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建筑业智慧工地建设的关键技术研究

吴玲玲

芜湖城市建设集团股份有限公司

摘要: 随着信息技术的飞速发展,智慧工地作为建筑业数字化转型的重要一环,正逐步成为提升项目管理效率、保障施工安全、优化资源配置的新模式。本文旨在探讨建筑业智慧工地建设的关键技术,包括物联网(Internet Of Things,IoT)、大数据(Big Data)、云计算(Cloud Computing)、人工智能(Artificial Intelligence,AI)及 5G 通信等前沿技术并分析其在工地监控、人员管理、设备调度、质量控制及环境监测等方面的应用。通过构建智慧工地系统,实现工地管理的智能化、精细化与高效化,为建筑业可持续发展提供技术支撑。
关键词: 智慧工地;物联网;大数据;云计算;人工智能;5G通信;施工管理;安全监控
DOI:10.12721/ccn.2025.157016
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引言:建筑业作为国家经济发展的支柱产业之一,其管理水平的提升直接关系到社会经济发展的质量和效益。然而,传统工地管理模式存在信息孤岛、效率低下、安全隐患多等问题。智慧工地概念的提出,为解决这些问题提供了新思路。智慧工地通过集成应用现代信息技术,实现对工地全过程的智能化管理和服务,不仅提高了施工效率,还显著增强了安全性和环保性。

一、物联网技术在智慧工地中的应用

物联网技术在智慧工地中的应用深入而广泛,构建了一个全面感知的智能环境。监控摄像头和各类传感器如同智慧的眼睛,遍布工地各处,对人员活动、机械设备运行、物料使用及环境变化进行实时监测。智能视频分析系统能自动识别异常行为,如未佩戴安全帽、违规操作等,及时预警,预防安全事故的发生。RFID标签与物联网平台结合,形成建筑材料的智能追踪网络,精确管理库存,避免材料浪费和盗窃,优化物料调配,确保施工进度。同时,环境传感器实时监测噪音、扬尘、温湿度等指标,助力环保施工,减少对周边社区的影响。物联网技术的融入,使工地管理更加透明化、高效化,推动了智慧工地向安全、绿色、高效的新型模式转型。

二、大数据与云计算的支撑作用

大数据和云计算技术的引入,极大地提升了智慧工地的数据处理与分析能力。工地产生的海量数据,如施工进度的详细记录、人员考勤的实时追踪、机械设备的运行状态监控以及环境参数的动态检测,被高效整合并存储在云端。大数据分析技术深入挖掘这些数据,揭示出隐藏的模式、趋势和关联,为项目管理提供精准的预测和决策支持,从而实现资源的优化配置,提升工程质量和效率。云计算平台扮演着数据处理的核心角色,它提供弹性扩展的存储空间和强大的计算能力,确保即使面对PB级别的数据也能实现快速处理和实时分析。通过分布式计算和并行处理,云计算能够迅速响应工地的实时需求,如即时调整施工计划、优化设备调度、预测潜在风险,甚至在异常情况下迅速作出决策。此外,云计算的高可用性和容错机制,保证了数据的安全性和服务的连续性,为智慧工地的稳定运行提供了坚实的后盾。随着大数据和云计算技术的深度融合,智慧工地能够实时响应复杂多变的施工环境,实现精细化管理。这不仅提高了工作效率,降低了成本,还有效保障了工地的安全,减少了环境污染。借助这两种技术的强大力量,智慧工地持续进化,为建筑行业的数字化、智能化转型奠定了坚实的技术基础[1]

三、人工智能技术的应用探索

人工智能技术在智慧工地中的应用愈发深入,涵盖了多元化的领域。以深度学习为基础的智能识别系统,通过分析摄像头捕捉的图像,能够准确识别工人的安全装备穿戴情况、作业动作是否规范,甚至可以预测潜在的危险行为,及时发出预警,防患于未然。同时,这一系统也能对施工环境进行智能监控,如识别火源、检测烟雾,提升火灾防范能力。预测分析技术在智慧工地中扮演着决策支持的角色。通过对历史数据的深度挖掘和模型构建,它能精确预测工程进度、资源需求和成本波动,帮助管理层制定更科学的施工计划和预算控制策略。此外,当工程面临延期或超预算风险时,系统能提前预警,为项目团队提供充足的时间进行调整和优化。自动化控制技术的应用,显著提升了工地的运行效率。例如,无人驾驶的智能运输车辆能精确执行物料配送,避免交通拥堵,减少人工操作的误差;无人机则用于高空巡检,提供安全、高效的检查手段,尤其适用于大型结构和高风险区域。同时,智能机器人在重复性高、环境恶劣的任务中大显身手,如焊接、混凝土浇筑等,降低工人的劳动强度,提升工作安全性。此外,人工智能与物联网、大数据等技术的融合创新,进一步推动了智慧工地的智能化水平。例如,AI算法对海量传感器数据进行实时分析,能预测设备故障,提前进行维护,减少停工时间;智能合约技术则在供应链管理中发挥作用,确保材料采购、物流配送的顺畅进行,提高整体项目的协同效率。人工智能技术在智慧工地的广泛应用,不仅提高了工作效率,降低了安全风险,还通过精细化管理降低了成本,为建筑行业的现代化转型注入了强大的动力。随着技术的不断进步,人工智能将在智慧工地的更多环节发挥重要作用,推动建筑业的可持续发展。

四、5G通信技术的赋能

5G通信技术以其超高速率、极低延迟、海量设备连接的能力,为智慧工地的信息化进程注入了全新活力。借助5G网络,工地的高清视频监控实现无损传输,确保远程监控的清晰度和实时性,管理人员能够即时捕捉到现场的每一个细节,提升安全管理效能。同时,5G的低延迟特性使得远程操控设备成为可能,如无人机巡检、机器人作业等,即便在危险或复杂环境中,也能保证指令的精准执行,提高作业安全性。5G的大带宽特性支持大规模数据的实时传输,对于大数据分析和云计算应用至关重要。工地上产生的大量传感器数据、设备状态信息、环境监测数据等,能够实时上传至云端,进行深度分析,为项目决策提供精准依据。此外,5G的高连接密度使得工地上的智能设备如智能安全帽、可穿戴设备、物联网传感器等能够无缝连接,形成高效协同的智慧工作环境。5G技术的引入,还催生了更多创新应用场景。例如,通过5G网络,虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术得以在工地培训、工程模拟等方面发挥作用,提供沉浸式的学习体验,提高工人的安全意识和操作技能。此外,5G赋能的无人驾驶运输车、智能塔吊等设备,能够实现精确导航和自主作业,降低人工干预,提高施工效率。5G通信技术的广泛应用,不仅优化了工地的管理效率,降低了安全风险,还推动了建筑业的数字化转型。随着5G技术的不断发展和智慧工地生态的完善,未来建筑行业的智能化水平将更上一层楼,为实现绿色、安全、高效的建筑生产模式提供强大支撑[2]

五、结论

智慧工地建设,作为建筑业数字化转型的必然进程,整合了物联网、大数据、云计算、人工智能和5G通信等前沿技术,实现了工地管理的全面升级。物联网技术通过智能设备和传感器,实时监控施工进度、设备状态及环境变化,提高管理透明度。大数据与云计算技术的融合,为海量工地数据的存储、处理和分析提供了强大支持,助力精准决策和资源优化。人工智能的应用,如智能识别、预测分析和自动化控制,进一步提升了施工安全和效率,减少了人为错误。5G通信技术则以超高速、低延迟特性,加速了工地信息的实时传输和远程协作。随着技术的演进,智慧工地将不断拓展新的应用场景,如虚拟现实(VR)和增强现实(AR)用于模拟训练和现场指导,区块链技术确保供应链透明和数据安全。同时,环境友好型技术如绿色能源和智能节水系统,将推动智慧工地实现低碳、环保的可持续发展。建筑企业应积极采纳并融合这些先进技术,构建以数据驱动的智慧工地管理体系,培养具备数字化技能的新型人才队伍,以创新驱动发展,提升企业核心竞争力。同时,政策层面应鼓励技术研发和应用,完善相关法规,为智慧工地的健康发展提供良好的环境。通过这些努力,智慧工地将在提高工程质量、保障施工安全、降低资源消耗等方面发挥更大的作用,为建筑业的绿色、智能、可持续未来贡献力量。

参考文献

[1] 建筑业企业数字化转型现状分析.本刊编辑部.中国建设信息化,2023

[2] 建筑业企业绿色化表现影响因素及对策研究.张爱民;薛艳青;张常杰;马超;李丛笑.建设科技,2022