陳志輝 宋艷玉

[摘 要]隨著市場競爭日益激烈，建筑企業(yè)的利潤越來越低，新技術(shù)的蓬勃發(fā)展也給建筑業(yè)的傳統(tǒng)管理方式帶來了一定的沖擊，無人機作為近年來興起的熱門技術(shù)，已推廣至民用領(lǐng)域，其在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的可能性也逐漸凸顯。本文針對建筑工地管理中存在的問題，通過采用無人機技術(shù)，對管理不全面、揚塵污染和施工效率低等現(xiàn)場管理問題進(jìn)行改善，對于加強工地管理具有重要的意義。

[關(guān)鍵詞]無人機；建筑工地；科學(xué)管理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.18.080

[中圖分類號]TU71 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）18-0-03

1 無人機概述

1.1 無人機簡介

無人機（UAV）是一種具有動力裝置和導(dǎo)航模塊機且無人駕駛的航空器，通過無線電遙控技術(shù)或電腦編程能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)自主飛行。1917年，世界第一架無人機在英國誕生，但是在19世紀(jì)50年代才開始投入使用，主要用作靶機。無人機借助體積小、靈活，以及可以在空中活動的優(yōu)勢，能夠很好地完成各種偵查任務(wù)，并且在軍事中得到廣泛推廣。同時，無人機已經(jīng)逐漸出現(xiàn)在人們的生活中，給人們深刻的印象是航拍，由于成本及維修費用低廉，得到了空前發(fā)展。無人機像手機一樣擁有近乎無限的APP搭載能力，將應(yīng)用于更多、更專業(yè)的領(lǐng)域，如災(zāi)害預(yù)測監(jiān)測與評估、天氣預(yù)報、農(nóng)業(yè)監(jiān)測管理、國土資源環(huán)境調(diào)查、城市管理、海事信息化建設(shè)和農(nóng)業(yè)監(jiān)測管理等。

1.2 無人機的技術(shù)特征

1.2.1 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)的工作原理是光譜特性，由于任何物體的吸收光和反射光的性能不同，遙感技術(shù)可以通過對物體反射的光譜進(jìn)行分析進(jìn)而達(dá)到觀測物體的目的。無人機遙感技術(shù)是一種通過無人機在空中獲取數(shù)據(jù)的技術(shù)，通過無人機搭載的遙感器對物體輻射或反射出來的光譜進(jìn)行分析。人們最早用衛(wèi)星和飛機收集數(shù)據(jù)，相比之下，無人機更適合在空中收集信息，衛(wèi)星的視線會受云層遮掩干擾，并且訪問時間漫長無法獲得實時信息，與衛(wèi)星和飛機相比，無人機成本低、靈活度高、操作方便、安全性高。

1.2.2 GPS導(dǎo)航技術(shù)

GPS技術(shù)在生活中的運用相當(dāng)廣泛，如谷歌地圖、高德地圖等。無人機采用GPS技術(shù)，可以定位無人機的具體位置使其沿著預(yù)定的路線飛行，再搭載高清攝像頭，可實現(xiàn)自動航拍。

1.2.3 避障技術(shù)

無人機數(shù)量日益增多，人們對其操作的安全性有了更高的要求。無人機在低空飛行，若是環(huán)境復(fù)雜很有可能在空中碰到障礙物，為了保證無人機的安全，不僅要求操作人員技術(shù)熟練，而且對于無人機自動避障的要求也越來越高。避障技術(shù)能讓無人機在空中碰到障礙物時，能夠監(jiān)測無人機與障礙物的距離，實現(xiàn)避障，如今的避障技術(shù)日益成熟，從而使無人機具備更高的安全性，對于無人機在監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的意義。

1.2.4 影像處理

無人機遙感機動靈活、安全高效、成本較低，具有很多優(yōu)點，但是由于它的飛行特性導(dǎo)致遙感影像旋轉(zhuǎn)角度大、畸形嚴(yán)重、重疊不規(guī)則，人們不能從這樣的影像中獲得信息。無人機影像處理至關(guān)重要，人們可以通過幾何級數(shù)將其轉(zhuǎn)換成幾何圖形，生成高精度的2D或3D模型，較常見的影像處理軟件有Pix4D和Photoscan等。

2 建筑工地存在的問題

2.1 安全監(jiān)管不全面

建筑工地的安全問題一直以來都是人們關(guān)注的問題，隨著“智慧工地”的概念深入人心，人們越來越重視建筑工地的安全問題。建筑施工現(xiàn)場工作種類多、人員流動大、地形復(fù)雜，因此具有較大的安全隱患。近年來，“智慧工地”風(fēng)靡，人們越來越重視信息技術(shù)在現(xiàn)場管理中的應(yīng)用，逐漸采用遠(yuǎn)程監(jiān)控管理施工現(xiàn)場的方式，發(fā)現(xiàn)問題后及時與現(xiàn)場管理人員進(jìn)行溝通。這樣的管理方式存在一定的缺陷，因為事故多為突發(fā)情況，現(xiàn)在能做的安全防范多為事前和事中防范，上述的管理方式也是如此，但是施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，對于監(jiān)控的布置一般選取一些關(guān)鍵位置，主要用來監(jiān)控材料堆放是否合理，而對于人員操作是否違規(guī)、裝備是否齊全等就無法進(jìn)行監(jiān)控，從而存在安全監(jiān)管不全面的問題。

2.2 揚塵污染環(huán)境

近年來，國內(nèi)環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，特別是很多城市的霧霾不斷加劇，環(huán)境問題成了人們重點關(guān)注的問題。霧霾主要由工業(yè)、交通和建筑施工排入空氣中的顆粒物引起的，而建筑工地內(nèi)部的各類施工、運輸?shù)纫鸬膿P塵，會將大量的顆粒物排到空氣，因此施工現(xiàn)場的揚塵現(xiàn)象成為環(huán)境治理的重點。

2.3 施工效率較低

相關(guān)資料顯示，商業(yè)建筑項目花費常超出80%，工程進(jìn)度落后20個月。這些數(shù)字反映出施工效率較低，如此低效的施工進(jìn)程顯然與生活節(jié)奏日益加快的現(xiàn)代社會格格不入。建筑工地的施工效率受氣候、工人素質(zhì)、管理方式及技術(shù)等因素影響較大，極端氣溫和惡劣天氣都不適合施工，工人的素質(zhì)高低對于施工效率也有重大影響，往往決定了工程的質(zhì)量好壞。天氣因素屬于不可控因素，而施工人員素質(zhì)是可以提高的。

3 無人機在建筑工地的應(yīng)用

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2017年上半年，全國發(fā)生6 371起建筑施工安全事故，造成7 804人死亡，給建筑行業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，反映出建筑工地在安全方面存在重大隱患。由于無人機技術(shù)日益成熟，需求不斷增長，正逐漸走向商業(yè)化道路。技術(shù)穩(wěn)定、攝像技術(shù)不斷進(jìn)步也讓無人機在建筑工地的施工管理中具有廣闊的前景。

3.1 在安全監(jiān)管方面的應(yīng)用

建筑工地存在嚴(yán)重的安全隱患，而安全事故的發(fā)生往往是突然的，監(jiān)管者需要實時觀察施工的安全情況防患于未然，而傳統(tǒng)的監(jiān)察方式一般為人工監(jiān)察和監(jiān)控監(jiān)察，人工監(jiān)察較靈活但是過于的費時、費力，且效率較低，無形中增加人工成本，監(jiān)控雖然能讓監(jiān)管者獲得實時信息，但是監(jiān)控不靈活、視角單一，且有死角，對于突發(fā)事件反應(yīng)比較慢。而無人機在空中對工地進(jìn)行俯拍，圖像可以在智能手機平板設(shè)備或計算機上顯示，可以實現(xiàn)實時場外監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時和現(xiàn)場人員聯(lián)絡(luò)，無人機在空中拍攝視角更廣，靈活多變，可以通過算法算出最佳拍攝位置，以此更有利于捕捉信息，在對拍攝圖像進(jìn)行處理后可以得到三維圖像，便于施工進(jìn)度評估。而且，無人機還能捕捉到較高的設(shè)備安裝情況，這是定點監(jiān)控很難做到的。

3.2 在揚塵監(jiān)控方面的應(yīng)用

施工的揚塵處理是現(xiàn)在的熱問題之一，常用的監(jiān)測方式一般通過視頻監(jiān)測和儀器采樣，這些方法雖然在精度方面較高，但是容易受到干擾，效率低。無人機應(yīng)用于揚塵監(jiān)控，可以自動、準(zhǔn)確地識別寬廣區(qū)域的污染源。針對不同施工現(xiàn)場的施工特點和地理特征，技術(shù)人員可以對作業(yè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，確定圖像采集點和采集的方法，讓無人機按照規(guī)定的路線進(jìn)行圖像采集，從而有利于提高揚塵防治的效率。

3.3 在提高施工效率方面的應(yīng)用

建筑工程開工往往都有進(jìn)度安排，但是實際上由于各種原因，工程存在返工或緩工等現(xiàn)象，進(jìn)度緩慢。無人機遙感影像處理得到的三維影像可以為監(jiān)管團(tuán)隊提供參考，可以清楚地了解工程的進(jìn)展情況并且做出相應(yīng)的調(diào)整。無人機采集的信息能夠及時更新，可以在很大程度上提高施工效率。

3.4 在節(jié)省成本方面的應(yīng)用

無人機在建筑工地的應(yīng)用是商業(yè)應(yīng)用，商業(yè)應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)話題分不開。相關(guān)資料顯示，分別用傳統(tǒng)的方式和無人機完成占地7.5 hm2施工現(xiàn)場的掃描任務(wù)，成本差異來自人工操作：傳統(tǒng)方式需要2個人，用時11.5小時，而無人機只需要1個人，用時50分鐘。由于采購、保險等因素，無人機的初始成本要高于傳統(tǒng)方式，但是只需要8次任務(wù)，投資回報就開始呈現(xiàn)。因此無人機在建筑工地的應(yīng)用可以節(jié)省成本。

4 無人機在應(yīng)用時應(yīng)注意的問題

4.1 建筑工地的地形復(fù)雜

建筑工地人員復(fù)雜、器械材料種類繁多，不利于無人機采集圖像，且空間混亂、高度參差不齊，不適合無人機飛行，因此對于操作人員有較高的要求。因此需要對工地物體的堆積和器械的操作標(biāo)準(zhǔn)化，減少無人機和物體發(fā)生碰撞，也有利于采集圖像。

4.2 注重提高操作人員的素質(zhì)

無人機的電池續(xù)航能力較差，大概只能用1個小時，而無人機在建筑工地要全天候的工作，從而就需要給無人機配備許多電池來維持其正常工作，并且需要不斷更換電池，增加了操作人員的工作負(fù)荷。無人機在飛行拍攝的過程中，需要穩(wěn)定飛行才能保證拍攝質(zhì)量，而穩(wěn)定的飛行受到天氣因素及操作人員的水平影響，在相同的天氣狀況下，操作人員的操作水平?jīng)Q定了圖像的清晰程度，因此需要對操作人員加強培訓(xùn)。

5 無人機在建筑工地的應(yīng)用展望

無人機飛速發(fā)展，將應(yīng)用于各行各業(yè)。隨著科技的進(jìn)步，以及對高新技術(shù)的重視，對無人機技術(shù)的研發(fā)投入不斷增大，相關(guān)技術(shù)不斷成熟，國內(nèi)無人機發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，2015年我國無人機銷量約9萬架，交易金額達(dá)到23.3億元。據(jù)預(yù)測，到2018年，我國民用無人機市場規(guī)模將達(dá)到110.9億元，到2020年，其年銷量將可達(dá)到65萬架，增幅迅猛。從這些數(shù)據(jù)可以看出，我國對無人機的需求與日俱增，也說明了無人機技術(shù)日益成熟所帶來的便捷得到消費者認(rèn)可。雖然民用無人機數(shù)量正在上升，但是無人機在建筑工地的應(yīng)用并不普及。國內(nèi)目前的無人機主要以航拍居多，隨著無人機的技術(shù)日益成熟，無人機的商業(yè)價值會得到更好的體現(xiàn)，將更多地進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用，無人機在建筑工地廣泛應(yīng)用也只是時間問題。

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