建筑工程施工中智能化監測技術的研究與應用

朱敬冬

（安徽水利開發有限公司）

1 引言

在建筑工程施工中，保障施工安全、質量和進度一直是施工方關注的重點，而傳統的監測方法往往受到時間和空間的限制，監測數據的采集和分析難以實現實時化和準確化。隨著智能化監測技術的逐漸應用，建筑施工過程的監測和管理變得更加智能化和精細化。

2 智能化監測技術的定義和分類

智能化監測技術是指利用先進的計算機技術、傳感器技術、物聯網技術等手段，對建筑施工現場進行實時監測、數據分析和預測，從而實現對建筑施工安全、質量、進度等方面的智能化管理。通過對建筑施工過程的監測和數據分析，可以實時掌握施工情況，及時發現問題，保障建筑施工的安全、高質量、高效率完成。根據不同的技術特點和應用場景，智能化監測技術可以分為傳感器監測技術、無線通信技術和數據分析技術三類[1]。

2.1 傳感器技術

傳感器技術是智能化監測技術的基礎。通過在建筑工程中安裝各種類型的傳感器，可以對施工過程中的溫度、濕度、振動、位移、力量、壓力等物理量進行實時監測。傳感器技術可以分為主動式傳感器和被動式傳感器兩種類型。主動式傳感器需要通過外部電源進行驅動，能夠主動地輸出監測數據，例如壓力傳感器、振動傳感器等；而被動式傳感器則不需要外部電源，可以自行產生電信號輸出監測數據，例如應變傳感器、溫度傳感器等。

2.2 數據采集與傳輸技術

數據采集與傳輸技術是將傳感器所采集到的監測數據傳輸到中央處理系統進行處理和分析的關鍵技術。傳輸方式可以通過有線或者無線方式實現。有線方式通常采用以太網、Modbus、Profibus等通信協議；而無線方式則采用藍牙、Wi-Fi、Zigbee等無線協議。除了傳輸方式的選擇，數據采集與傳輸技術還需要考慮數據的存儲和安全問題，例如數據壓縮、加密、備份等。

2.3 數據處理與分析技術

數據處理與分析技術是將傳感器采集到的監測數據進行處理、分析和展示的技術。數據處理和分析的方法包括數據濾波、采樣、插值、擬合、預測等，常見的數據分析算法包括神經網絡、遺傳算法、粒子群算法等。數據處理和分析的結果可以通過數據可視化的方式進行展示，例如折線圖、散點圖、熱力圖等。通過數據處理和分析，可以有效地評估建筑工程施工的安全、質量、進度等方面的問題，并及時采取相應的措施進行調整和優化。

3 智能化監測技術在建筑工程施工中的優勢

智能化監測技術是指利用先進的傳感器技術、數據采集和傳輸技術，以及數據處理與分析技術，對建筑工程施工過程中的安全、質量、進度等進行實時監測和控制的技術，在建筑工程施工中具有諸多優勢[2]。

3.1 實時監測能力

智能化監測技術能夠實時監測建筑物施工過程中的各項參數，如溫度、濕度、振動等，使得建筑物的施工過程可以得到及時地監測和反饋，從而能夠更加有效地控制和優化建筑物的施工過程。

3.2 數據準確性高

智能化監測技術通過使用高精度傳感器和其他監測設備，能夠實時準確地采集數據，并將數據傳輸到監測系統中進行處理。這些數據可以用于分析、建模和預測建筑物施工過程中的各種情況，如施工進度、質量和安全等，從而實現建筑物施工過程的智能化管理。

3.3 提高施工效率

智能化監測技術可以幫助施工人員實時掌握建筑物施工過程中的各項參數，如施工進度、工期、質量等，從而能夠及時進行調整和優化，提高施工效率和質量。智能化監測技術可以及時監測建筑物施工過程中的各種安全隱患，如坍塌、斷裂等，從而可以及時預警和防范，避免安全事故的發生，保障施工人員的安全。同時，監測系統還可以提供實時的應急響應措施，以應對可能發生的突發事件，最大程度地降低安全風險。

4 智能化監測技術在建筑工程施工中的應用

智能化監測技術在建筑工程施工中的應用非常廣泛，可以涉及建筑施工安全、建筑施工質量、建筑施工進度等方面。比如在建筑施工安全方面，可以通過智能化監測技術對施工現場進行實時監測，及時發現并排除危險因素，避免事故的發生。在建筑施工質量方面，可以通過智能化監測技術對建筑材料、構件等進行實時監測，及時發現問題，保證建筑施工的高質量完成。在建筑施工進度方面，可以通過智能化監測技術對施工進度進行實時監測和分析，及時發現進度滯后等問題，采取相應措施加以解決[3]。總之，智能化監測技術在建筑工程施工中的應用，可以提高建筑施工的效率、安全性和質量，為建筑行業的可持續發展提供有力支撐。

4.1 建筑施工安全

建筑施工安全是施工管理中最為重要的方面之一，也是施工過程中最容易出現事故的環節。智能化監測技術可以通過在施工現場安裝各種類型的傳感器，實時監測施工現場的溫度、濕度、振動、位移、力量、壓力等物理量，對施工現場的安全狀況進行實時監控。通過對監測數據的分析，可以及時發現施工現場存在的潛在危險，預警施工現場的安全風險，有效地保障施工人員和周邊環境的安全。

在高層建筑施工過程中，由于振動和負載作用，建筑物的結構體系可能會發生變形，從而導致安全隱患。為了及時發現這些變形并采取相應的措施，施工現場可以安裝傾角傳感器進行實時監測。傾角傳感器可以通過無線傳輸技術將實時監測數據傳輸到監測系統中，監測系統可以對數據進行實時處理和分析，如果發現建筑物傾斜超過預設的安全范圍，則會發出警報并及時采取措施進行處理。這種智能化監測技術可以有效地保障高層建筑施工現場的安全，防止潛在危險的發生。

4.2 建筑施工質量

建筑施工質量是保證建筑工程質量的關鍵因素之一。智能化監測技術可以通過實時監測施工現場的各種物理量，對施工質量進行實時監控。例如通過安裝測量儀器對建筑物的尺寸、角度、平整度等進行監測，以保證建筑物的質量。同時，通過對監測數據的分析，可以及時發現施工現場存在的質量問題，對施工過程進行調整和優化，保證施工質量的穩定和可靠。具體來講，智能化監測技術在建筑施工質量方面的應用也有很多，比如使用激光掃描儀對建筑物進行三維掃描和測量，可以實現建筑物質量的全面監測。激光掃描儀可以通過快速地采集建筑物表面的三維數據，對建筑物的質量進行全面監測。例如，可以對建筑物表面的平整度、垂直度、傾斜度、尺寸等方面進行測量和分析，以發現潛在的質量問題并及時采取措施進行處理。

4.3 建筑施工進度

建筑施工進度是建筑工程管理中最為重要的方面之一。智能化監測技術可以通過實時監測施工現場的各種物理量，對施工進度進行實時監控。例如，可以通過安裝傳感器對建筑物的高度、深度、寬度等進行監測，以及對施工現場的工作量、進度、效率等進行監測，從而實現對施工進度的精細化管理。通過對監測數據的分析，可以及時發現施工進度存在的問題，預警施工進度風險，從而調整施工計劃，保證施工進度的穩定和高效。因此，智能化監測技術在建筑施工進度方面的應用也十分廣泛，比如使用無人機進行建筑物施工進度的監測。在建筑施工過程中，由于現場環境的復雜性和施工過程的多變性，常常難以準確把握施工進度。傳統的監測方式往往需要人工巡查或者安裝固定式監測設備，效率低下且成本高昂。而使用無人機進行建筑施工進度監測，則可以快速、準確地獲取施工現場的圖像和視頻數據，并通過計算機視覺技術進行數據處理和分析，以實現對施工進度的實時監測和評估。

5 智能化監測技術的發展趨勢

5.1 多元化數據采集與整合

未來智能化監測技術將不僅僅依賴于傳感器、激光掃描儀等單一設備進行數據采集，還將借助無人機、虛擬現實等多元化設備，將多源數據整合起來，形成全面、多角度的監測數據，從而更加準確地反映建筑物施工過程的實時狀態和變化情況。例如一些企業已經在建筑施工現場采用了多種傳感器和監測設備，如振動傳感器、傾斜傳感器、溫度傳感器等，采集并整合了各種數據，以幫助監測建筑物的結構安全、施工質量和進度等方面的問題。在未來，這種多元化數據采集和整合的趨勢還將不斷加強，智能化監測技術將通過數據融合和分析，實現更加全面、準確地監測和管理。

5.2 數據處理與分析的智能化

未來智能化監測技術將更加注重對監測數據的處理和分析，通過機器學習、人工智能等技術，對大數據進行深度挖掘和分析，發現數據中的規律和異常情況，并及時進行預警和控制，以實現對建筑物施工過程的精細化、智能化管理。例如在建筑施工現場，智能化監測技術已經廣泛應用于數據采集和處理，并通過數據分析實現對建筑施工全過程的監測和管理。

5.3 信息可視化與云平臺化

未來智能化監測技術將趨向于信息可視化和云平臺化。通過數據可視化技術，將監測數據以圖形化、可視化的方式呈現，使監測數據更加易于理解和應用；同時，將監測數據集成到云平臺上，實現數據的實時共享和交互，從而更好地支持建筑物施工過程的管理和決策。比如在建筑施工現場，通過多個傳感器和監測設備采集的數據可以被整合和可視化呈現。通過云平臺技術，這些數據可以被上傳到云端進行處理和分析，并通過可視化圖表和報表的形式呈現給施工管理人員和相關利益相關者，實現數據的實時監測和遠程管理。

6 結語

智能化監測技術的應用不僅僅是對建筑施工的質量、安全和進度的提升，更是對傳統建筑行業的一次顛覆性創新。通過引入人工智能、物聯網、大數據等先進技術，建筑施工現場得以實現自動化、智能化、數字化，不僅提高了效率，減少了人為失誤，也降低了對人力資源的依賴。未來在智能化監測技術的研究和應用中，還要積極打破傳統觀念，創新思路，充分發揮技術的優勢，實現更高水平的建筑施工管理和監測，推動建筑行業的可持續發展。