物联网传感器如何实现建筑业的技术创新和效率提升?

大型建设项目的完工时间通常比计划长20%,成本比预期高80%。有了这样的数字,尽早解决施工问题就变得至关重要。几年前,在建筑工地上部署物联网设备的成本还比较高,以至于无法认真考虑它,但是现在已经发生了巨大变化。

  任何曾经建造过房屋或翻修过公寓的人都知道,事情永远不会像最初计划的那样顺利。这项工作通常会花费更长的时间,更多的金钱,并且质量比最初设想的要低。这似乎是一个全球性问题:大型建筑项目遇到的时间和成本问题与您建造或翻修房屋时遇到的问题相同。幸运的是,物联网可以提供帮助。

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  麦肯锡表示,大型建设项目的完工时间通常比计划长20%,成本比预期高80%。有了这样的数字,尽早解决施工问题就变得至关重要。几年前,在建筑工地上部署物联网设备的成本还比较高,以至于无法认真考虑它,但是现在已经发生了巨大变化。多种传感器可以满足数十种使用情况,网络连接也变得更加便宜,并且平台即服务商业模式也越来越普遍。建筑企业已具备将物联网应用于其流程、提高生产力并更好地满足客户期望的所有条件。

  在建筑业实施物联网

  实际上,任何配备传感器并将数据传输到互联网的设备都可以成为物联网的一部分。在建筑业中,这些设备包括机械、车辆、物资和可穿戴设备。物联网可帮助收集项目涉及的各种流程和设备的数据,并通过互联网连接整个施工现场(甚至多个现场),从而获得一致的项目进度视图。还不止这些,以下是建筑业用来管理、跟踪、控制和分析数据的物联网设备。

  ▲供应传感器

  物资的平稳供应对于满足施工期限和目标至关重要,而且这种供应经常受到管理不善和错误计划的影响。通过为供应单元配备传感器,可以自动跟踪物料数量、设置警报和自动下达订单。

  ▲支持物联网的标签

  可以对材料进行标记,不仅是为了跟踪,而且也是为了防止物资被盗。在大型建筑工地上,现在很容易找到并监控任何物品。此外,连网标签也可用于机械和卡车。

  ▲燃料传感器

  项目的成本很大程度上取决于燃料和电力消耗,因为大型建筑工地使用的机械每天消耗数千美元。控制开支、有效的加油管理、及时维护以及对使用过多电力或燃料的机械进行升级,都会对项目的最终成本和工期产生重大影响。而燃料传感器可以在建筑工地上做到这一点。

  ▲热/湿度传感器

  一些设备、材料和建筑构件有特定的存储要求。在某些情况下,适当的存放会延长设备的使用寿命。但是,在某些情况下,保持材料和建筑构件处于适当状态对于项目乃至生命至关重要。物联网设备可用于监测仓库、环境和单个物品的温度、湿度、压力和其他指标,并对可能造成损害的任何变化发出警报。

  ▲实时现场地图

  借助物联网传感器和信标,建筑工地可以变成实时数字地图,以显示危险区域、进行中的工作、物料堆放、现场员工等。各种类型的装置可以监测封闭空间的空气质量,或提醒有关温度或压力的危险升高、土地塌方、物体坠落的危险等。通过这种方式,建筑工地可以变得更可预测、更好控制和更安全。安全问题至关重要,因为众所周知,建筑行业是最危险的行业之一:2017年,建筑、运输和搬运行业占美国工人死亡总数的47%。

  ▲可穿戴设备

  我们已经习惯于佩戴各种智能设备,并且建筑业也在利用它们。一些可穿戴设备可以监测工人的身体状况,跟踪脉搏、呼吸、压力水平等。可穿戴设备还可以帮助控制所有分包商的工作时间以及工人操作机器的时间。建筑业甚至正在采用智能眼镜等高级可穿戴设备。

  ▲设备跟踪器

  预测性维护和及时维修是设备跟踪器的主要目标。传输有关机器状态、服务警报和自动运行时间日志的信息可以显著降低故障和暂停工作的成本。

  ▲混凝土养护传感器

  为了加快施工进度,可以使用混凝土养护传感器。物联网设备通过温度传感器监测混凝土的固化程度,并将信息实时传输到云端。在浇注过程中,传感器被嵌入到混凝土中,并跟踪混凝土的养护情况,从而使管理人员可以精确地计划下一步工作。

  ▲结构健康监测传感器(SHM)

  关键基础设施的建设需要可靠的数据和及时的分析。结构健康监测(SHM)旨在通过收集有关振动、应变、温度、材料降解以及影响结构完整性的其他物理条件和状态的信息来评估土木和结构工程构造。各种类型的传感器有助于检测损坏及其严重程度、计算耐用性、执行预测性维护并防止事故发生等。这些传感器可以安装在桥梁、水坝、水下构件上,并提供非侵入式监测的可能性。

  尽管建筑业对新技术非常保守,并因此在创新方面滞后,但物联网正在缓慢而稳步地进入建筑业的各个领域。下面让我们来看看物联网在建筑业的实际用例。

  建筑领域的物联网用例

  根据肯尼斯研究(Kenneth Research)的一份报告显示,在建筑业中部署物联网的主要方向是远程操作、设备维护、车队管理、燃料监控和建筑信息模型(BIM)。

  ▲远程操作

  传感器和摄像头等测量设备可帮助远程控制和调整机械,提高操作精度,实时跟踪和报告工人的工作和进度,从而更好地协调建筑活动。Trimble是一家物联网建筑公司,通过为土方工程、铺路、钻孔和打桩提供机械控制,为该领域带来创新。

  ▲可穿戴设备

  GPS追踪器、心率监测器、压力和空气传感器并不是人们在建筑工地上可以遇到的唯一物联网设备。SolePower的智能工作靴利用GPS、射频识别(RFID)和惯性测量单元(IMUs)跟踪位置、状态和环境因素,然后将数据发送到云端,并在仪表板上显示项目统计数据,以便进行管理和分析。(来源物联之家网)Spot-rClip是另一种可穿戴设备,它不仅可以跟踪工人的出勤和位置,而且还可以通过报告跌倒、发出遇险信号并触发紧急警报来提高安全性,从而在发生危险时加快救援速度。

  像DAQRI和Microsoft HoloLens这样的智能眼镜是将物联网和增强现实相结合的更高级可穿戴设备。它们不仅通过基于环境的洞察力和实时指令来增强人类视觉,而且还在从3D建模到员工培训的整个施工过程中创建大量新用例。

  ▲跟踪

  将所有机械、设备、材料和货物连接到一个易于管理的网络中不再是幻想。借助射频识别(RFID)标签和传感器,可以监控建筑工地以及供应链上的流程。例如,Track是用于连接和监控工程机械操作的解决方案示例。

  ▲建筑信息建模(BIM)

  在施工期间,物联网设备可以报告材料和环境条件的任何变化,跟踪单个零件、细节和项目,并实时更新BIM模型。同样,当借助传感器或标签检测到问题时,与物联网设备相连的BIM模型可以提供对问题的分析和诊断。假设一个区域的传感器报告温度升高,使用BIM模型,可以远程检查此区域的通风情况或可能导致问题的任何其他因素。VisuaLynk提供了将物联网连接到BIM模型的早期示例。

  总结

  建筑业在创新方面进展缓慢,但物联网设备正稳步赢得建筑工地的认可,并且企业也认识到物联网在提高成本效益、调度和工作质量方面的潜力。在建筑工地,多种传感器、标签、实时跟踪和各种可穿戴设备不再是新奇的东西,而且这种趋势将会继续下去。

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