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智能化设备在市政道路施工中的应用与效益分析

宋顺绪

四川省威远路桥有限责任公司

摘要: 随着智能技术的迅速发展,市政道路施工领域正经历着智能化转型升级。通过实地调研和数据分析对智能化设备在道路施工中的具体应用情况进行深入研究,研究表明智能化设备的应用显著提升了施工效率,降低了人工成本,提高了工程质量控制水平,同时在施工安全管理、环境保护等方面也发挥重要作用,基于实践数据分析,智能化设备的应用为施工企业带来显著经济效益和社会效益,推动了建筑业转型升级和可持续发展。
关键词: 市政道路;智能化设备;施工应用;效益分析
DOI:10.12721/ccn.2024.157114
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引言:

智能化技术在建筑工程领域的广泛应用,正推动着传统施工模式向数字化、智能化方向转变,市政道路作为城市基础设施建设的重要组成部分,对施工质量和效率要求较高,智能化设备的引入为解决传统施工中存在的人工依赖度高、质量控制难度大、施工效率低等问题提供新思路,通过分析智能化设备在实际工程中的应用情况,探讨其经济效益和社会效益,为推进建筑业转型升级提供参考。

一、智能化设备在道路施工中的应用现状

(一)智能化测量设备的应用

在市政道路施工过程中,3D激光扫描仪、全站仪、RTK等智能化测量设备得到广泛应用,3D激光扫描仪采用脉冲激光测距原理,通过高速扫描获取施工现场三维点云数据实现道路施工现场地形地貌快速测绘,为道路设计和施工提供精确数据支持。全站仪配备自动识别棱镜系统,应用数字水准测量技术,可在道路施工放样、沉降观测等环节实现厘米级定位精度,RTK定位系统通过北斗卫星导航和移动通信网络结合,建立施工现场坐标系统,实时进行工程测量和放样,测量精度达到±2cm,显著提升测量效率,智能化测量设备的应用改变传统人工测量方式,实现道路施工全过程精确定位和实时监测,为智能化施工奠定基础。

(二)智能化施工机械设备的应用

智能化施工机械设备在道路施工中实现关键技术突破,主要体现在路面摊铺、压实等环节。智能摊铺机采用GPS定位系统和自动找平技术,通过实时采集施工数据自动调节摊铺厚度和平整度,确保路面施工质量,智能压路机配备智能压实系统,根据压实参数自动调节振动频率和幅值,实现最佳压实效果,激光整平系统应用于水泥混凝土摊铺,通过激光扫描实时监测路面平整度自动调节刮板高程,提高路面平整度。智能路面病害检测车搭载多传感器系统,采用机器视觉技术,对路面裂缝、坑槽等病害进行自动识别和定位,为道路养护提供数据支持,智能化施工机械设备的应用,实现施工过程自动化控制,提高施工精度和效率,减少人为因素影响,为道路工程质量提供保障,通过施工机械设备智能化升级推动道路施工向精细化、标准化方向发展[1]

二、智能化设备应用的技术特点

(一)智能控制系统的核心技术

智能控制系统采用多传感器融合技术和深度学习算法,构建道路施工智能控制体系,基于PLC控制器和工业以太网,实现施工设备远程控制和实时监测。控制系统采用模糊神经网络算法,通过建立非线性数学模型对施工参数进行自适应调节和优化,在摊铺机控制中运用激光导向技术和惯性导航系统,实现厘米级精度控制,智能控制系统集成GPS定位模块、陀螺仪和加速度传感器,通过多源数据融合算法提高定位精度,压路机智能控制采用振动参数自适应调节技术,根据路基刚度实时调整振动频率和幅值。基于深度学习的机器视觉系统,对道路施工质量进行实时监测和分析,控制系统采用分布式架构,各子系统通过工业总线实现数据交互和协同控制,智能控制算法结合专家系统,建立施工工艺参数库,实现工艺参数智能匹配和优化,通过闭环反馈控制保证施工过程持续稳定运行,提高施工质量控制水平,智能控制系统采用模块化设计,便于系统升级和维护,增强系统可靠性和可扩展性。

(二)数据采集与分析技术

1.数据采集网络构建与传输

数据采集与分析技术作为智能化施工核心支撑,通过多维度数据采集和深度挖掘实现施工过程精细化管理,施工现场布设温度传感器、湿度传感器、位移传感器等物联网设备,构建全方位数据采集网络。采用5G通信技术实现高速数据传输,确保数据实时性和可靠性,数据采集系统采用分层架构,包括感知层、网络层和应用层,实现数据采集、传输和处理一体化,感知层负责现场数据采集,网络层实现数据传输,应用层完成数据处理与分析,系统采用分布式存储架构,确保数据安全性和可靠性,通过构建完整数据采集体系为施工过程智能化管理奠定基础。

2.数据分析与应用

在数据分析方面采用大数据分析技术和人工智能算法,对施工过程数据进行挖掘和分析,通过建立数据模型实现施工质量预测和工艺参数优化,基于时间序列分析方法,对设备运行状态进行监测和预警,采用数字孪生技术,构建施工现场虚拟模型,实现施工过程可视化管理。数据分析系统集成BIM技术,实现施工信息多维度展示和管理,通过建立施工数据中心对历史数据进行存储和分析,为施工管理决策提供数据支持,数据分析结果通过可视化界面展示,便于施工人员直观理解和应用,数据分析技术应用显著提升施工管理信息化水平,实现施工过程智能化控制和优化,为施工质量控制和效率提升提供科学依据,推动施工管理模式创新[2]

三、智能化设备应用效益分析

(一)经济效益评估

通过对某市政道路施工项目实践数据分析智能化设备应用产生显著经济效益,在施工效率方面,智能摊铺机施工速度提升35%,智能压路机工作效率提高42%,整体施工周期缩短25天,工期提前完成率达到93%,施工人员配置方面,智能化设备应用减少现场施工人员46%,人工成本降低38.5%,施工人员劳动强度降低52%。设备使用成本分析显示,虽然智能化设备前期投入较大,但运维成本降低28.6%,设备使用寿命延长1.8倍,维修频率降低45%,维护成本节省32.8%,长期经济效益显著,在施工材料管理方面通过智能配比系统控制材料利用率提升15.3%,废料产生量减少23.7%,材料周转效率提高28.4%,库存成本降低18.6%。质量控制方面,返工率降低86%,质量验收合格率提升至98.5%,减少质量问题处理成本,质量缺陷整改费用降低76.3%,通过智能化设备应用单位造价降低12.6%,工程总成本节约15.8%,施工现场管理费用减少25.4%,设备投资回收期分析表明,投资回收期为2.3年,投资回报率达到168%,年化收益率超过42%,具备良好经济可行性和市场竞争力。

(二)社会效益评估

智能化设备应用产生积极社会效益,推动建筑业转型升级和可持续发展。在施工安全方面通过智能监测预警系统重大安全事故发生率降低92%,轻微事故降低76%,安全隐患排查效率提升65%,施工现场安全管理水平显著提高,有效保障施工人员安全,环境保护方面,设备智能化控制减少能源消耗24.5%,降低噪声污染28%,扬尘排放量减少33.6%,施工废水处理率达到95%,建筑垃圾资源化利用率提升至82%,工地环境质量明显改善。施工质量提升方面,道路使用寿命延长1.5倍,路面平整度提高32%,抗滑性能提升25%,道路通行舒适度显著改善,用户满意度达到96%,智能化施工带动产业升级,带动相关企业技术创新投入增长36%,促进产业链协同发展,创造新就业岗位超过3000个,施工过程智能化管理提升工程透明度,减少施工纠纷85%,工程信息公开率达到98%,促进和谐施工环境建设。通过智能化设备应用示范带动建筑业数字化转型,行业信息化水平提升42%,技术创新能力增强,施工现场环境改善,从业人员职业满意度提升56%,人才留存率提高38%,促进建筑业人才培养和技能提升,智能化施工模式创新推动建筑业绿色发展,实现经济效益与社会效益双赢,为行业可持续发展注入新动力[3]

结束语:

智能化设备在市政道路施工中的应用,显著提升了施工质量和效率,实现了传统施工模式的创新突破,通过经济效益和社会效益分析,智能化设备在降低施工成本、提高工程质量、保障施工安全等方面优势明显,未来随着技术进步和产业升级,智能化设备将在市政道路施工中发挥更大作用,推动建筑业高质量发展,建议加大智能化设备研发投入,完善相关技术标准,为智能化施工创造良好发展环境。

参考文献

[1]叶小鹏.沥青道路施工技术在市政道路建设中的应用[J].建材发展导向,2024,22(20):34-36.

[2]孟润泽.市政道路施工中有关水泥稳定碎石基层施工技术[J].建筑技术开发,2024,51(10):65-67.

[3]王晋贤.市政道路施工中软基加固技术研究[J].四川建材,2024,50(10):161-163.