当土木工程遇到物联网

在瑞士埃彭伯格隧道的建设过程中，施工方以物联网技术提升岩土监测质量。近日，工程运营情报先驱企业Worldsensing首席执行官Ignasi Vilajosana，分享了土木工程如何运用互联设备，将挑战性项目的数据变为可控资讯。

根据市场研究公司Gartner的一份报告，截至2020年，全球将有200亿部联网设备。随着物联网(IoT)时代的发展，我们的设备将变得更小、更准确，并与更广泛的行业相关。物联网对实时数据的接触更为便利，由此，土木工程便获得了提升运营效率的机会。

事实上，我们已经见证了岩土工程和施工监控的新时代，工程师可以远程分析项目和现有结构，并从一系列资产中以实时、数字化的方式收集信息。

本文将探讨如何从施工阶段，到关键资产的持续维护和管理阶段，通过使用实地验证的传感器技术和无线网络，使土木工程组织能够从自动化监控中获益。此外，还将探讨如何正确运用生成的数据，从而提高生产力、质量管理和项目绩效。

土木工程行业的强心剂

数据采集在工程建设中发挥着重要而广泛的作用。从监测土体固结过程中的水压变化、土体围垦过程中的沉降，到隧道施工过程中的地形变形评估，能够准确记录大量测量数据，对工程的成功至关重要。

到目前为止，数据采集主要靠人工完成，工程师们在工地现场进行关键数据的测量——这种方法常常会降低生产率。人工数据收集有复杂、不够精确和耗时的特性，工程师们不仅要应对恶劣的建设环境，还面临着这样的风险：由于处理速度不够快，工地状况可能在读数过程中发生变化，导致数据不可靠。

工业物联网(IIoT)对土木工程行业来说算是一剂强心针。使用低能耗传感器，监控基础设施的状况和环境，可实现大量数据的远程收集，然后通过安全的在线控制面板，进行整合和可视化。工业物联网通过有效简化操作和实时获取信息，其关键优势显而易见：高速、精准和高效。

瑞士埃彭伯格隧道的建设，是物联网技术目前用于加强岩土监测过程的典范。这条隧道全长3.1公里，其建设目的是缓解瑞士繁忙铁路线的拥堵状况。

建造这类基础设施需要经常进行可靠的岩土工程监测，以发现任何可能影响建筑工程的情况。为确保施工的最高效率和准确度，工程小组在隧道外装设了无线监测系统，包括55个负载锚和5个伸长计，以收集施工期间需要的岩土仪器读数。

低功耗无线传感器系统，可为施工提供高效的监测解决方案，传感器可以完全适配现有的各种岩土仪器。重要的是，施工的自动化监督，意味着对人工读数和人工控制的需求被彻底消除，大大减少了原本可用于监督任务的时间和成本。

在监测现有结构时，快速收集数据的能力同样重要。美国公路与运输建筑商协会(ARTBA)去年发布的一份报告显示，美国境内609, 539座桥梁中的58495座（即十分之一）存在结构缺陷。

测量振动、倾斜度和倾斜等多种因素，并将这些信息以数字化的方式进行记录，可为工程师在提高关键结构的安全性，以及维护方面提供重要帮助。传感器可以永久部署，也可在每次需要新数据时现场装卸。现在，新技术提供了广泛的解决方案，以便在结构监测和岩土监测中进行远程读数，有些远程读数可发生在15公里(9英里)之外——这对于管道、铁路和隧道等需大面积作业的土木工程项目尤为有效。

运营情报

虽然以数字化方式收集信息的自动化流程，可极大减少人工任务和相关成本，但是，在土木工程项目的多个方面部署传感器技术，有时会导致大量未连接数据集的“数据过载”。

因此，并不是只有收集数据才能显著提高生产率。相反，这取决于数据的分析方式和使用方式。

运营情报解决方案的实施可使数据集中。但是，运营情报并不仅是通过仪表板，将这些汇总的信息可视化，而是希望在这方面更进一步。换句话说，成功利用运营情报的组织，能够实时洞察决策过程，目的不仅在于即时效果，还是为了开发预测性和预防性的养护方法，最终提高生产率。

回到我们之前的隧道建设案例，在这样的环境中，无线传感技术与运营情报的结合，展示了将数据转化为决策的过程。利用实时数据的能力，意味着工程师可更好地为整个施工过程的移动，建立触发位准。

事实上，运营情报网甚至可通过分析过去和现有的数据集，以及机器学习能力，自动为施工提供警告。在隧道施工的案例中，如果探测到足够的移动，项目团队便可在足够的时间内得到预警，针对移动的隧道施工过程，进行必要的修改，并确保施工按计划继续进行。

运营情报还可帮助民用基础设施运营机构，制定公共安全和文化遗产保护战略。意大利历史名城佛罗伦萨每年吸引约1600万游客，佛罗伦萨当局正在使用连接到某软件套件的岩土传感器网络，来监测著名的维琪奥桥。传感器部署于这座32米长的中世纪桥梁沿线，可实时提供该桥和附近土地的稳定性信息。如果发现任何不寻常的移动，当局官员便会收到预警，并立即采取行动，以防佛罗伦萨的公共安全受到威胁。

淘汰人工读数

对土木工程机构而言，资产的数字化无疑通过自动化监管提高了运营效率，几乎消除了人工读取数据的需要。然而，真正的投资回报，在于拥有管理这些数据的适当平台与流程。

以相关运营情报战略来分析和影响决策，可提高项目绩效和生产力。通过用数据来更好地控制劳动力、供应和结构分析，土木工程组织不仅减少了与项目相关的时间和成本，还在面对评估风险和预先计划对策时，处于更有优势的地位。

本文刊载 /《桥梁 · BIM视界》杂志

2019年 第2期 总第9期

资料来源 / AEC Magazine

翻译 / 单霏霏

美编 / 赵雯

责编 / 周洋

审校 / 盛超 廖玲

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