維護結構。

實時監測與預警系統的應用可以大大提高建筑結構的安全性和可靠性。它不僅可以在結構出現問題之前及時發現問題，還可以幫助規劃維護和修復工作的優先級，減少停工和維修所帶來的成本和影響。此外，實時監測與預警系統還可以提供長期的結構性能數據，有助于優化建筑設計和施工工藝，提高工程質量和持續性能[4]。

（二）計算機視覺技術在缺陷檢測中的應用

1.計算機視覺的原理和特點

計算機視覺技術是一種基于圖像處理和模式識別的先進技術，它通過模仿人類視覺系統的工作方式，使計算機能夠從圖像中提取信息、識別物體，并進行分析和判斷。其原理在于將數字圖像輸入計算機，利用圖像處理算法對圖像進行分析、處理和提取特征，然后根據事先建立的模型或規則進行識別和判定。

計算機視覺技術在建設工程質量檢測中的應用主要體現在缺陷檢測領域。在傳統的缺陷檢測中，通常需要人工目視或專業儀器進行檢測，耗時且受主觀因素影響較大。而計算機視覺技術的特點在于它能夠高效、準確地從圖像中提取信息，并自動進行分析和識別。在建設工程中，計算機視覺技術可以應用于混凝土表面裂縫、焊接接頭缺陷、材料缺陷等的檢測，極大地提高了缺陷檢測的效率和可靠性。

通過采集建筑物表面的圖像數據，計算機視覺系統可以通過圖像處理技術來尋找和標記潛在的缺陷。其優勢在于它能夠處理大量的圖像數據，實時對比實際情況與標準，從而識別出細微的缺陷。同時，計算機視覺技術還能夠在不同環境和光線條件下工作，使得檢測更加靈活可行。

2.圖像處理在缺陷檢測中的應用

圖像處理是計算機視覺技術中的核心環節，它在建設工程質量檢測中的應用具有重要意義。圖像處理涵蓋了一系列算法和技術，可以對獲取的圖像進行各種操作，如濾波、增強、分割、特征提取等，從而從圖像中獲取有用的信息。在缺陷檢測領域，圖像處理技術可以用來提取并突出顯示潛在缺陷的特征。例如，當進行混凝土表面裂縫檢測時，圖像處理技術可以應用邊緣檢測算法，將裂縫的輪廓與背景分離出來，從而使裂縫更加清晰可見。此外，圖像處理還可以用于去除圖像中的噪聲，使得檢測結果更加準確可靠。圖像處理在建設工程質量檢測中的應用不僅限于裂縫檢測，還可以用于焊接接頭的缺陷檢測、材料表面的缺陷檢測等。通過將圖像處理與計算機視覺技術相結合，可以實現自動化的缺陷檢測過程，減少了人工干預，提高了檢測的效率和一致性。

3.基于機器學習的缺陷識別

隨著人工智能的迅速發展，機器學習在建設工程質量檢測中的應用逐漸成為一個熱點領域?；跈C器學習的缺陷識別技術，尤其是深度學習方法，已經在缺陷檢測中取得了顯著的成果。

機器學習技術能夠通過對大量數據的學習和分析，識別出不同類型的缺陷并進行分類。在建設工程中，例如，當需要檢測混凝土結構中的裂縫時，可以采集大量裂縫圖像作為訓練數據，然后使用卷積神經網絡（CNN）等深度學習模型進行訓練，使其能夠準確識別和分類不同尺寸和形狀的裂縫。與傳統的圖像處理方法相比，基于機器學習的缺陷識別技術具有更強的自適應能力和泛化能力。它能夠從數據中學習出一種模式，并在新的數據中進行泛化，從而能夠應對不同情況下的缺陷識別需求。此外，隨著數據量的增加和算法的優化，基于機器學習的缺陷識別技術的性能還將不斷提升。

（三）數據分析技術在質量評估中的應用

1.大數據分析在質量評估中的優勢

數字化時代，大數據分析技術在建設工程質量評估中的應用日益受到關注。大數據分析通過收集、整理和分析大量的工程數據，可以為質量評估提供更全面、準確的信息支持，從而實現對工程質量的有效監控和管理。

首先，大數據分析具有強大的信息處理能力。在建設工程中，涉及的數據涵蓋了工程結構、施工過程、材料性能等多個方面。通過大數據分析，可以將這些數據進行整合和挖掘，從而獲取更多維度的信息，為質量評估提供更為全面的視角。其次，大數據分析能夠發現潛在的關聯性和規律性。在建設工程中，不同因素之間常常存在著復雜的相互關系。通過大數據分析，可以挖掘出這些潛在的關聯性和規律性，幫助工程師和管理者更好地理解工程質量的影響因素，從而采取有針對性的措施。最后，大數據分析還能夠實現實時監測和預警。傳感器等信息采集技術可以實時獲取工程數據，而大數據分析可以對這些實時數據進行及時地處理和分析，從而實現對潛在問題的預警和預測，幫助工程團隊及時采取措施，避免質量問題的發生。

2.數據采集和預處理

數據分析技術在建設工程質量評估中的應用首先需要數據的采集和預處理階段。在大規模建設工程中，涉及的數據種類繁多，包括結構監測數據、材料性能數據、施工過程數據等。為了確保數據的準確性和可靠性，在數據采集階段需要選擇合適的傳感器和設備，確保數據的及時、穩定采集。傳感器可以實時監測結構的變化、溫度、濕度等因素，從而獲取工程的實際情況。

隨后，采集到的數據需要經過預處理，以提高數據的質量和可用性。預處理包括數據清洗、數據變換、數據歸一化等步驟。數據清洗能夠識別并處理異常值和缺失值，確保數據的完整性和準確性。數據變換可以將原始數據轉化為適合分析的形式，比如將時間序列數據轉化為頻域數據，以獲取更多信息。數據歸一化可以將不同維度的數據進行標準化處理，消除不同數據尺度帶來的影響，使得數據更易于比較和分析。

3.質量評估模型的構建與優化

在建設工程質量評估中，數據分析技術的應用不僅僅局限于數據采集和預處理階段，還包括質量評估模型的構建與優化。通過對采集到的多維度數據進行分析，可以構建精準的質量評估模型，從而實現對工程質量的綜合評價。構建質量評估模型需要考慮多個因素，包括結構的健康狀況、材料的性能、施工工藝等。數據分析技術可以將這些因素進行量化，并建立數學模型來描述它們之間的關系。例如，可以使用回歸分析、神經網絡等方法，從大量數據中挖掘出隱藏在數據背后的規律，從而構建質量評估模型。優化質量評估模型則需要不斷地對模型進行調整和改進，以提高其準確性和預測能力。數據分析技術可以對模型進行訓練和驗證，通過與實際情況進行比對，不斷優化模型的參數和結構[5]。

五、結語

綜上所述，信息工程技術在建設工程質量檢測中的應用為提高工程質量和安全水平提供了重要手段。然而，也要注意到在應用過程中可能面臨的挑戰，例如數據的準確性和隱私保護等問題。因此，在將信息工程技術應用于建設工程質量檢測中時，需要綜合考慮技術的優勢和局限，不斷完善和創新，以實現更高水平的工程質量和安全保障。

參考文獻

[1]李釗，李琪，陳希偉.無損檢測技術在建設工程質量檢測中的應用[J].中華建設，2023（06）：155-157.

[2]趙峰，周斌，溫曉凱，等.第三方工程質量檢測信息平臺設計與開發[J].現代隧道技術，2022，59（S1）：1037-1042.

[3]邱芬，彭小華，李萍.裝配式建筑質量檢測信息采集仿真研究[J].計算機仿真，2018，35（09）：431-434.

[4]陳鵬.泰安市建設局建設工程質量檢測管理信息系統設計與實現[D].濟南：山東大學，2016.

[5]馬建梅.基于物聯網的建設工程質量檢測監管信息系統的實踐與應用[J].建筑監督檢測與造價，2015，8（05）：24-26+50.