CC BY
16
УДК 69.001.5
Шевелева Я. С. студент 3 курса Кузоваткина Н.В. студент 3 курса
НИУ "Московский государственный строительный университет "
Россия, г. Москва ПРИМЕНЕНИЕ И ПРОБЛЕМЫ БЕСПИЛОТНЫХ ВОЗДУШНЫХ СИСТЕМ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ
Аннотация: Внедрение инновационных технологий в строительной отрасли необходимо для развития отрасли. Такие технологии могут помочь сократить время, необходимое для выполнения задач, повысить качество работ, улучшить стандарты безопасности и снизить расходы. Беспилотные воздушные системы (БАС) имеют различные применения на строительных площадках. Они обеспечивают вид с высоты птичьего полета для наблюдения за персоналом строительной площадки, а также обеспечивают прямую обратную связь о действиях, происходящих на месте. Учитывая высокий потенциал использования БАС в строительной отрасли и их широкое использование в последнее время, этот обзор исследований и литературы направлен на обобщение текущих применений БАС на строительных площадках. Кроме того, он также определит проблемы, возникающие в результате использования БАС в строительной отрасли.
Ключевые слова: приложения, проблемы, беспилотные воздушные системы, строительная индустрия
Sheveleva Y.S. 3th year student
National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow Kyzovatkina N. V. 3th year student
National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow
APPLICATIONS AND ISSUES OF UNMANNED AERIAL SYSTEMS IN THE CONSTRUCTION INDUSTRY
Annotation: The adoption of innovative technologies in the construction industry is necessary for the industry development. Such technologies can help in reducing the time needed to accomplish tasks, increase work quality, improve safety standards, and lower expenses. Unmanned aerial systems (UAS) have various applications on construction sites. They provide a bird's eye view for supervising construction site personnel as well as providing live feedback on actions taking place on-site. Given the high potential of UAS use in the construction industry and their recent wide usage, this study and literature review
aims to summarize the current applications of UAS on construction sites. Furthermore, it will also identify the issues resulting from UAS use in the construction industry. The findings will enhance understanding of the implementation of UAS in the construction industry.
Key Words: Applications, Issues, Unmanned aerial systems, Construction industry
1. Введение
Проверенные инновационные технологии очень полезны для любой отрасли, так как они в основном разработаны для повышения эффективности работы. Внедрение таких технологий может привести к сокращению времени выполнения задачи, повышению качества работы, повышению стандартов безопасности и снижению затрат. К сожалению, скорость внедрения инновационных технологий в строительной отрасли значительно ниже, чем в некоторых других отраслях. Использование технологий на строительных площадках представляет собой сложную задачу для управления строительством. Это связано с рядом ограничений и барьеров, а также с динамичным характером строительных площадок.
Беспилотные летательные аппараты (БЛА), также называемые беспилотными летательными аппаратами или беспилотниками, представляют собой инновационные технологии, которые могут быть очень полезны в различных областях применения в строительной отрасли. Термин «БЛА» все чаще используется для учета широкого спектра технологических применений. Сегодня некоторые БЛА управляются смартфонами, связанными сетями Wi-Fi, и их местоположение может быть точно определено с помощью глобальных систем позиционирования. БЛА может использоваться для сбора и обработки данных; ими также можно управлять с пилотом или без него. На БЛА могут быть установлены следующие инструменты: камеры, инфракрасный порт, радар и устройства связи. Передача данных в реальном времени с постов управления возможна с большинством типов БЛА; некоторые БЛА могут иметь опции хранения данных.
Самое раннее применение БЛА было для военных применений. Однако текущая ситуация изменилась, и в настоящее время БЛА участвуют в гражданских заявках. Все большее число исследователей изучают использование БЛА в строительных приложениях. Это можно увидеть в последнее время растет число научных публикаций по использованию БЛА на строительных площадках. В настоящее время интерес к использованию БЛА в гражданских и коммерческих целях обусловлен широким спектром применения, а также экономией труда, времени и затрат и даже повышением производительности. БЛА может работать в ряде строительных приложений, заменяя традиционно используемые методики. Кроме того, БЛА может помочь в проведении строительных работ с улучшенным и быстрым подходом. Например, БЛА может предоставлять геометрическую
информацию о фактических условиях строительной площадки часто и с низким уровнем ошибок. БЛА также используются для мониторинга транспортных и строительных площадок. Хотя существует потенциал для использования БЛА на строительных площадках, строительная отрасль не спешит его принимать. Кроме того, существует потребность в дальнейшей разведке, чтобы понять, как БЛА может использоваться в различных мероприятиях по управлению строительством. Эксплуатационные процедуры для эффективного использования БЛА, особенно для мониторинга безопасности строительной площадки, все еще требуют разработки. Таким образом, важно изучить вопросы, связанные с использованием БЛА в строительной отрасли. Литература по исследованию применения БЛА в гражданском строительстве скудна. Существует необходимость в научном исследовании и оценке эффективности БЛА в строительной среде. Это исследование было проведено с целью обобщения приложений и проблем использования БЛА в строительной отрасли, что поможет выявить несколько областей для улучшения и будущих исследований.
2. Методология
Это исследование было проведено с целью систематического обзора литературы для определения областей применения и проблем использования БЛА в строительной отрасли. Полученные результаты помогут понять и обобщить последние исследования по интеграции БЛА со строительной отраслью. Здесь основное внимание было уделено недавно выявленным приложениям и проблемам использования БЛА в строительной отрасли. Соответствующая литература была получена через Google Scholar, Science Direct, издательскую группу Taylor & Francis, Американское общество инженеров-строителей и публикации Springer. Термины поиска включали в себя «строительство», «беспилотники», «БЛА», «беспилотные летательные аппараты», «приложения», «проблемы», «проблемы», «риски» и «барьеры». Были выбраны и процитированы только статьи, в которых обсуждалась эта тема, или статьи, которые охватывали область, связанную с этой темой. В этом исследовании, Было получено 33 статьи, в том числе журнальные статьи, материалы конференций, журнальные статьи и отчеты. Одна статья была опубликована в 2012 году, а остальные 32 статьи были опубликованы в период между 2014 и 2017 годами. Это показывает, что тема исследования является относительно новой концепцией и что необходимы дополнительные исследования. В этом исследовании были исследованы два вопроса:
1. Каковы применения БЛА в строительной отрасли?
2. Каковы проблемы использования БЛА в строительной отрасли?
3. Применение БЛА в строительной отрасли
Использование БЛА в строительной отрасли является относительно новой концепцией, и заинтересованные стороны отрасли все еще находят применение. В этом разделе будет дан ответ на первый вопрос исследования,
а именно: каковы применения БЛА в строительной отрасли? Изучение литературы выявило девять основных применений БЛА в строительной отрасли (см. Таблицу 1). Из девяти определенных приложений, пять были упомянуты, по крайней мере, 12 статей в каждой, и включал строительные работы монитора, месте проведения работ, аэрофотосъемки и наблюдения , визуальный осмотр трудно - до - достичь мест, а также проверка безопасности, Другие четыре приложения не были широко обсуждены в литературе: взаимодействие с рабочими , количественный взлет и оценка , и безопасность строительной площадки были упомянуты в двух статьях каждая, в то время как обнаружение дефектов и повреждений упоминалось в одной статье. Количество статей, в которых упоминается приложение, указывает не на важность приложения, а на более широкое применение БЛА в строительной отрасли, которое привлекло внимание исследователей.
Application Reference
Monitor construction activities [1: 3-5, 7, 9, 13-21]
Site sun-eying [3, 4, 6: 11, 15, 16: 19,21-28]
Aerial photography and surveillance [3, 5-9, 14,16, 17, 19,21-23,29, 30]
Visual inspection of hard-to-reach locations [3,5, 8, 9, 13, 14,16,17,19,21,23,31]
Safety inspection [1-3, 5. 13, 14,16,17, 19, 25,31,32]
Interaction with workers [1= щ
Quantity take-off and estimation [9= 19]
Construction site security [Я23]
Defect and damage detection [26]
Таблица 1. Применение БЛА в строительной отрасли БЛА изменяют способ ведения бизнеса строительными компаниями, и БЛА можно интегрировать в строительные задачи несколькими способами. Как правило, БЛА используется для наблюдения с высоты птичьего полета надзорным персоналом на строительной площадке. В области архитектуры, инженерии и строительства БЛА стала новой темой исследований для трехмерного картирования. Трехмерное картографирование позволяет контролировать ход работ на площадке, выполнять геодезические и измерительные задачи, а также осуществлять контроль качества. Наблюдается экспоненциальный рост использования БЛА при визуальном мониторинге строительства и при визуальной эксплуатации многих типов зданий и систем гражданской инфраструктуры. Например, БЛА может использоваться для создания интерактивных карт зданий и участков путем проведения обследований площадок и построения трехмерных моделей этих мест. Кроме того, для задач, которые включают картирование обширных областей, таких как
раскопки, БЛА были приняты как надежные и эффективные устройства. Подрядчики все чаще осуществляют мониторинг своей строительной деятельности с использованием БЛА. Это связано с тем, что БЛА предлагает прямую трансляцию по ходу работы и может помочь в выявлении потенциальных опасностей или проблем с качеством, а также другой полезной информации в быстрой и экономичной форме. БЛА также полезны для мониторинга крупных строительных площадок. Большая строительная площадка становится все труднее контролировать, и именно здесь БЛА может сыграть свою роль; БЛА может обследовать и наносить на карту свалки.
Аэрофотосъемка внутри и снаружи строительных площадок в настоящее время является наиболее распространенным применением БЛА. Возможности оборудования БЛА значительно расширились, предоставляя улучшенные изображения с высоким разрешением под разными углами, одновременно являясь экономически эффективным и эффективным. Как правило, на строительных площадках устанавливают стационарные системы камер наблюдения. Однако, поскольку строительные площадки, как правило, очень заняты, становится невозможным полностью рассмотреть фиксированный диапазон камеры без структурного элемента, оборудования или материала на площадке, блокирующего его. В таких ситуациях БЛА может маневрировать вокруг любых препятствий, присутствующих на строительной площадке, и покрывать все необходимые места. Таким образом, БЛА обеспечивают аэрофотоснимки с различных углов и высот. Следовательно, БЛА можно считать более гибким по сравнению с фиксированными камерами. К тому же БЛА может использоваться для регулярного обследования строительных площадок, мониторинга текущей деятельности, составления документов по безопасности и изучения конструкций, в частности районов, в которые трудно попасть. БЛА может получить доступ к труднодоступным местам на строительных площадках и позволить менеджерам по безопасности взаимодействовать с работниками в критических ситуациях. Исследователи рассматривают БЛА как недорогой инструмент аэрофотосъемки для инспекции строительства, особенно для опасных или невозможных мест, таких как крыши и фасады зданий. Использование БЛА для проверки конструкции и инфраструктуры гарантирует надлежащую производительность и безопасность пользователя от разрушения конструкции, и в то же время предотвращает подверженность работника травмам. Неясные места, такие как внешняя оболочка здания или места, где возникают серьезные проблемы с безопасностью персонала, часто являются препятствиями для инспекторов, проводящих визуальное наблюдение; БЛА позволяют инспекторам просматривать эти места с безопасного расстояния. Например, в случае структурного пожара на крыше, БЛА позволит инспектору безопасно просматривать неподвижные изображения и видео поврежденных участков и проводить точную оценку. Кроме того,
БЛА, установленный с термографическими камерами, может улавливать тепловой поток, что позволяет отображать вопросы изоляции крыши или изоляции труб. Кроме того, размер БЛА позволяет ему получить доступ к внутренней части строительных проектов, что невозможно на вертолете из -за ограничений по размеру и ограниченной возможности доступа к открытым площадкам, таким как стадионы. БЛА будет обеспечивать менеджеров по технике безопасности живым контактом с работниками с помощью средств связи, включая видео и голосовые передатчики. Это очень выгодно, так как позволяет менеджерам по безопасности наблюдать за строительной площадкой и предоставлять работникам обратную связь в реальном времени. Еще одно применение БЛА - проведение оценки кровли. Некоторые подрядчики используют БЛА для оценки крыш, так как по некоторым крышам трудно ходить, и они могут быть легко повреждены, например, те, которые сделаны из сланцевой или глиняной черепицы.
Строительные рабочие подвергаются несчастным случаям, которые приводят к финансовым потерям, инвалидности и несчастным случаям. БЛА может улучшить методы строительства и облегчить инспекции безопасности на строительной площадке. Кроме того, они могут мгновенно оповещать операторов о несчастных случаях и помогать менеджерам по безопасности в определении места происшествия и пострадавших работников. БЛА может использоваться как эффективный и экономичный инструмент проверки безопасности высотных конструкций. Это связано с тем, что осмотр высотных конструкций очень опасен и считается трудоемким, дорогостоящим и трудным для диагностики. Визуальные данные, собранные БЛА, могут улучшить контроль безопасности на площадке за счет улучшения визуализации рабочих ситуаций.
5. Выводы
Использование новых инновационных технологий, таких как БЛА, в строительной отрасли крайне необходимо для развития различных аспектов отрасли, таких как безопасность. Поскольку использование БЛА на строительных площадках является относительно новым, может возникнуть ряд проблем, влияющих на работу на площадке. Это иллюстрирует важность проведения углубленных исследований по использованию БЛА в строительной отрасли.
Использованные источники:
1. Irizarry, J., M. Gheisari и B. Walker, оценка применимости технологии Drone как средства контроля безопасности. Журнал информационных технологий в строительстве, 2012. 17 (сентябрь): с. 194-212.
2. Мело Р. и др. Применимость беспилотной воздушной системы (БАС) для проверки безопасности на строительных площадках. Наука о безопасности, 2017. 98 (октябрь): с. 174-185.
3. Шрайбер Л., Э. Остиари, « Игра дронов»: предоставляют ли гражданские приложения возможности для устойчивого развития? 2014, Мирова: Париж, Франция.
4. Babel, J., Up in the Air: возникающая проблема беспилотников в строительной отрасли . 2015, XL Catlin: NY. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. п. 1-3.
5. Иризарри, Дж. И Д. Коста, Исследовательское исследование потенциальных применений беспилотных воздушных систем для задач управления строительством. Журнал управления в машиностроении, 2016. 32 (3): с. 1-10.
6. Siebert, S. and J. Teizer, Мобильная 3D-картография для съемки земляных проектов с использованием системы беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Автоматизация в строительстве, 2014. 41 (май): с.1-14.
7. Yacanas, Y., и др., Совместное использование технологий информационного моделирования зданий (BIM) и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для трехмерной иллюстрации хода работ в проектах строительства инфраструктуры , в четвертой Международной конференции по дистанционному зондированию и геоинформации окружающей среды 2016: Кипр. п. 1-8.
8. Флеминг К. и др. Новые технологии для глубоководных цифровых строительных записей. Практический журнал по структурному проектированию и строительству, 2016. 21 (4): с. 1-10.
9. Опфер, Н. и Д. Шилдс, Применение беспилотных летательных аппаратов и вопросы строительства , на121-й ежегодной конференции и экспозиции ASEE . 2014: Индиана, США. п. 1-15.
10. Wang, J., S. Zhang, J. Teizer, Геотехническое планирование и планирование средств защиты, использующих данные облака точек дальности и проверку правил при информационном моделировании зданий. Автоматизация в строительстве, 2015. 49 (январь): с. 250-261.
