基于土木工程施工技術(shù)及其未來發(fā)展研究

成克鋒

摘要：由于利用了現(xiàn)實物聯(lián)網(wǎng)、光探測距和無人機，土木工程施工技術(shù)性能得到了提高。然而，這些技術(shù)可能難以以可接受的速度擴散到整個建筑行業(yè)。預(yù)計出現(xiàn)停滯的一個原因是這些技術(shù)缺乏標準化和法規(guī)?？紤]到標準和法規(guī)對技術(shù)采用的重要性，以及讓建筑利益相關(guān)者了解行業(yè)趨勢的必要性，綜合和記錄與新興建筑技術(shù)相關(guān)的行業(yè)標準和法規(guī)的當前狀態(tài)是至關(guān)重要的。

關(guān)鍵詞：土木工程;施工技術(shù);未來發(fā)展

1 引言

建筑環(huán)境是全球經(jīng)濟的重要組成部分，貢獻了約13%的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP） [1]。盡管被認為是世界經(jīng)濟的重要貢獻者，建筑業(yè)的表現(xiàn)并沒有在最近的過去有明顯的改善。建筑行業(yè)停滯不前的項目表現(xiàn)需要我們重新思考該行業(yè)的項目執(zhí)行方式。雖然不需要，但這種停滯不前提供了一個改革建筑基礎(chǔ)設(shè)施組裝的機會。先進技術(shù)的引入預(yù)計將大大提高效率、經(jīng)濟、彈性和適應(yīng)性，不僅有利于建筑業(yè)，也有利于其基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的社會。近年來，施工經(jīng)理們紛紛表示對物聯(lián)網(wǎng)、光探測與測距和無人機等有前景的技術(shù)感興趣。人們認識到，這些新興技術(shù)（大致分為物聯(lián)網(wǎng)、光探測距和無人機）已經(jīng)越來越多地開始在項目設(shè)計、施工、規(guī)劃和管理中找到應(yīng)用。盡管這些技術(shù)在項目的整個生命周期中具有巨大的潛力來提高性能，但建筑行業(yè)固有的特性（動態(tài)的、抵制變化的和碎片化的）預(yù)計會阻礙這些技術(shù)的傳播。此外，獲取和運營這些技術(shù)的成本以及缺乏標準化和法規(guī)似乎是限制技術(shù)在建筑行業(yè)采用的主要因素。

目前，一些研究已經(jīng)評估了影響一些有前途的施工技術(shù)的法規(guī)的現(xiàn)狀[2]。然而，這些研究僅限于國家法規(guī)，并專注于特定的技術(shù)，沒有指出重要的趨勢、互操作性標準的機會，以及跨越多種技術(shù)的協(xié)同作用。為了填補這一空白，進行了一項全球搜索，以確定和簡化適用于有前景的建筑管理技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)、激光雷達和無人機的可用標準和法規(guī)。在西歐和北美有越來越多的技術(shù)標準和法規(guī)的發(fā)展和實施，但具體的建筑標準和法規(guī)還很少。提供有助于加快標準和實際法規(guī)開發(fā)的建議，以推動采用。由此可見，社會經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)等多個領(lǐng)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，極大地促進了建筑技術(shù)和土木工程技術(shù)的發(fā)展，建筑業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展將直接決定其未來的發(fā)展方向。

2 土木工程施工技術(shù)的研究

2.1 土木工程施工技術(shù)的互操作性

互操作性帶來了來自不同利益相關(guān)者的承諾，這為倡導(dǎo)新興建筑技術(shù)的標準化提供了強有力的可信度信號。如前所述，互操作性可以促進開放平臺的廣泛采用，這可能會減少創(chuàng)建獨立的構(gòu)建技術(shù)設(shè)備和平臺所固有的重復(fù)工作和投資。此外，將技術(shù)模塊化為獨立的接口部分，這些部分可以通過定義良好的互操作性標準進行交互，這可能會阻止不同技術(shù)開發(fā)人員開發(fā)相互不兼容的解決方案。構(gòu)建技術(shù)可以具有降低復(fù)雜性的模塊化和互操作的體系結(jié)構(gòu)，可以促進技術(shù)創(chuàng)造中涉及的不同方面的創(chuàng)新。標準產(chǎn)生能夠促進技術(shù)實現(xiàn)的集體原則和規(guī)則。一個有效的標準制定過程加強了對單一標準的趨同，這可以降低復(fù)雜性、成本，并在開發(fā)的早期階段提高這些新興技術(shù)的有效性。作為包括來自學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的專家、創(chuàng)新者、開發(fā)人員和利益相關(guān)者在內(nèi)的更大聯(lián)盟的一部分開發(fā)標準，可以降低風險并避免不適當?shù)臉藴?。另一個有希望的解決方案是鼓勵建筑技術(shù)制造商使用一種允許基本技術(shù)互操作性的標準來生產(chǎn)技術(shù)平臺。

2.2 土木工程主要施工技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)是過去20年里發(fā)展起來的數(shù)以百萬計的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的總稱[2]。這些技術(shù)包括傳感器、執(zhí)行器、智能手機、信號、機器人等，正在開發(fā)促進智能、自動化、安全和可持續(xù)的環(huán)境和施工過程。隨著施工操作逐漸向優(yōu)化流程發(fā)展，智能應(yīng)用的可能性包括現(xiàn)場自動化、機器人輔助施工、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控、材料管理、安全監(jiān)控和家庭自動化。

光探測和測距：一般來說，遙感是指任何可以對目標空間進行觀測的非接觸技術(shù)。遙感被廣泛認為是一項快速發(fā)展的技術(shù)，主要是受成像傳感器的發(fā)展和信息基礎(chǔ)設(shè)施性能的不斷提高的驅(qū)動，包括處理、存儲容量和通信能力。隨著傳感和計算機技術(shù)的進步，傳感器變得更加廉價，現(xiàn)代遙感系統(tǒng)使用多個傳感器，包括相同和/或不同的傳感器，如多個攝像機或光探測和測距（激光雷達）傳感器。

無人駕駛飛行器：無人駕駛飛行器、無人機系統(tǒng)、遠程駕駛飛行器、也通常被稱為無人機，大多被開發(fā)和用于軍事應(yīng)用。近年來，研究人員對利用無人機系統(tǒng)用于多種非軍事目的表現(xiàn)出越來越大的興趣。據(jù)報道，它們被用于森林和農(nóng)業(yè)應(yīng)用、自主監(jiān)測、應(yīng)急和災(zāi)害管理、交通監(jiān)測和管理、3D建模攝影測量、基于遙感的檢測系統(tǒng)，以及更多領(lǐng)域。這種水平的效用主要是由于無人機系統(tǒng)捕捉重要信息的速度快、高機動性和高安全性。人們認為，無人機已經(jīng)變得如此廣泛，有必要規(guī)范其使用，以防止非法行為和事故。

3 土木工程施工技術(shù)的未來發(fā)展趨勢研究

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個主要問題是設(shè)備之間缺乏可操作性。關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)保護膜下的傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過多，作者通過強大的搜索發(fā)現(xiàn)，主要存在現(xiàn)有的制造法規(guī)，沒有為建筑工程應(yīng)用量身定制的標準或法規(guī)。在美國，越來越多的人要求政府引入相關(guān)法規(guī)，特別是關(guān)于這些設(shè)備創(chuàng)建、存儲和傳輸數(shù)據(jù)的完整性。大多數(shù)組織和消費者認為有必要制定物聯(lián)網(wǎng)安全法規(guī)。為了在建筑等碎片化、動態(tài)和復(fù)雜的行業(yè)中增加物聯(lián)網(wǎng)的采用和應(yīng)用，必須通過制定規(guī)范建筑管理相關(guān)傳感器和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用的標準來鼓勵互操作性。建筑行業(yè)可以通過使用開放標準，如開放消息傳遞標準來實現(xiàn)某種程度的互操作性，使用開放標準將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集成到建筑信息建模中的平臺。

4 結(jié)論

本文的主要目的是綜合與新興土木工程施工技術(shù)相關(guān)的發(fā)展研究——物聯(lián)網(wǎng)、激光雷達和無人機。研究結(jié)果表明，盡管一些國家，特別是西歐國家，已經(jīng)為這些技術(shù)的應(yīng)用制定了一些標準和法規(guī)，但迄今為止，很少有工作專注于制定具體的建筑法規(guī)。為了促進新興建筑技術(shù)的標準化和規(guī)范，應(yīng)努力超越單一技術(shù)，考慮互操作技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)。

參考文獻

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