研究人工智能技术在智慧工地系统中的应用

摘要：‌人工智能技术在智慧工地系统中的应用，可以缩短工期，提高工程施工质量，实际应用过程中，工作人员要加强对‌人工智能技术的应用，只有这样才能保证整个施工开展的合理性。下面，以‌人工智能技术在智慧工地系统中应用的优点作为切入点，阐述了智慧工地系统中人工智能技术的应用方面，最终依据工程实例对‌人工智能技术在智慧工地系统中的具体应用进行了全面阐述，希望文中内容对相关工作人员能够有所帮助。

关键词：‌人工智能技术；智慧工地；进度管理；质量管理

随着科技的快速发展，现代工程建设进入智慧发展阶段，各种先进技术都被合理应用在工程建设中，各种先进技术的应用，以及建筑行业的发展，使智慧工地系统成为现代建筑工程建设的一种主要方式，而且应用越发广泛。通过‌人工智能技术进行应用，可以优化智慧工地系统，从而确保后续施工顺利进行。

1‌人工智能技术在智慧工地系统中应用的优点

人工智能技术是各种技术不断发展而来的一种产物，其被广泛应用在多个行业中，从实际应用情况来看，其优点主要体现在以下几个方面：

（1）采用‌人工智能技术可以代替实际作业过程中一些高强度和重复性工作，从而降低人力成本，高效完成各项施工作业，提高施工质量[1]。

（2）‌人工智能技术的出现与应用，为许多行业发展都带来了新机遇。利用机器学习、大数据等技术，能够全面挖掘各项技术的应用价值。同时，还能够培养高素质人才，为行业发展提供动力。

（3）‌人工智能技术在实际应用过程中，通过对先进算法和自动化功能，能够快速、精准消除数据处理、分析、装配过程中，由于人为操作不合理出现的各种错误，保证最终各种工作开展的合理性与精准性，消除安全隐患[2]。

（4）快速处理大量信息，快速查找施工现场的各种信息，明确工作人员可能出现的错误。

2 智慧工地系统中人工智能技术的应用方面

现代工程建设中，为了缩短工期、提高质量、降低成本，会采用智慧工地系统。应用智慧工地系统期间，为了使其作用能够得到合理发挥，工作人员必须加强对‌人工智能技术的应用。从智慧工地系统实际情况来看，‌人工智能技术的应用主要体现在以下几个方面：

（1）管理工作人员期间，采用虹膜、人脸等各种技术登记相关工作人员的信息，主要包括工作人员的受教育情况、工作时间、负责内容等，从而实现对工作人员的合理控制，确保在遇到特殊情况下，能够快速、精准调取工作人员的信息，以免因为工作人员问题，对工程建设造成不良影响。此外，通过对生物识别技术进行应用，可以对智慧工地中的工作人员进行实名管理。例如，智能安全帽就是将定位器、传感器等安装在传统安全帽中，施工人员开展施工作业时，佩戴智能安全帽，可以随时接收各项信息，确保施工人员安全。

（2）在工程施工现场，利用红外热成像和无人机搭载高清摄像头全面覆盖整个施工现场，从而实现对施工现场机械设备运行情况、工作人员佩戴安全帽、危险施工任务等各项内容的监控[3]。实际施工前，每半小时就能够完成一次巡查作业，整个巡查工作可以动态进行，这一巡查方式与传统人工巡查方式相比，不仅效率更高，而且整个巡查过程中不存在死角。

（3）通过智慧管理能够感知施工现场作业安全性，及时发现施工现场存在的各种违规操作。例如，某房建工程建设时，存在高空作业，高空作业存在危险，此时，一旦出现危险，可以及时发出相应警报信息，提醒工作人员，消除施工的各种安全隐患，保证施工顺利、安全。

（4）采用人工智能监控技术，可以实现对整个施工场地，以及周围情况的监视，保证能够及时发现施工期间，工作人员存在的违规情况，例如，一旦发现火灾等事故，要立即处理，从而将火灾危害控制在最小范围内[4]。

（5）通过智能检测变形，能够精准检测施工现场可能出现的各种变形问题，从而为后续施工开展提供依据；采用传感器技术，可以自动方式称重施工现场运输车辆的重量，降低施工现场物料验收难度，为施工开展提供便利条件。

（6）采用VR实景效果开展安全教育培训工作，这能够使工作人员掌握施工现场具体情况，明确施工要点，增强工作人员在工作期间的安全防护意识，避免施工人员在工作过程中，出现控制不到位情况，引起安全事故。

（7）采用BIM，利用专业辅助模型，能够做好施工进度管理作业，不仅可以缩短工期，而且能够提高施工质量。

3 人工智能技术的应用实例

3.1 工程概况

某房屋工程建设施工现场如图1所示，该工程施工中布置了智慧工地系统，而且在系统中应用人工智能技术，目的就是确保整个施工作业能够依据规范顺利进行，缩短工期，减少施工作业对周围环境的破坏。该房屋工程规模大，通过对智慧工地系统进行应用，可以实现对整个施工作业全面控制。实际施工过程中，在智慧工地系统中引入人工智能技术，实现对整个施工作业的管理。

3.2 人工智能技术的智慧工地系统结构

智慧工地系统结构如图2所示。

（1）感知层

该层主要由数据采集模块构成，通过对人工智能技术进行应用，可以混合融入不同数据采集方式。感知层在实际应用期间，能够精准检测不同数据采集设备，例如，环境监测仪、智能安全帽、无人机等各种设施，通过对采集不同装置中数据的应用，可以为后续施工安全、顺利、高效开展提供强有力的支持。

（2）传输层

传输层在智慧工地系统中起到的作用就是传输信息数据，其由网络传输模块构成，实际作业开展期间，利用网络能够精准、快速传输感知层采集层收集的数据，从而为后续施工作业开展提供精准数据支持。

（3）数据层

智慧工地系统中的数据层的构成如下：①数据存储模块。感知层中信息通过传输层传入数据层，随后被存储在数据存储模块内，在这一期间，利用人工智能数据仓库，可以存储全部数据。实际作业开展期间，完成基础性存储作业后，采用数据仓库能够全面筛选收集的各项数据信息，完成相应转换作业，以供后续使用。与此同时，充分结合人工智能技术中学习训练算法，采用计算机程序，归纳整合各种数据信息，最终形成事故案例库、成本数据库等各种典型案例，从而为后续施工顺利开展提供依据[5]。②数据分析模块。该模块数据仓库为基础，利用人工智能技术中数据挖掘、深度学习等人工智能算法程序训练机械学习模型，从而将学习模型应用在智慧工地系统中，发挥出系统的预测，以及分析等作用。

（4）功能层

功能层在智慧工地系统中起到的作用就是利用人工智能技术中知识库、数据仓库等各项内容，从而使智慧工地系统在运行期间，具有共享数据、集成信息、仿真预测等各项功能，发挥出人工智能技术作用，保证施工作业能够依据计划，在工期内顺利完成。

（5）用户层

智慧工地系统中用户层的作用就是支撑人机交互，由终端接入模块，主要包括多个不同终端，从以往大量施工经验来看，常见的终端类型有移动终端、数字屏幕等。需要工作人员注意的是，在布置终端时，工作人员要依据现场具体情况完成布置工作，确保最终布置的终端能够满足日后使用要求[6]。

3.3 人工智能技术在智慧工地系统中的应用实践

3.3.1 布置施工场地

布置房屋工程施工场地时采用BIM建模措施，做好施工区域定位塔吊布置、道路布置等工作，从而确保房屋工程施工期间，人车分流，保证后续施工作业，各项作业能够有序进行。

布置施工场地时，要配合不同技术，保证在后续施工时，不会发生安全事故。例如，在施工场地布置塔吊时，要在塔吊上安装防碰撞系统，避免采用塔吊施工时，发生碰撞、超重等问题。

3.3.2 安全管理

（1）安全监控

开展监控作业可以从以下几个方面分析：第一，采集与处理数据。通过对感知层装置进行应用，能够全面采集工程施工中的各项数据信息，利用算法程序，可以预处理各种数据，这可以减少数据污染情况，完成上述作业后，利用人工智能算法提出图像特点，做好相应识别工作，从而消除收集信息中各种无效信息，为后续施工开展提供依据。第二，工程建设期间的安全感知。利用人工智能技术中数据特征检测、深度学习算法等，针对工程建设整体情况，做好相应感知工作，全面掌握施工现场工作人员穿戴反光背心、安全帽，以及施工现场情况隔离栅设置情况，一旦发现不合理情况，要立即指出，及时处理，确保后续施工顺利、安全。第三，安全评估施工现场复杂环境。开展安全评估作业时，应当在充分结合安全感知信息基础上，全面识别施工作业中的各种场景，以及施工目标，结合施工现场的各种安全风险，做好施工现场轨迹预测、距离测量等工作，实现对交通工程施工过程中，安全风险的预测，如果在这一过程中发现安全隐患，可以立即发出警报信息，通知施工人员，及时采取相应措施处理[7]。

（2）预测安全风险

该功能的具体实现以人工智能技术中机器人学习算法为基础实现，具体分析要从以下几个方面进行：第一，依据工程施工具体情况搭建数据库，通过对其进行应用，采用机器学习算法，全面、精准预测施工现场存在的各种安全风险。第二，采用自然语言处理等方式，精准预测各种信息，初步完成相应分析工作，在这一基础上，采用人工智能算法，明确引起工程安全风险的各项要素。第三，将提取的各项安全风险要素属性输入智慧工地系统中，通过算法程序，输出施工现场安全风险预测结果，在此基础上，全面结合安全库与人工智能专家库，完成相应模拟学习工作，从而为后续施工顺利、安全进行提供支持。第四，全面分析整个房屋的工程具体情况，将房建工程特征全部输入智慧工地系统中，在此基础上，利用人工智能学习算法程序，完成相应预测工作，再依据预测结果，采取针对性措施处理。

3.3.3进度管理

（1）进度优化机制

依据房屋规模、施工难点等内容，引入优化算法，合理优化施工方案，确保施工作业能够依据进度计划进行。针对进度优化机制的分析可以从以下几个方面进行：第一，全面提出房屋工程的数据信息，然后全部输入优化算法模型。完成数据信息输入后，通过对人工智能技术进行应用，采取自动方式，寻找房屋工程建设期间不同数据间的关联性，在这一过程中，要衔接搜索算法，从而缩短工期，保证房屋工程可以在工期内竣工。第二，施工人员在工作期间，应当将重叠活动作为目标函数，以此为基础，适当调整工程的成本参数、资源设置参数等多项内容，最终得到最佳进度参数，保证实际施工作业可以依据计划完成。

（2）建设可视化模型

利用采集装置可以获取房屋工程中的建设图像等信息，利用算法成程序精准分析房屋工程的各项信息，利用分析结果，构建点云模型。工作人员在实际工作期间，以分析结果搭建点云模型为依据，为了确保构建的点云模型精准，利用人工智能中机器学习算法开展目标跟踪、目标识别、施工材料分类等工作，各项工作都可以采取可视化方式进行，全面、精准识别房屋工程具体情况，控制房屋工程施工进度，以免发生延误工期现象。

（3）进度对比模拟

房屋工程建设期间，利用机器学习算法可以提取点云模型语义信息，将其与模型、施工方案进行对比，采取自动方式，呈现房屋工程施工进度，在确保房屋工程质量能够达到要求基础上，缩短工期。

3.3.4质量管理

将人工智能技术应用在智慧工地系统中，可以通过自动化方式进行质量管理，取代传统人工方式，实现对房屋工程施工过程的全面管理，明确施工期间的质量缺陷，通过卷积神经网络、目测检测算法等方式完成相应处理工作。房屋工程建设期间，将施工现场各种信息传递到智慧工地系统中，采用人工智能算法，自动收集施工现场信息，各种缺陷数据特征，做好相应对比工作，一旦发现房屋工程质量不达标，要以人工智能算法检测获取的结果为依据进行处理，确保最终建设的房屋工程整体质量能够达到预期。将人工智能技术应用在智慧工地系统中，在房屋工程建设期间，能够通过便携化方式，确定房屋工程质量情况。相关工作人员在实际工作期间，针对自动化检测过程进行总结，具体机理主要体现在以下几个方面：

通过对装置进行应用，可以全面采集房屋工程施工现场的各项数据，获取房屋工程建设图像，以供施工作业开展使用。

房屋工程建设过程中，完成图像采集作业后，利用人工智能技术深度学习算法，完成相应训练作业，获取深度学习算法模型，然后利用该模型，构建房屋工程建设图像数据。

依据算法明确房屋工程建设期间各种数据特征要素，全面检测房屋工程图像数据，在这一过程中，能够明确房屋工程中的质量缺陷，采取相应措施进行处理，保证经过处理后的房屋工程质量能够达到预期，满足人们的使用需求。

4 结语：

总而言之，将人工智能技术应用在智慧工地系统中，可以从工程的整体情况入手，做好相应管理工作，确保工程建设作业能够严格依据规范和流程进行，从而在确保工程质量能够达到要求基础上，在工期内竣工。工作人员在采用人工智能技术时，不仅要加强对新技术的学习，而且要注重总结工作经验，只有这样才能发挥出人工智能技术的作用。

参考文献：

[1]李立军.基于互联网信息化技术打造的智慧工地项目管理[J].城市建设理论研究（电子版）， 2024， （22）： 45-47.

[2]何思聪.人工智能技术在工程施工安全管理中的应用[J].云南水力发电， 2024， 40 （S1）： 42-46.

[3]姚圣义.探究人工智能技术在房屋建筑施工中的应用[J].中华建设， 2024， （05）： 124-126.

[4]杜洋，惠敏，马军，等.智慧工地管理系统中人工智能技术的应用分析[J].科技视界， 2023， 13 （34）： 46-48.

[5]黄观阳，吴军.浅析智慧工地建设遇到的问题及解决对策[J].建筑， 2021， （22）： 68-70.

[6]蒋荣超，韩华银，徐凰耀.大数据和人工智能技术在工程管理的应用研究——重庆渝高集团工程数智化实践[J].大数据时代， 2020， （07）： 32-37.

[7]李东锋.人工智能技术在建筑施工现场安全管理中的应用探索[J].住宅与房地产， 2020， （12）： 140-141.

作者简介：张禹（1983.6-），男，汉族，本科，湖南长沙，工程师，研究方向：项目管理