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物联网在建筑中的应用

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2020-04-16

导读：建筑行业正在将实时信息引入已有数百年历史的流程中。物联网（IoT）设备和传感器正在以一种比以前想象的更经济，更高效的方式收集作业现场数据。

建筑行业正在将实时信息引入已有数百年历史的流程中。物联网（IoT）设备和传感器正在以一种比以前想象的更经济，更高效的方式收集作业现场数据。

施工现场现在已经成熟，可以进行根本性的改变，从而提高生产率、安全性、工艺改进和新工具。物联网（IoT）允许部署简单的低功耗传感器，能够经济有效地进行通信。随着物联网越来越普遍，它对建筑业如何扭转局面产生了更大的影响。物联网使每个利益相关者能够实时了解从规划到实际施工、施工后各个阶段的情况，以及在服务期间建筑物是如何运行的。

虽然建筑业正在以缓慢的速度变化，但采用技术成功解决常见工作场所问题和简化流程的建筑公司正在从提高效率和提高对行业日益增长的需求的反应能力中获益。生产力水平低下、利润率下降、进度超支和竞争加剧是建筑公司应考虑采用物联网技术和数字化的一些明显原因。数据现在已经成为业务的关键资产，而明智的决策只能是数据驱动的。

一般来说，生产力、维护、安全和保障似乎是建筑业采用物联网的主要驱动力。

生产率

建筑行业受期限和目标的制约。必须避免积压，因为积压会导致预算增加。物联网可以提高准备水平和效率，从而提高生产力。物联网让人们少做些琐碎的工作，相反，他们被分配更多的时间与项目所有者和他们之间进行互动，产生新的想法来提高项目交付和客户满意度。

施工需要充足的材料供应，以确保项目的顺利进行。但是，由于人为错误造成的调度不畅，经常会在现场延迟提供材料。通过物联网，供应单元装有合适的传感器，可以自动确定数量并自动下单或发出警报。

维护

如果不积极管理，电力和燃料消耗将导致浪费，这将影响项目的总体成本。通过实时信息的可用性，可以了解每项资产的状态，安排维护停机或加油并关闭闲置设备。此外，现场传感器有助于防止问题的发生，从而减少了保修要求，帮助企业提高利润并保持客户满意。除了减少库存的通知外，传感器还可以用于监视物料状况，例如物料/环境的温度或湿度的适用性，处理问题，损坏和过期。设备供应商必须从单纯的供应商转变为持续监控和维护设备的合作伙伴，让客户专注于其核心业务。

安全和安保

在建筑工地上遇到的一些最大挑战是盗窃和安全。现场安全员不足以适当地监视巨大的站点。使用启用IoT的标签，可以轻松解决任何材料或物品被盗的问题，因为这些传感器将通知材料或物品的当前位置。不再需要派遣人员去检查所有东西。

物联网可以创建数字实时工作现场地图以及与工作相关的更新风险，并在接近任何风险或进入危险环境时通知每个工人。例如，监视封闭空间中的空气质量对于工作场所安全至关重要。物联网技术不仅可以防止员工受到危险状况的影响，还可以在状况发生之前或发生时对其进行检测。借助实时物联网数据，员工可以更好地预测工作现场问题，并防止可能导致安全事故和时间浪费的情况。

长时间搬运设备和机械也可能导致工人疲劳，进而影响他们的注意力和生产力。物联网使监测异常脉搏率和用户位置等遇险迹象成为可能。

以下是一些物联网技术的摘要，这些技术正在改善施工现场的成果。

无人机和自动驾驶汽车

无人驾驶飞行器（uav）和自主飞行器正日益普及。通过无人机可以方便地对跨越巨大空间的大型建设项目进行监控。此外，自动倾卸卡车和挖掘机正在各种项目中进行测试，以限制人的生命暴露在不安全的工作环境中。例如，自主TMA卡车、沃尔沃卡车、小松智能机器。人工跟踪施工现场关键设备的状况和位置非常耗时，而且容易出现人为错误。在这些关键资产上安装追踪器给施工/项目经理带来了极大的便利。物联网设备跟踪允许建筑公司管理利用率、控制成本和做出更明智的设备决策。

使用无人机收集作业现场的准确勘测图和航拍图像，以及远程跟踪进度，可以节省项目的时间和成本。此外，航拍图像可以为项目经理提供项目的不同视角，并帮助发现潜在的问题，这些问题在地面上可能并不明显。

实时跟踪和基于云的数据集可帮助建筑公司减少盗窃，提高生产率并控制使用成本。启用IoT的解决方案的优势在于，即使是规模最小的公司和短期项目，也都发现智能无线系统是一种经济高效的选择。

虽然机器人在施工现场还不常见，但砌砖机器人已在接受测试，例如 Fastbrick机器人技术。

混凝土养护

另一个振奋人心的趋势是在混凝土养护中应用物联网技术。在这里，传感器在浇筑过程中嵌入混凝土中，并实时跟踪混凝土的养护情况，使施工经理能够确定地监控和计划其进度。准确的混凝土抗压强度现场估算为优化关键施工操作提供了机会，如模板拆除时间、桥梁/道路通车、预应力锚索张拉时间和混凝土配合比设计优化。施工过程中的主要问题之一是劳动力和模板成本的管理。了解混凝土的成熟度有利于模板的调度和循环以及劳动力的优化。Sensohive dumix、Doka concrote和Giatec SmartRock是IoT在混凝土养护中的一些应用。

ReadyMix供应商、水泥制造商、咨询工程师和混凝土测试实验室也可以依靠这种物联网技术来增强服务交付。

废物管理和结构健康监测

在现代建筑工地上，废物管理是一个至关重要的考虑因素，尤其是在当今，鉴于对建筑过程碳排放的关注日益增加。同样重要的是立即清理工作现场的垃圾，以腾出空间并减少危害。垃圾水平必须在一定时间内进行监控和清除。还必须执行适当的废物处理方法。现在，可以通过IoT跟踪器以经济高效的方式监视废物处理箱或车辆。未能正确处理废物可能导致对承包商的处罚。物联网还用于结构健康监测，以检测施工期间和施工后关键建筑物构件和土木结构的振动，裂缝和状况。

可穿戴设备

物联网使可穿戴设备变得智能。在任何机器或物体上安装传感器以通过连接监控性能水平、操作条件、物理状态或其他数据的能力是物联网的驱动力。当无生命的物体可以连接到因特网上时，它们就启用了新的功能。可穿戴设备是任何可以穿在身体上通过连接向用户提供附加信息的物品。可穿戴设备的一个例子是，智能眼镜上提供的平视显示器连接到增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和混合现实（MR）技术，如谷歌眼镜（Google Glass）、微软全息镜头（Microsoft HoloLens）。这些技术目前正在应用于规划和建模。智能眼镜可以用来模拟一个完整的套房地板，包括里面所有的家具。这个模型可以层层剥离，以研究和规划复杂的工作。客户还可以使用智能眼镜进行销售，以便客户能够沉浸在他们的新设施的感觉和外观。员工也可以在工作现场内外使用，因为通过连接的智能眼镜，他们可以在执行特定任务时查看工作说明，从而可能提高他们的绩效。其他可穿戴技术包括DAQRI智能头盔、SolePower工作靴和SiteWatch。

BIM优化和数字孪生（Digital Twins）

对信息和变更单的要求是建筑业的标准要求。机器学习就像一个智能助手，它可以仔细检查堆积如山的数据，并提醒项目经理需要他们注意的关键事情。建筑信息建模（BIM）可以通过生成性设计、使用适当特征预测成本超支、通过识别工作现场最大风险因素来降低风险、将强化学习应用于项目规划、自主和半自主车辆，劳动力配置优化，场外施工和后期施工。

来自IoT传感器的恒定实时数据流与来自其他项目的历史数据相结合，不仅可以用于监视当前工作现场，还可以提供不断增长的数据集，可与机器学习一起使用以进行预测性分析，使施工更加智能。

光学字符识别（OCR）技术可用于快速搜索图形，并将文档和图像转换为可编辑和可搜索的数据。通过数据分析，数据可以用于更好、更快和潜在的变化过程。分析可以将重点放在更好地理解物联网数据上，并有助于获得关于如何完成工作以及在何处以及如何改进的新见解。这些见解成为组织内的新算法和方法，使外勤人员能够以简单实用的方式优化绩效。例如，SmartVid、Egnyte、Dodge Data and Analytics和PCL Construction。

现场的BIM plus传感器等于数字孪生。对于建筑而言，使用数字孪生意味着始终可以访问已构建和已设计的模型，这些模型会实时进行同步。这使公司可以根据4D BIM模型中列出的时间表持续监视进度。数字孪生本质上是现实对象与其数字表示之间的链接，并使用来自传感器的数据不断对其进行更新。所有数据均来自位于物理对象上的传感器。此数据用于建立虚拟对象的表示。该数字表示随后用于可视化，建模，分析，仿真和进一步计划。数字双胞胎在建筑中的应用包括自动化进度监控，资源计划，物流，安全监控，质量评估和设备优化。

从BIM模型过渡或适应数字孪生是真正的价值所在，可确保将通过传感器的实时数据整合到模型中以创建真实世界的仿真。

尽管有大量失业的预测，物联网的采用不太可能取代建筑中的人的因素。相反，它将改变行业的商业模式，减少昂贵的错误，减少工地伤害，使建筑运营更加高效。建筑公司引进技术的最佳方法是，根据物联网的独特需求，根据物联网能够产生最直接影响的领域，优先进行投资。

来源：物联网IoT996