在瑞士埃彭伯格隧道的建設(shè)過程中，施工方以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升巖土監(jiān)測質(zhì)量。近日，工程運營情報先驅(qū)企業(yè)Worldsensing首席執(zhí)行官Ignasi Vilajosana，分享了土木工程如何運用互聯(lián)設(shè)備，將挑戰(zhàn)性項目的數(shù)據(jù)變?yōu)榭煽刭Y訊。

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根據(jù)市場研究公司Gartner的一份報告，截至2020年，全球?qū)⒂?00億部聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時代的發(fā)展，我們的設(shè)備將變得更小、更準(zhǔn)確，并與更廣泛的行業(yè)相關(guān)。物聯(lián)網(wǎng)對實時數(shù)據(jù)的接觸更為便利，由此，土木工程便獲得了提升運營效率的機會。

事實上，我們已經(jīng)見證了巖土工程和施工監(jiān)控的新時代，工程師可以遠(yuǎn)程分析項目和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，并從一系列資產(chǎn)中以實時、數(shù)字化的方式收集信息。

本文將探討如何從施工階段，到關(guān)鍵資產(chǎn)的持續(xù)維護(hù)和管理階段，通過使用實地驗證的傳感器技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)，使土木工程組織能夠從自動化監(jiān)控中獲益。此外，還將探討如何正確運用生成的數(shù)據(jù)，從而提高生產(chǎn)力、質(zhì)量管理和項目績效。

土木工程行業(yè)的強心劑

數(shù)據(jù)采集在工程建設(shè)中發(fā)揮著重要而廣泛的作用。從監(jiān)測土體固結(jié)過程中的水壓變化、土體圍墾過程中的沉降，到隧道施工過程中的地形變形評估，能夠準(zhǔn)確記錄大量測量數(shù)據(jù)，對工程的成功至關(guān)重要。

到目前為止，數(shù)據(jù)采集主要靠人工完成，工程師們在工地現(xiàn)場進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的測量——這種方法常常會降低生產(chǎn)率。人工數(shù)據(jù)收集有復(fù)雜、不夠精確和耗時的特性，工程師們不僅要應(yīng)對惡劣的建設(shè)環(huán)境，還面臨著這樣的風(fēng)險：由于處理速度不夠快，工地狀況可能在讀數(shù)過程中發(fā)生變化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可靠。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)對土木工程行業(yè)來說算是一劑強心針。使用低能耗傳感器，監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施的狀況和環(huán)境，可實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程收集，然后通過安全的在線控制面板，進(jìn)行整合和可視化。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過有效簡化操作和實時獲取信息，其關(guān)鍵優(yōu)勢顯而易見：高速、精準(zhǔn)和高效。

瑞士埃彭伯格隧道的建設(shè)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前用于加強巖土監(jiān)測過程的典范。這條隧道全長3.1公里，其建設(shè)目的是緩解瑞士繁忙鐵路線的擁堵狀況。

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建造這類基礎(chǔ)設(shè)施需要經(jīng)常進(jìn)行可靠的巖土工程監(jiān)測，以發(fā)現(xiàn)任何可能影響建筑工程的情況。為確保施工的最高效率和準(zhǔn)確度，工程小組在隧道外裝設(shè)了無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括55個負(fù)載錨和5個伸長計，以收集施工期間需要的巖土儀器讀數(shù)。

低功耗無線傳感器系統(tǒng)，可為施工提供高效的監(jiān)測解決方案，傳感器可以完全適配現(xiàn)有的各種巖土儀器。重要的是，施工的自動化監(jiān)督，意味著對人工讀數(shù)和人工控制的需求被徹底消除，大大減少了原本可用于監(jiān)督任務(wù)的時間和成本。

在監(jiān)測現(xiàn)有結(jié)構(gòu)時，快速收集數(shù)據(jù)的能力同樣重要。美國公路與運輸建筑商協(xié)會(ARTBA)去年發(fā)布的一份報告顯示，美國境內(nèi)609, 539座橋梁中的58495座(即十分之一)存在結(jié)構(gòu)缺陷。

測量振動、傾斜度和傾斜等多種因素，并將這些信息以數(shù)字化的方式進(jìn)行記錄，可為工程師在提高關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的安全性，以及維護(hù)方面提供重要幫助。傳感器可以永久部署，也可在每次需要新數(shù)據(jù)時現(xiàn)場裝卸?，F(xiàn)在，新技術(shù)提供了廣泛的解決方案，以便在結(jié)構(gòu)監(jiān)測和巖土監(jiān)測中進(jìn)行遠(yuǎn)程讀數(shù)，有些遠(yuǎn)程讀數(shù)可發(fā)生在15公里(9英里)之外——這對于管道、鐵路和隧道等需大面積作業(yè)的土木工程項目尤為有效。

運營情報

雖然以數(shù)字化方式收集信息的自動化流程，可極大減少人工任務(wù)和相關(guān)成本，但是，在土木工程項目的多個方面部署傳感器技術(shù)，有時會導(dǎo)致大量未連接數(shù)據(jù)集的“數(shù)據(jù)過載”。

因此，并不是只有收集數(shù)據(jù)才能顯著提高生產(chǎn)率。相反，這取決于數(shù)據(jù)的分析方式和使用方式。

運營情報解決方案的實施可使數(shù)據(jù)集中。但是，運營情報并不僅是通過儀表板，將這些匯總的信息可視化，而是希望在這方面更進(jìn)一步。換句話說，成功利用運營情報的組織，能夠?qū)崟r洞察決策過程，目的不僅在于即時效果，還是為了開發(fā)預(yù)測性和預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)方法，最終提高生產(chǎn)率。

回到我們之前的隧道建設(shè)案例，在這樣的環(huán)境中，無線傳感技術(shù)與運營情報的結(jié)合，展示了將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為決策的過程。利用實時數(shù)據(jù)的能力，意味著工程師可更好地為整個施工過程的移動，建立觸發(fā)位準(zhǔn)。

事實上，運營情報網(wǎng)甚至可通過分析過去和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集，以及機器學(xué)習(xí)能力，自動為施工提供警告。在隧道施工的案例中，如果探測到足夠的移動，項目團(tuán)隊便可在足夠的時間內(nèi)得到預(yù)警，針對移動的隧道施工過程，進(jìn)行必要的修改，并確保施工按計劃繼續(xù)進(jìn)行。

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運營情報還可幫助民用基礎(chǔ)設(shè)施運營機構(gòu)，制定公共安全和文化遺產(chǎn)保護(hù)戰(zhàn)略。意大利歷史名城佛羅倫薩每年吸引約1600萬游客，佛羅倫薩當(dāng)局正在使用連接到某軟件套件的巖土傳感器網(wǎng)絡(luò)，來監(jiān)測著名的維琪奧橋。傳感器部署于這座32米長的中世紀(jì)橋梁沿線，可實時提供該橋和附近土地的穩(wěn)定性信息。如果發(fā)現(xiàn)任何不尋常的移動，當(dāng)局官員便會收到預(yù)警，并立即采取行動，以防佛羅倫薩的公共安全受到威脅。

淘汰人工讀數(shù)

對土木工程機構(gòu)而言，資產(chǎn)的數(shù)字化無疑通過自動化監(jiān)管提高了運營效率，幾乎消除了人工讀取數(shù)據(jù)的需要。然而，真正的投資回報，在于擁有管理這些數(shù)據(jù)的適當(dāng)平臺與流程。

以相關(guān)運營情報戰(zhàn)略來分析和影響決策，可提高項目績效和生產(chǎn)力。通過用數(shù)據(jù)來更好地控制勞動力、供應(yīng)和結(jié)構(gòu)分析，土木工程組織不僅減少了與項目相關(guān)的時間和成本，還在面對評估風(fēng)險和預(yù)先計劃對策時，處于更有優(yōu)勢的地位。