1.人工智能在土木工程中应用的意义
对于土木工程而言，现代土木工程与现代工业是密切结合的，但其基础设施的机械化、自动化、智能化和信息化的程度还较低，很多工作还是要人力资源来完成。而在科技高度发达、智能化程度高的未来，人工智能技术必将渗透于人类社会活动和生产活动的各个方面，人类大规模体力劳动和恶劣环境下的工作必将被机器或机器人所取代。2017年4月，住房和城乡建设部发布公告，批准《建筑智能化系统运行维护技术规范》（JGJ/T417—2017）作为行业标准，自2017年10月1日起施行。建筑智能化建设顺应了建筑业转型、精细化时代的需要，是推进新型工程建设的重要举措。传统建筑技术的转型升级是世界范围内的热门话题，各国都提出了建筑产业化等行业长远发展的愿景。我国应充分探索形成中国模式和经验，积极应对新一轮科技革命和产业变革，支持服务创新引领发展，引领全球工程教育。因此，为形成基于中国基础设施优势的强大智能建设模式，在土木基础设施领域，必须及早引入人工智能技术，让人工智能技术与土木基础设施规划、设计、建造等工作全方位融合，才能推动土木工程的发展，实现土木工程的跨越式进步。
2.人工智能在土木工程中的应用
2.1.智能生产
随着云计算、大数据、物联网等信息技术的发展，建筑行业进入了一个高质量发展阶段，装配式构件的广泛运用是这一阶段的显著特征。装配式技术的兴起实现了建筑模式由现场作业向工厂制造的转变，并由此推动了传统工厂向智能工厂的信息化改造。智能工厂旨在构建面向制造业的信息物理系统（CPS)，以实现物理实体与信息系统的垂直集成，从而达到机械设备智能运行的目的。智能工厂具有减少材料浪费、节约人力、提高效率缩短工期、保护环境等优点。目前大量工程的水泥厂、钢筋加工厂及预制梁场均已实现智能化升级。虎门二桥预制梁场通过引入物联网、云计算、二维码等信息技术对预制梁场进行智能化改造，实现了生产状态的实时管理，提高了生产效率，降低了人工成本除了装配式技术外，混凝土3D打印技术的出现也为智能建造的发展提供了新契机。3D打印建造具有低碳环保、施工速度快等优点，已应用于多种建筑结构中，但其成本高昂、个体化差异大、质量难以统一保障，现阶段还难以走向市场化。
2.2.人工智能在智能建造中的应用
近年来，智能制造理念在土木工程领域迅速发展，利用信息技术手段可使设置在土木工程建筑物上的传感器、网络通信等智能设备与相关人员协同工作，部分替代人在制造过程中的体力和脑力劳动，是土木工程未来发展的方向之一。智能制造技术涉及范围较广，包含BIM技术、物联网技术和大数据技术等，与人工智能技术相辅相成。在人工智能技术的帮助下，土木工程建造的智能化水平将得到大幅提升，施工过程的管理工作将更加高效。在施工建造过程中，应用人工智能技术进行项目管理和质量监督，不仅可以避免人为失误，还可以有效提高质量管理的效率。因此，在房屋建筑施工中应用人工智能技术是未来施工企业进行施工管理的一个重要发展趋势。
2.3.人工智能在施工人员管理中的应用
近年来，我国的土木工程安全事故频发，主要原因是工人的不规范操作、不安全行为以及缺乏监督等人为因素。为了解决土木工程工地环境复杂，安全人员无法及时发现危险的问题，将计算机视觉与工地监管相融合，能够及时发现并阻止危险发生。通过对施工过程进行监控，还能够提升工人的工作效率，有效缩短工期。人体姿态评估可以检测出人体或机械的姿态信息，包括肢体的朝向等。通过对人体或机械的行为进行预测，能够对危险动作发出警告，并及时发现伤者。智能生成数据集的挖掘机姿态评估模型能够成功评估挖掘机的姿态。并且，该模型也适用于其他机械的姿态评估。有研究使用低分辨率相机采集车辆驾驶员的头部图像，实时的对驾驶员的头部姿态进行估计；并提出一种计算驾驶员动态视野盲区的方法，实时分析驾驶员的动态视野盲区，对进入盲区的施工人员发出警告，能够有效预防施工现场设备撞击造成的伤亡。此外，该评估方法能够使用智能手机对施工人员的躯干姿势进行危险评估、判断施工人员的身体状况，从而降低错误的作业姿势对施工人员身体的损害。
2.4.人工智能在工程维护中的应用
人工智能技术在土木工程的运营和维护方面也能发挥重要作用。在工程成果验收方面，可以通过机器人来完成。机器人到达现场后，可通过激光雷达对工程建筑物进行扫描，以3D的形式呈现在系统中，与原有模型进行对比，以找出其中的问题。同时，其还可通过超声波对地板厚度等进行检测，全方位保障工程的安全和质量。之后，机器人会通过通信系统联系甲方，实时传送现场画面，让客户对整体工程做一个判定。这时候，机器人就是一个通信介质，乙方可通过机器人与甲方进行直接的交流。在验收过后的维护方面，可以用无人机和机器人来代替，从内到外、从上到下对工程进行检修和维护。在土木工程后期的运营阶段，人工智能可负责建筑物的监控和维护工作，可以利用无人机、计算机视觉、深度学习等技术来完成。例如无人机在土木工程领域视频监控建设和运行方面的应用具有巨大潜力。无人机通过搭载不同类型的传感器，可以快速获得大量拍摄区域的高精度、大比例高清图像，生成三维模型，能及时更新实时工程信息，为紧急救援提供更准确快速的实时信息，以协助相关部门迅速准确地制定出最佳的应急和处置方案。
3.展望
目前，人工智能已初步融入基础设施生命周期的各个阶段。为了更好地推进人工智能对土木工程的智能化、信息化改造，可从以下几个方面入手：推进人工智能算法的优化升级，研发具有更好的人机交互能力的设计工具，提高人工智能交互协作能力。加强基础研发能力及创新能力，开发具有自主知识产权的国产软硬件，突破智能建造关键技术瓶颈。建立信息技术与土木工程深度融合的沉浸式人才培养模式，培养“AI+土木”高素质复合型人才。
4.结束语
综上所述，人工智能在土木工程领域发挥着无可替代的作用，正在逐渐融入传统土木工程项目生命周期的各阶段，使土木工程项目的设计更精准、更高效，节省劳动力成本，优化各工序衔接程序，缩短项目工期，极大地推动工程项目在精细化、智能化道路上的发展。
参考文献
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