智慧工地建筑機械智能管理存在的問題及改進措施

0 引言

智慧工地是指通過運用先進的信息化技術和創(chuàng)新的科技成果，將建筑工地轉變?yōu)楦咝А⒅悄芎桶踩氖┕すさ?，實現(xiàn)充滿智慧的綠色施工和生態(tài)建造[1。建筑機械在智慧工地環(huán)境中進行施工生產(chǎn)，需要配備與其相配套的信息化設備和相關系統(tǒng)。當前，建筑機械在施工中的監(jiān)控系統(tǒng)存在覆蓋不足、數(shù)據(jù)傳輸滯后、信息整合效率低等問題，直接影響了建筑機械的正常運行與施工進度。為此，本文研究在智慧工地環(huán)境下的建筑機械智能管理問題，提出改進措施，以期提升施工現(xiàn)場建筑機械智能化管理水平。

1智慧工地建筑機械智能管理的作用

1.1 保障施工安全

通過智慧工地的智能監(jiān)控系統(tǒng)，實可現(xiàn)建筑機械狀態(tài)的精準監(jiān)控與故障預警[2]。應用高精度傳感器采集建筑機械的溫度、壓力、振動等關鍵運行數(shù)據(jù)，通過故障診斷系統(tǒng)和人工智能算法進行數(shù)據(jù)分析，實時識別潛在風險并提前預警。結合邊緣計算技術，數(shù)據(jù)處理可在現(xiàn)場完成，減少傳輸延遲，提高響應速度。

如果建筑機械狀態(tài)異常，故障診斷系統(tǒng)會自動生成詳細報告、迅速定位隱患源，協(xié)助管理人員采取針對性措施，及時阻止故障發(fā)生、防止出現(xiàn)安全風險。通過數(shù)據(jù)報告與智能化預警，施工現(xiàn)場建筑機械安全管理水平得到顯著提升。智能調度與精細化維護確保設備在最佳狀態(tài)下運行。

1.2優(yōu)化資源配置

通過智慧工地的智能調度系統(tǒng)，實時采集建筑機械運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，結合大數(shù)據(jù)分析與機器學習算法，能夠自動調整建筑機械使用計劃，精準預測建筑機械需求與調度時機。智能調度系統(tǒng)依據(jù)施工現(xiàn)場動態(tài)變化和各工序實際需求，進行建筑機械資源實時分配，可有效避免其閑置與過度調度，優(yōu)化利用效率。

智能調度系統(tǒng)能夠對建筑機械運行負荷、作業(yè)時間與施工進度進行精細化管理，確保其在高效、安全的狀態(tài)下作業(yè)。通過智能調度，系統(tǒng)可自動優(yōu)化資源配置，動態(tài)響應工地需求變化，從而實現(xiàn)建筑機械資源的最優(yōu)配置，提升整體施工效率與安全性，確保施工計劃的順利推進。

1.3推動管理升級

通過智慧工地的智能管理系統(tǒng)，可全面推動建筑機械管理的轉型升級。智能管理系統(tǒng)整合了設備監(jiān)控、施工進度、安全管理模塊，以及“機械指揮官”系統(tǒng)等高端設備管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了跨平臺數(shù)據(jù)共享與實時分析，為全工地建筑機械管理提供即時反饋與預警信息。該系統(tǒng)通過集成化管理，使建筑機械施工流程更加透明，可極大提升工程管理的精度與決策效率。

通過實時數(shù)據(jù)采集與智能分析，智能管理系統(tǒng)可自動識別建筑機械管理潛在風險并優(yōu)化施工策略，確保安全、高效的施工環(huán)境。智能管理系統(tǒng)不僅大幅度提升了建筑機械管理水平，還促進了建筑機械向智能化、自動化方向發(fā)展。

2智慧工地建筑機械智能管理存在的問題2.1監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋不足

部分建筑機械沒有配備智能監(jiān)控系統(tǒng)，無法實時獲取其運行數(shù)據(jù)，特別是老舊建筑機械未進行智能化升級，無法接入監(jiān)控平臺，因此增加了故障風險[3]?，F(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋面有限，不能覆蓋所有建筑設備。建筑機械工作環(huán)境復雜，監(jiān)控系統(tǒng)存在信號盲區(qū)，無法在全工地范圍內對其持續(xù)監(jiān)控。部分區(qū)域網(wǎng)絡不穩(wěn)定，監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃圆蛔?，影響?shù)據(jù)實時性與完整性。上述情況導致施工現(xiàn)場無法全面掌握建筑機械運行狀態(tài)，無法早期識別和預防安全隱患，影響故障預警、調度管理與安全保障的有效性。

2.2數(shù)據(jù)傳輸能力不足

當前監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與處理能力不足，建筑機械產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)在傳輸過程中存在延遲現(xiàn)象。且由于網(wǎng)絡帶寬的限制，存在傳輸不完整或數(shù)據(jù)丟失風險。監(jiān)控系統(tǒng)在面對大量建筑機械和大規(guī)模實時數(shù)據(jù)時，處理能力顯得捉襟見肘，無法及時響應其動態(tài)變化，導致安全隱患不能在第一時間發(fā)現(xiàn)。監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理存在瓶頸，無法有效分析和利用采集到的數(shù)據(jù)，導致安全管理決策無法及時做出。信息流的滯后影響了建筑機械故障預警能力和處理效率，增加了建筑機械發(fā)生故障和事故的風險。

2.3信息系統(tǒng)整合不足

目前，建筑機械管理系統(tǒng)缺乏有效的數(shù)據(jù)接口和統(tǒng)一的通信協(xié)議，導致各子系統(tǒng)之間的信息傳遞受阻。建筑機械的狀態(tài)監(jiān)控、施工進度、維護記錄等數(shù)據(jù)信息分別存儲于不同的平臺，無法實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)信息共享。由于各子系統(tǒng)之間接口標準不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)格式和傳輸方式存在差異，造成信息整合比較困難。由于各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)同步存在延遲，信息更新滯后，導致狀態(tài)監(jiān)控和施工進度無法同步掌握，故障和安全隱患的預測與響應受到限制，管理決策缺乏時效性，影響了整體管理的有效性。

2.4操作人員技能不足

操作人員在智能建筑機械的操作中存在技術短板，主要表現(xiàn)在對智能控制系統(tǒng)功能的理解和應用不足。當前技術培訓主要集中于建筑機械基本功能，忽視了智能控制系統(tǒng)的培訓。智能建筑機械具備實時數(shù)據(jù)采集、故障預警和自我診斷等功能，但操作人員缺乏處理這些功能的能力，不能有效利用智能監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析平臺進行故障預測與預防，導致潛在風險不能及時識別。建筑機械的操作界面復雜，加上缺乏系統(tǒng)化的故障應急響應預案，使操作人員在突發(fā)故障時難以快速反應，增加了操作失誤的風險。

3智慧工地建筑機械智能管理改進措施

3.1部署精細化監(jiān)控系統(tǒng)

建筑機械精細化監(jiān)控系統(tǒng)具有高精度傳感器和多維度監(jiān)測手段，覆蓋發(fā)動機、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，實時采集溫度、壓力、振動等數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸至云平臺，利用邊緣計算技術處理數(shù)據(jù)，可減少延遲、確保即時響應。監(jiān)控系統(tǒng)采用人工智能算法對實時與歷史數(shù)據(jù)進行深度分析，通過機器學習模型識別異常并進行故障預測，可提前預警潛在風險、避免突發(fā)故障。集成“機械指揮官”系統(tǒng)，實現(xiàn)油位、速度等實時監(jiān)測，自動推送預警信息，確保故障得到迅速處理，從而提升建筑機械運維精度與可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)與施工進度、維修記錄平臺對接，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準與傳輸協(xié)議，可確保信息共享與資源優(yōu)化。

3.2提升數(shù)據(jù)處理效率

通過邊緣計算與物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，提升數(shù)據(jù)處理與傳輸效率。邊緣計算將數(shù)據(jù)處理下沉到現(xiàn)場，在建筑機械端進行實時數(shù)據(jù)分析，僅將關鍵信息上傳到云平臺，以減少傳輸延遲，提高響應速度。物聯(lián)網(wǎng)采用LoRa與NB-IoT協(xié)議，確保建筑機械與云平臺之間的穩(wěn)定傳輸。應用MQTT與CoAP高效數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃耘c實時性。

通過部署“機械指揮官”系統(tǒng)，實時監(jiān)控建筑機械運行狀態(tài)并推送預警信息。精確布設傳感器與數(shù)據(jù)采集終端，優(yōu)化選擇數(shù)據(jù)采集點，提高數(shù)據(jù)采集與傳輸效率。云平臺進行數(shù)據(jù)匯總和管理，提供可靠的決策依據(jù)，確保數(shù)據(jù)同步與完整性。數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

圖1數(shù)據(jù)處理流程

3.3打破孤島現(xiàn)象實現(xiàn)各系統(tǒng)整合

通過邊緣計算與物聯(lián)網(wǎng)深度集成，打破信息孤島現(xiàn)象實現(xiàn)各系統(tǒng)整合。邊緣計算將數(shù)據(jù)處理任務下沉至現(xiàn)場進行實時數(shù)據(jù)分析、處理與傳輸。提高響應速度，減少對云端的依賴；物聯(lián)網(wǎng)利用低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議確保建筑機械與云平臺之間高穩(wěn)定與低延遲數(shù)據(jù)傳輸；通過MQTT與CoAP高效數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r與可靠；“機械指揮官”系統(tǒng)實時監(jiān)控和采集關鍵參數(shù)，并自動推送預警信息；通過布設精準傳感器與優(yōu)化傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)母咝耘c準確性；云平臺統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，通過標準化接口實現(xiàn)跨平臺信息共享與實時更新，確保數(shù)據(jù)及時整合，為決策提供精確支持。智慧機械平臺實時動態(tài)界面如圖2所示。

圖2智慧機械平臺實時動態(tài)界面

3.4對操作人員進行智能技術培訓

對建筑機械操作人員進行智能技術培訓，培訓內容包括“機械指揮官”系統(tǒng)，涵蓋其傳感器數(shù)據(jù)采集、油位監(jiān)測、速度識別與故障預警功能，確保操作人員掌握物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議與實時監(jiān)控技術。操作人員需理解邊緣計算架構與本地數(shù)據(jù)處理技術，優(yōu)化現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析。

技術培訓還應涵蓋MQTT、CoAP等高效數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)高效傳輸。對操作人員應進行基于人工智能與機器學習的異常檢測與故障預測，幫助操作人員評估建筑機械性能與預判故障及風險，通過虛擬仿真與模擬訓練提升其操作與應急響應能力。通過系統(tǒng)反饋與實際操作考核評估操作人員技能，確保其高效應用智能機械控制系統(tǒng)。

多層次安全預警分為紅色、黃色、綠色三級，其中紅色觸發(fā)停機，黃色提示風險，綠色表示正常。該系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)與故障診斷模型生成預警信息，并通過智能分析預測設備運行趨勢。結合維修管理系統(tǒng)和預警數(shù)據(jù)，自動生成維修計劃，優(yōu)化資源調度，邊緣計算減少節(jié)點延遲，確保迅速響應。

3.6建立建筑機械周期性維護制度

基于“機械指揮官”系統(tǒng)建立設備周期性維護制度。通過實時采集建筑機械狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用傳感器監(jiān)測溫度、壓力、振動等關鍵參數(shù)，并通過邊緣計算對數(shù)據(jù)進行初步分析，識別潛在故障趨勢。

該系統(tǒng)結合機器學習算法，分析建筑機械運行歷史、負載及環(huán)境因素，動態(tài)調整其維護周期。根據(jù)建筑機械風險等級，自動生成維護計劃，優(yōu)先處理高風險故障。通過云平臺管理數(shù)據(jù)，維護計劃與技術狀態(tài)同步，確保決策的實時性與準確性?！皺C械指揮官”系統(tǒng)可自動識別故障前兆，提前規(guī)劃維修工作，優(yōu)化資源配置與調度。周期性維護制度可確保建筑機械高效運行，降低故障率，提升管理效率。

4結束語

本文研究了智慧工地建筑機械智能管理存在的問題，提出了精細化監(jiān)控、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)整合與操作人員技能培訓等改進措施。邊緣計算與物聯(lián)網(wǎng)技術的結合有效提升了數(shù)據(jù)處理效率，各系統(tǒng)整合成功打破了信息孤島現(xiàn)象，增強了協(xié)同工作能力。

多層次安全預警機制和周期性設備維護制度為保障設備安全運行提供了有力支持。本研究為智慧工地建筑機械智能管理提出的實用技術與管理措施，具有重要實踐意義。

3.5建立多層次安全預警機制

多層次安全預警機制通過實時采集建筑機械的溫度、壓力、振動等關鍵參數(shù)，結合“機械指揮官”系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理?！皺C械指揮官”系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)與建筑機械連接，進行實時狀態(tài)監(jiān)控，應用機器學習算法進行故障預測與風險評估，利用邊緣計算在現(xiàn)場實時分析數(shù)據(jù)及觸發(fā)預警。

參考文獻

[1]杜洋，馬成玉，惠敏.智慧工地管理系統(tǒng)對建筑機械設備安全管理的影響研究[J].產(chǎn)品可靠性報告，2023(11):39-40.

[2]李文瑜.智慧工地技術在建筑施工起重機械設備安全管理中的應用研究[J].中國設備工程，2022(18):24-26.

[3]陳強.智慧工地技術在建筑施工起重機械設備安全管理中的應用探討[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2022，58(1):176-178.