智能化技術在建筑工程施工管理中的應用探索

中圖分類號：TU71

文獻標識碼：A

文章編號：2096-6903(2025)06-0063-03

0 引言

智能化技術的快速發(fā)展為建筑工程的施工管理帶來了新的契機，尤其在提高效率、優(yōu)化資源配置和確保施工安全等方面展現出巨大潛力。通過引入人工智能、物聯(lián)網、大數據和云計算等智能化技術，建筑施工管理可以實現數據驅動的決策支持、實時監(jiān)控與風險預測，從而提升工程的整體質量和管理水平。本研究旨在探索智能化技術在建筑工程施工管理中的實際應用場景及其效益，為推動建筑業(yè)的數字化轉型提供理論支持和實踐參考[1]。

1建筑工程中智能化技術的應用場景

1.1物聯(lián)網傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的精細控制

在建筑工程施工中，物聯(lián)網傳感器的應用在環(huán)境監(jiān)測領域展現出較為突出的應用效果，尤其是在確保施工環(huán)境的穩(wěn)定和施工質量方面。為了在復雜的施工環(huán)境中實時監(jiān)控環(huán)境參數，物聯(lián)網傳感器系統(tǒng)有效的配備高度敏感的設備來檢測空氣溫濕度、揚塵濃度、噪聲等參數。相應的傳感器采樣頻率通常設定為5次/s，以此能夠實現快速響應并記錄環(huán)境的細微變化。

溫濕度傳感器的精度可以達到 ±0.01^°C ，進一步滿足了精細化管理要求，并且具有長時間數據累積能力，確保實際的施工環(huán)境變化趨勢可以被詳細地記錄和分析。在實際應用中，數據傳輸頻率進一步決定了環(huán)境監(jiān)測的響應時間。在大型建筑工地，采用物聯(lián)網傳感器通過4G或5G網絡傳輸數據，每隔 2.50s 發(fā)送一次數據包至云端服務器。此過程依托于M2M（機器對機器）

協(xié)議實現數據的無縫對接，也能夠在云端進行復雜的實時數據分析和異常識別。

1.2大數據分析在工期預測與進度控制中的應用

在施工進度管理中，大數據分析已經成為優(yōu)化工期預測與控制的關鍵工具。建筑企業(yè)憑借著將歷年施工數據、天氣狀況、人員配備、設備運轉效率等多種數據集輸入大數據分析平臺，更加有效的生成精準的工期預測模型。相應的模型在生成過程中，主要包含多層次的數據分類處理，一般情況下會依據變量權重進行加權處理。

對于天氣的影響權重在冬季施工時可上調至0.80，大幅度高于其他影響因素，而在晴好天氣下的權重僅保持在0.30左右。相應的動態(tài)權重調整可以使系統(tǒng)預測結果更加符合實際情況。在實際應用中，數據平臺每天更新施工進度數據，并且進一步依照設定的工程量參數進行預警。例如，對于每日混凝土澆筑量不小于 50.00m³ 的任務，系統(tǒng)能夠進一步將每日數據與模型預測值進行比對，當低于 45.00m³ 時自動發(fā)出預警，以此能夠方便項目經理及時調整施工安排[2]。

1.3無人機在現場勘測與施工質量檢測中的高效應用

無人機的普及使得建筑工程中的現場勘測和質量檢測更加高效、精準，尤其是在高層建筑和難以接近的施工區(qū)域。無人機搭載高分辨率攝影設備，能夠做到30.00幀/s的高清視頻采集，并且其分辨率達到4K標準，能夠更加精準記錄每一細微施工細節(jié)。此種類型高分辨率影像的應用在檢測裂縫、測量結構偏移量和識別表面缺陷方面尤為突出，依托于圖像識別算法進一步分析現場情況。例如，裂縫檢測算法可以基于 0.01mm 的識別精度，更加有效的識別出結構表面的微小裂紋，實際的誤差小于 0.05mm 。無人機在實際應用中同樣具有自動巡航和實時數據傳輸功能。巡航參數一般情況下設定為距離地面 50.00m 的高度，以便涵蓋最大監(jiān)測范圍。在巡航過程當中，無人機會每隔 5.00s 自動拍攝一張高清圖像，所有數據依托于無線傳輸系統(tǒng)直接同步至控制臺。

2智能化技術在建筑工程施工管理中的應用現狀分析

2.1物聯(lián)網設備的實時監(jiān)控現狀與局限性

在建筑施工管理中，物聯(lián)網（IoT）設備被使用在實時監(jiān)控施工現場的各項參數，例如溫濕度、噪聲、粉塵濃度等，以此為基礎提升施工現場的安全性和環(huán)境適應性。當前的物聯(lián)網技術能夠依托10.00次/s的頻率采集數據，由此也代表著能夠捕捉到微小的環(huán)境波動，為施工管理者提供實時的反饋。

然而，雖然相應的數據采集速度和精度得到提升，物聯(lián)網設備的數據傳輸仍然存在著諸多挑戰(zhàn)。在施工現場，數據一般情況下需要通過4G或5G網絡傳輸到云端，相應的過程受限于網絡的穩(wěn)定性。如若實際的設備間隔 2.50s 發(fā)送一次數據包時，實際的傳輸延時可達到 1.00～1.50s 不等，尤其是在信號弱或干擾頻繁的環(huán)境下。這些問題在大型施工場地尤其突出，多個設備需要共享同一網絡頻段，導致網絡延遲和數據傳輸中斷的現象時有發(fā)生，進一步影響實時監(jiān)控的效果[3]。

2.2大數據系統(tǒng)的數據處理瓶頸

目前的技術應用面臨的主要瓶頸是數據處理的效率和精度。現代建筑項目的實時監(jiān)控數據量相對較大。以30層建筑為例，每天的數據量能夠進一步達到5.00GB以上，相關的數據需要進行實時分析以供管理人員決策。現階段的數據處理器性能一般為1000萬/s，但在面對建筑施工的復雜數據需求的過程當中，尤其是大規(guī)模的圖像數據分析、異常識別等各個角度，現有處理器的計算速度一般情況下難以達到預期。在實際應用中，為了更加充分的保證數據分析的及時性，數據處理平臺一般情況下采用多核處理器并行運算模式，然而即便是多核并行處理，仍然難以滿足復雜模型的實時計算需求，由此也會導致數據處理存在較為突出的延遲。

2.3無人機應用的穩(wěn)定性與精度挑戰(zhàn)

無人機技術在施工現場的應用主要會應用在勘測、進度跟蹤和質量檢測，尤其是在高層建筑和復雜地形施工過程之內。然而，由于無人機受限于飛行高度、傳輸信號和電池續(xù)航等多個因素的實際影響，其在建筑工地的應用面臨相對較大的精度和穩(wěn)定性問題。當前主流的建筑施工無人機一般情況下能夠達到 20.00m 以內的飛行精度，但在多風、沙塵等惡劣天氣條件下，這一精度可能進一步下降到 30.00m 甚至更低，由此也會影響無人機拍攝數據的清晰度和精準度。無人機的數據傳輸主要依托無線信號，當無人機距離接收端超過100.00m 的情況下，圖像和視頻傳輸的延時平均增加增加到 1.00s 以上，由此也會影響實時監(jiān)控的效果[4]。

3智能化技術在建筑工程施工管理中的應用策略

3.1環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在地下隧道工程中的應用

在地下隧道施工項目中，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)基于物聯(lián)網技術被公交廣泛應用，能夠充分的幫助管理者實時掌握施工現場的空氣質量、溫濕度及其他環(huán)境參數。這類隧道項目由于空氣流通差、粉塵濃度高且濕度大，就實際而言，對環(huán)境監(jiān)控精度要求極高。

某大型城市的地鐵隧道建設項目進一步采用物聯(lián)網傳感器對環(huán)境參數進行精準控制。傳感器的布置點間距保持在 10.00m ，由此能夠確保監(jiān)控數據覆蓋整個隧道，每一個傳感器負責監(jiān)測一定區(qū)域內的空氣質量和溫濕度數據，也可以將數據實時傳輸到控制中心。整個環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進一步設置數據采樣間隔和傳輸頻率。

該項目中，空氣質量傳感器每秒鐘采樣5次數據，充分的確保在環(huán)境發(fā)生輕微變化時及時發(fā)現異常情況。空氣中PM2.5的安全閾值設定為 150.00μg/m³ ，若超出相應的數值，系統(tǒng)會在 2.00s 內觸發(fā)報警，也能夠自動記錄此時的具體數值、監(jiān)測位置及時間。溫度傳感器的精度達到 ±0.01^°C ，能夠更加有效的反映地下隧道溫度的微小變化，由此能夠規(guī)避因溫差過大導致結構材料受損或發(fā)生安全事故。實時傳輸數據至控制臺則采用5G網絡，傳輸時延低至 ，進一步確保監(jiān)測系統(tǒng)能夠迅速捕捉環(huán)境的細微變化。

在實際施工過程中，管理人員依照相應傳感器反饋的數據，每天早上8點至晚上8點，對空氣質量進行密集監(jiān)測。如更粉塵濃度接近安全閾值時，系統(tǒng)依托于自動控制啟動抽風設備，將粉塵濃度降低至 130.00μg/m³ 以下。整體的流程監(jiān)控和數據記錄均自動完成，管理人員憑借著控制臺實時掌握隧道內的環(huán)境狀況。

3.2大數據分析在高層建筑施工進度控制中的應用

在高層建筑項目的施工進度管理中，采用大數據分析來優(yōu)化進度控制已經成為一種有效的策略。某高層建筑施工項目將歷年的建筑施工數據、設備運轉數據、天氣信息、材料使用情況等數據輸入大數據分析系統(tǒng)，用以建立動態(tài)施工進度模型。該系統(tǒng)的核心在于動態(tài)調整施工計劃，依據不同的環(huán)境和資源情況，預測每日工程量并進行實時對比分析。系統(tǒng)每天早上會采集施工設備運轉數據，以挖掘設備工作效率。例如混凝土泵車的出料效率設定為每小時 35.00m³ ，若當天出料量出現偏差，系統(tǒng)會自動分析偏差原因。施工管理者可以實時查看設備出料效率，并對每日計劃進行相應調整。數據傳輸過程中采用的并行計算模式，使系統(tǒng)能夠每秒處理高達1000萬條數據條目，將預測工期的誤差降低到±0.10d 以內。

在施工現場，管理者每日監(jiān)控實際與預期的進度對比，系統(tǒng)會記錄每日的施工實際進度，并與模型預測的進度曲線進行比對。當每日工程量低于預期時，系統(tǒng)會對資源分配進行優(yōu)化建議，幫助管理者重新安排人員和設備，從而確保整體進度不受影響。例如，某日混凝土澆筑量要求達到 50m³ ，實際完成 48m³ ，系統(tǒng)將此差異記錄并分析造成差異的原因，包括設備運轉時間、材料供應情況等。整個過程由大數據系統(tǒng)自動完成并生成詳細的分析報告，提供給管理人員用于決策。這一大數據應用過程，結合了大量歷史數據與實時數據，確保施工計劃的高效調整和動態(tài)優(yōu)化，從而減少工期延誤風險，提高管理精度[5]。

3.3無人機巡檢在橋梁施工質量管理中的應用

在橋梁施工質量管理中，無人機巡檢技術因其高效和精準的特點被廣泛應用于進度跟蹤和質量檢測。以某長江大橋的建設項目為例，該項目采用無人機進行每日的結構質量檢測和拍攝監(jiān)控。無人機巡檢的飛行高度保持在 50.00m 左右，確保整個橋梁結構在監(jiān)測范圍內，并能捕捉到關鍵部位的高清影像。無人機搭載的攝像設備分辨率達到4K，采集頻率為30.00幀/s，能夠記錄橋梁施工中的每一個細節(jié)。每天早上7點，無人機自動起飛進行例行巡檢，并按照預定的巡航路徑飛行至橋梁各個關鍵節(jié)點，拍攝細節(jié)圖像并實時上傳至項目控制臺。為了保持數據的實時性，無人機與控制臺之間的圖像傳輸延時控制在 0.50s 以內，通過5G網絡實現低延時傳輸。這一巡檢數據可用于橋梁支撐結構的檢測，特別是在承受力較大區(qū)域，系統(tǒng)會自動識別影像中的結構細節(jié)，精度達到 ±0.01mm 。若檢測到裂縫寬度超出0.05mm 的情況，系統(tǒng)會發(fā)出預警信號，提醒施工人員檢查并采取修復措施。

4結束語

智能化技術在建筑工程施工管理中展現出顯著的價值，為實時監(jiān)控、進度控制和質量檢測提供了新的管理手段。通過物聯(lián)網實現環(huán)境參數的精細監(jiān)控，大數據分析動態(tài)優(yōu)化施工進度，無人機巡檢保障質量安全，各項技術在實際應用中雖然面臨設備續(xù)航、數據傳輸延時和處理效率等問題，但其在提升效率、減少風險方面效果顯著。這些智能化策略的應用，使施工管理逐步向高效、精準和可控的方向發(fā)展，為建筑行業(yè)的數字化轉型奠定了堅實基礎。

參考文獻

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