无人机技术在大型工程施工管理中的应用分析

陈如银

（广西南宁当代丰耘投资管理有限公司，广西 南宁 530000）

无人机的航测技术取得了重大突破，包括电子、机械、摄像等技术。无人机测控系统操作简单、实时获取信息、分辨率高、管理模块化等优点，在空中交通管制、地质勘测、地图测绘等方面都有着举足轻重的地位。所以，本文对无人机技术在大型工程施工管理的应用分析，具有重要的现实意义。

1 无人机技术概念

无人机是一种可再利用和无人操纵的飞机。从历史上看，英国空军协会于1914年首次提出对无人机的研究。20 世纪90 年代，随着无人机技术的使用，无人机系统逐步向民用领域渗透。自2007 年以来，随着工业领域的广泛应用，无人机技术迅速兴起，代表着我国民用无人机技术进入了一个快速、成熟的发展时期，无人机已经成为目前民用无人机的主流，随着图像测量技术的不断进步，它在小型工程中的应用也越来越突出。与无人飞行器相比，无人机系统体积小、结构简单、造价低廉，在研发、制造等方面的成本也大大降低。实际应用证明，该系统不仅能完成部分无人机的任务，而且还能在野外进行危险性调查和测量、自然灾害调查和救援、空中应急处置、遥感监测等。

2 无人机系统

（1）由于大型项目在建设过程中地形复杂，需要利用无人机的各种系统功能来建立地形测量，并对测量结果进行分析，从而为施工提供支撑和基础。（2）无人机的应用类型有固定翼和旋翼两种。固定翼有一个特点，那就是可以在空地上飞行。另外，它的动力装置还具备长时间悬浮的能力，可以确保画面的清晰。由于公路地区地形复杂，无人机的部分系统需要进行改造，比如电池系统、新型太阳能电池、锂电池等，以及更长的续航能力。（3）在进行轨道规划后，将飞行控制软件应用于无人机的地面导航。利用应急救援车辆作为交通工具，对各种数据进行处理，建立导航数据库和高程数据库，确保无人机的飞行精度，并实现对目标的跟踪、控制和回收。将无人机收集的信息发送给监控器。在完成一项任务后，无人机必须对其进行充电，以便于后续工作的开展。（4）无人机图像采集系统在整个系统中占有很大的比重，它由高精度的扫描设备和工程防护罩、稳定支架、图像采集与控制软件组成，采集工作可以将图像反馈给观测者，从而更好地观察到周围的环境。

3 无人机技术特征

3.1 无人机全球定位导航技术

无人机航拍就是利用GPS，在预定的航线上，通过高清摄像机，让无人机在指定的航线上，进行自动拍摄。这种技术在民用方面已经得到了广泛的应用，比如，在大型工程安全评价中，通过GPS 技术对工程项目的安全进行准确的监控。

3.2 红外热成像技术

自然界的物体，在超过绝对零度时，都会产生红外线，并发射红外线，红外线探测器可以探测到目标的红外线，而物镜则可以将目标的红外线能量，反射到感光元件上，从而得到目标的红外热像图。随着新技术、新材料的不断发展，无人机的热像仪被广泛地运用到各行各业，成为无人机的一个快速发展阶段。无人机与照相机、红外线成像仪结合，能够对低能见度、危险地区进行红外成像，能够及早发现灾害的预警信号，提供信息技术支援。

3.3 无人机遥感测控技术

无人驾驶飞行器遥感检测控制技术是指无人驾驶信息技术和遥感、遥测技术相结合，进行对某一领域的遥感技术信息的收集。其主要特点是以无人机配送作为飞行工具，通过遥感传感器收集各种信息，并按照要求对所采集到的信息由计算机加以数据处理。这是一项将遥感技术、遥测技术、遥测技术与计算机技术相结合的先进科学技术。这种技术是对卫星遥感技术的一个补充，它能够在卫星不能覆盖、紧急情况下无法进行、人们也不能靠近地面的前提下，利用遥测技术进行对危险地区的测控工作。它在地质灾害监测、空中救援指挥、环境遥感监测等领域得到了广泛的应用。

4 建筑施工中存在的问题

4.1 施工现场环境污染问题

近年来，由于我国的基础设施建设，导致我国城市的雾霾日益严重，因此，环保问题成为当前社会的一个热点。建设项目所需的时间很长，在建设中很可能会产生一些环境问题。建筑工地上的灰尘等也会使周围的空气品质下降，使行人感到厌恶；固体、液体垃圾未经处理，直接排出也会对水体产生一定的污染；施工现场机器噪声较大，部分单位为赶工，在住户休息时段仍继续施工，会对周边居民生活品质造成极大的影响。

4.2 施工效率较低

据相关调查，目前国内的基础设施建设支出往往超过预期的80%，并且比原计划的时间晚20 个月。这也反映了当前基建工程建设的工作效率偏低。建筑施工的效率受到当地气候条件、施工管理人员、操作人员素质、管理方法和技术水平的影响，在极端的温度、雨、雪等恶劣气候条件下施工，施工人员素质的高低直接关系到施工的效率，并直接关系到施工的质量。气象因素是不可控制的，但施工管理和操作人员的质量可以得到改善。

4.3 工程施工质量控制力度不够

近年来，随着社会的发展和经济的飞速发展，建设工程的质量是否符合要求，将影响项目的顺利实施，而工程质量的好坏与施工现场的管理息息相关。在施工中，由于企业和项目管理上的漏洞，或企业为节约成本，使用劣质建材，对工程质量造成很大影响。而建筑工人的不规范操作，随意修改设计图纸、施工计划，出现问题不能及时作出反应或处理，对项目的质量造成不利影响。

4.4 安全管理不全面

安全一直是施工人员最关注的问题，这不但影响施工的品质，也影响施工人员的正常生活与身体健康。由于建筑工地的安全隐患也屡见不鲜，而有些公司对于安全的管理也一直是纸上谈兵，并未重视到“安全无小事”的概念，因此，施工单位也一直抱有侥幸心理。首先，公司的施工现场管理制度和对员工的安全意识淡薄，在施工活动中也没有红线安全意识，不对员工进行系统的安全培训，在企业运行中也未能建立完备的安全管理体系和施工现场机制，对安全职责并不明晰。其次，由于施工人员的文明水平较低，对施工工艺专业知识并不熟悉，因此，在建筑施工中往往不能严格根据国家规定、有关规范开展施工，同时各职能部门工作人员间的协调力量也不足，员工往往私自离职，没有自身约束意识，所有这种情况都是成了施工安全的重大隐患，从而提高安全事故产生的概率。

5 无人机在施工管理中的应用

随着我国经济的快速发展，建设工程所需的人工费用也随之增加，因此，在工程建设中，无人机的作用日益突出。利用无人机，可以获得以前人力、重载设备难以抵达的区域的空中图像。把这些空中图像转化为实际的测量和分析数据，为管理者提供对施工过程的监控、设计和现场的实时操作的快速管理。

5.1 施工现场作业的基本步骤

（1）各种无人机系统的总体用途有图像处理、遥感导航、网络系统集成等。而在公路工程项目建设中，要达到高精度、高可见性能的技术需求，是由无人驾驶飞机与平台系统合作实现的。使用了多个地面探测模型，把无人机和平台之间的协作整合了起来，并根据项目的实际状况，以实现了互相补偿的目的。（2）利用无人机对整个工程范围内进行了全面的测量，可以预测基地内的所有建筑物、基础设施、预制区域等，并利用3D的视角进行模拟。（3）在地形图的测量中，利用无人机精确测量起伏地形，利用立体视图再现控制点，为方案优化提供重要依据。

5.2 在项目质量管理中的应用

（1）空间地图的定位与计算无人机遥感技术大大提高了测绘任务的稳定性。垂直拍摄、低空飞行、复杂地形全方位抓拍、无遮挡、无遮挡等，都是无人机的独有优点。而且无人机在测试的时候也比较灵活，就算不符合升空和下降的条件，也可以顺利运行。

（2）工地规范化为保证无人机在工地上的安全运行，同时对影像进行有效的采集和处理，对工地的要求是尽可能地规范化，无人机可以按照指定的路径进行检查，降低遇到障碍物的危险，同时也保证影像的高品质，能够进行有效的识别。

（3）在工地上训练无人机是一件很困难的事情，所以在使用无人机之前，要有很好的技术，才能保证无人机的安全，同时还要有建筑公司或者工程公司的专业人士来训练无人机司机，让他们了解无人机的技术，同时也可以研究如何利用无人机进行实地监控的可行性和价值，从而提升管理的效率。

（4）要拓宽收集信息的渠道。由于无人机的使用受到很多限制，所以在早期阶段，要不断地扩展其信息收集源，以利于早期的学习和培训。不过，随着无人机的不断发展，当它具备一定的数据储备后，它的性能会得到进一步的改善，而当它的识别精度得到提升后，就要考虑将其应用到非标准的领域中，扩大它的数据库。

（5）在技术创新管理中，成本是一个非常重要的因素。所以，在实际应用中，必须从最大程度上降低成本，从产品的生命周期来看，这是一种非常有效的方法，它可以吸引更多的企业加入无人机的推广中。

5.3 推动绿色文明施工

在大型工程中，无人机的使用受到普遍的欢迎，同时也可以将无人机的环境监控功能和大型工程领域结合起来，从而减少施工污染，提高环境质量。比如，在国内某地，某工地上有一家工程公司，利用无人机对工地中PM2.5 浓度进行监测，并根据监测结果调整施工过程中所用的物料和相关的操作程序，从而达到控制工地污染指标的目的。同时，本区域的施工单位也通过无人驾驶设备，直观地观察到各种设备和材料在工地上的分布和进度，并协助管理人员进行合理的规划和调整，创造一个相对文明、绿色、安全的施工环境，促进我国建筑行业的建设健康发展。

5.4 施工现场无人机监工应用

在工地使用无人机，既能监测施工质量，又能有效地监控施工过程中工人的工作态度和工作行为。传统建筑行业的施工队伍与技术人员组成比较复杂，受教育程度不高，整体素质不高。因此，在施工现场，由于对安全的认识不足，会造成施工中的安全风险加大。通过对施工现场作业人员的作业过程进行监控，可以有效地增强作业人员的安全意识，并对其进行规范。其重点包括：第一，员工穿戴的安全设备是否合理；第二，施工现场的安全性。进度管理包括对形象进度的管理，也就是利用无人机的摄像功能，根据预定的时间表，对工地的建设进行拍照，确定目前的工地形象进度。

此外，近年来，世界范围内的环保问题日益突出，而中国的环保情况却越来越严重，导致不少城市居民也深受雾霾的困扰。我国幅员辽阔，以我国大陆企业居多，近年来，在制造业、交通运输、建筑施工等领域企业数量增长很快，而雾霾天气主要也是因为这些企业的废气微粒排入环境，所以，怎样对在建筑施工环境中出现的灰尘进行控制和处理一直是我们所关注的焦点。在建筑物中，用传统的灰尘监测设备还无法监视整个建筑物，但现在用无人机航拍时，它就可以破解这个难题了，它配备环境监控传感器，可以对建筑施工现场监视，通过检测室内空气中的PM2.5 含量，经过与工业标准的比较，可以判断建筑是不是存在灰尘超标，并根据监测结果对施工场地进行有效的管理，从而实现施工现场扬尘的控制。无人机施工现场管理系统能够在任何时间、任何时间、任何时间对工地进行全方位、全方位的监测和管理，有利于工人按照标准作业，创造一个绿色、安全的施工环境。

5.5 无人机在现场安全管理方面的运用

建筑工地的安全风险很大，而且经常是突发性的，管理者要时刻关注施工的安全状况，以防万一，传统的监控手段是手工监控，手工监控相对灵活，但是太费时费力，而且还会增加人力成本。无人机配备的高清摄像机可以从多个角度对施工工地进行全方位的监控，及时发现违章、违章指挥、违反劳动纪律的情况。而且，无人机可以拍摄到更高的位置，这是一个很难完成的任务。此外，还可以根据采集的资料，结合第三方工地管理软件，对工地工人的作业管理、安全规范管理等进行统一的调整与优化。

6 结语

综上所述，建筑业作为国家的传统产业，在国民经济中占据着举足轻重的位置，但大型工程建设周期长、资源消耗大，施工现场人员和设备复杂，建筑产品体积大，导致建筑企业能耗高、效率低，对可持续发展产生不利影响。而在施工过程中，无人机的运用，不仅可以提高施工质量，加快施工进度，节约人力和费用，更符合建筑行业信息化、工业化、智能化的发展趋势。