建筑項目智能化施工質量管理優化探討

余傳波（中鐵一局集團有限公司，陜西 西安 710054）

新時代背景下，我國建筑行業迅猛發展，在信息技術的支持下，變革了傳統的工程管理方式，智能化管理的應用日趨廣泛，提高了管理工作的準確性和時效性。大量實踐表明，智能化管理就是利用新型的設備、軟件打造信息化平臺，項目建設過程中收集大量的數據，取代人工，完成重復性強、計算量大的任務，為質量管理提供科學依據[1]。

1 智能化施工質量管理概述

1.1 定義

智能化施工質量管理是指利用先進的技術和智能化工具來提升施工質量管理的效率和準確性。它涵蓋了從施工過程中數據收集、監測和分析，到問題識別和解決的全過程。通過運用人工智能、物聯網、大數據分析等技術，智能化施工質量管理實現了自動化、數字化和智能化。

1.2 特點和優勢

1.2.1 自動化數據收集和監測

智能化施工質量管理利用傳感器、監測設備和物聯網技術，實現對施工過程中各項指標和參數的實時監測和數據采集，能夠消除人為數據收集的誤差和主觀性，提高數據的準確性和時效性。

1.2.2 實時監測質量問題

智能化施工質量管理可以實時監測施工過程中的質量問題，如結構偏差、施工材料質量等。一旦發現問題，系統會自動發出預警，通知相關人員及時采取措施，防止問題進一步擴大。

1.2.3 數據分析與預測

通過對大量數據進行分析，智能化施工質量管理可以識別出可能出現的質量風險和問題，并提供預測模型，幫助項目團隊預測和規避潛在問題，有助于提前采取措施，減少質量事故發生，并提高施工質量的穩定性和一致性。

1.2.4 提升管理效率和減少人為錯誤

智能化施工質量管理通過自動化和數字化的方式，減少了傳統人工操作中的繁瑣過程和人為錯誤。同時，還能提供可視化數據展示和實時報告，幫助項目管理人員更好地了解項目的整體質量狀況，及時做出決策[2]。

1.2.5 實現全生命周期的質量管理

智能化施工質量管理可以覆蓋建筑項目的全生命周期，從設計、施工到維護和運營。通過對建筑物的持續監測和數據分析，可以實現建筑質量的長期追蹤和管理，提高建筑物的持久性和可靠性。

2 智能化施工質量管理的關鍵技術

2.1 灌無憂

“灌無憂”是一種基于物聯網和傳感器技術的混凝土澆筑質量監測和管理系統。該系統通過實時監測混凝土的流動性、溫度、澆筑速度等關鍵參數，可以提供對混凝土澆筑質量的準確評估和監控。

灌無憂系統主要組件為物聯網傳感器，包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等多種傳感器。這些傳感器實時監測混凝土的各項參數，并通過無線網絡連接到中央控制系統，將數據傳輸到數據中心進行處理和分析。

灌無憂系統的關鍵技術包括：①數據采集與處理。通過物聯網傳感器收集的混凝土參數數據被傳輸到中央控制系統中，進行實時數據采集和處理。這些數據可以包括混凝土流動性、溫度變化、澆筑速度等[3]。中央控制系統能夠對數據進行實時分析和比對，以識別任何異常情況和質量問題；②數據分析與質量評估。中央控制系統利用大數據分析技術對采集到的數據進行處理和分析，以評估混凝土的質量。系統可以比對實際澆筑數據與預設的澆筑參數，檢測任何異常或不合格的情況，并提供實時的質量評估和預警，有助于及時發現和解決混凝土澆筑中的質量問題，確保施工質量的穩定性和一致性；③可視化監控和報告。灌無憂系統提供可視化監控界面，將混凝土澆筑過程的關鍵數據以圖表、報表等形式展示出來。這些監控和報告可以幫助項目管理人員實時了解混凝土澆筑的質量狀況，快速發現問題并采取相應措施，從而提高管理決策的準確性和效率。

2.2 自動砌墻機

自動砌墻機（如圖1所示）是一種利用計算機控制和機器視覺技術的設備，可以自動進行磚瓦的定位、粘結和布置。它能夠替代傳統的人工砌墻過程，提高施工效率、減少勞動力成本，并提高砌墻的準確性和一致性。

圖1 自動砌墻機

自動砌墻機的工作原理包括以下關鍵步驟：①定位和規劃。自動砌墻機通過機器視覺技術識別和定位施工區域，根據設計規劃確定磚瓦的布局和排列方式；②磚塊供給。機器從儲存區域或磚塊堆中取出磚塊，并將其送到砌墻區域。通常使用機械臂或傳送帶系統來實現磚塊的自動供給；③砌墻操作。自動砌墻機根據預先設定的布局和規則，將磚塊粘結在墻面上。它會精確計算磚塊的位置和粘結的角度，并使用粘合劑將其固定在墻體上。機器通常具備多軸運動系統，能夠在不同方向和角度進行操作；④粘結和壓實。自動砌墻機會在磚塊上涂抹適量的粘合劑，并使用壓力裝置確保磚塊與墻面之間粘結牢固，這確保了磚墻的穩定性和結構強度。

2.3 自動抹灰機

自動抹灰機（如圖2 所示）是一種利用機器視覺和自動化控制技術的設備，可以自動進行墻面的抹灰作業。它能夠提高抹灰速度和準確性，減少施工中的誤差和質量問題。

圖2 自動抹灰機

自動抹灰機的工作原理包括以下關鍵步驟：①墻面掃描。自動抹灰機通過機器視覺系統對墻面進行掃描和分析，獲取墻面的幾何信息和表面狀態，可以幫助機器確定抹灰的厚度和均勻性；②自動抹灰。基于掃描結果，自動抹灰機將抹灰材料（如石膏砂漿）輸送至抹灰頭部，然后自動在墻面上進行抹灰作業。機器通過精確控制抹灰工具的位置、壓力和速度來實現均勻的抹灰；③抹灰厚度控制。自動抹灰機配備了精確的控制系統，可以調整抹灰的厚度。通過實時反饋和調節，機器能夠確保抹灰的厚度在預設的范圍內，并保持墻面的平整度；④抹灰表面處理。自動抹灰機可以進行抹灰后的表面處理，包括抹灰表面的平整和光滑處理，從而提高墻面的外觀質量。

2.4 板面混凝土澆筑自動整平收面機

板面混凝土澆筑自動整平收面機屬于一種用于板面混凝土澆筑的設備，通過自動化控制和高精度傳感器實現混凝土表面的平整和收面作業。

板面混凝土澆筑自動整平收面機的工作原理包括以下關鍵步驟：①澆筑混凝土。通過傳統的混凝土運輸車輛或泵車將混凝土倒在需要鋪設的板面上；②自動平整。一旦混凝土被倒在板面上，自動整平收面機會開始工作。機器配備了激光或其他高精度傳感器系統，可以檢測混凝土表面的高度和平整度；③自動調整高度和角度。根據傳感器反饋的數據，自動整平收面機能自動調整機器的高度和角度，確保與混凝土表面的接觸恰到好處。這樣可以實現混凝土表面的均勻平整，避免高低起伏或凹凸不平[4]；④整平和收面操作。自動整平收面機會通過其操作部件（如旋轉刀片、振動板等）對混凝土表面進行整平和收面。這些部件可以根據設計要求進行調整，以實現所需的表面光潔度和平整度；⑤自動控制和監測。整個過程中，自動整平收面機會通過自動化控制系統和傳感器持續監測和調整操作，這可以確保混凝土表面的一致性和質量。

3 建筑項目智能化施工質量管理——以“灌無憂”為例

3.1 項目概述

某城市中心的高層商業綜合體建設項目中，為了確保混凝土澆筑過程的質量和效率，施工團隊決定引入智能化施工質量管理系統——灌無憂。該系統結合物聯網和傳感器技術，利用實時數據監測和分析，提供準確的混凝土澆筑質量評估和管理，以確保項目的順利進行。

3.2 具體操作和數據應用

3.2.1 傳感器安裝與數據采集

在混凝土澆筑區域安裝了以下傳感器設備，并將其與灌無憂系統連接：①溫度傳感器。監測混凝土的溫度變化；②壓力傳感器。測量混凝土的壓力和流動；③流量傳感器。記錄混凝土的流量和流速。最后將以上這些傳感器收集的數據實時傳輸到中央控制系統進行處理和分析。

3.2.2 流動性監測與預警

灌無憂系統通過流動性傳感器監測混凝土的流動性變化，如圖3 所示。其中，當混凝土流動性異常或不達標時，系統會發出預警通知，提示施工人員及時調整澆筑參數。

圖3 流動性監測

3.2.3 混凝土溫度監測與控制

灌無憂系統通過溫度傳感器監測混凝土的溫度變化，并根據預設的溫度范圍進行控制，如圖4 所示。如果混凝土溫度過高或過低，系統將發出警報，提示施工人員采取相應的調節措施。

圖4 混凝土溫度監測

3.2.4 澆筑速度監控與數據記錄

通過流量傳感器，灌無憂系統實時監測混凝土的流量和流速，如圖5 所示，從而記錄澆筑過程的速度和穩定性，用于質量評估和澆筑工藝的優化。

圖5 混凝土澆筑流量與流速監測

3.2.5 數據分析與質量評估

灌無憂系統將實時采集的數據傳輸到數據中心，進行數據分析和質量評估。系統利用預設的質量指標和標準，對混凝土澆筑的流動性、溫度和流速等參數進行評估和對比。如果發現任何偏差或異常情況，系統會自動發出警報，以便及時采取糾正措施。

通過灌無憂系統的應用，施工團隊能夠實時監測混凝土澆筑過程中的關鍵參數，及時發現潛在的質量問題，并采取相應的控制措施，確保混凝土澆筑的質量和效率[5]。同時，系統還能提供數據記錄和分析，為項目管理團隊提供決策支持和質量改進的依據，推動整個建筑項目的順利進行。

3.3 效益評價

3.3.1 提高混凝土澆筑質量

數據顯示，在使用灌無憂系統進行混凝土澆筑的情況下，質量缺陷和重新施工的次數減少了30%。實時監測關鍵參數的準確性和精度提高，流動性控制在規定范圍內的比例從70%提升至90%。混凝土溫度控制的穩定性增強，溫度偏差在±2℃范圍內的澆筑比例提高了25%。

3.3.2 提高施工效率

自動化數據采集和實時監測功能節省了約20%的施工人力和時間成本。流量和流速的實時監測和調節，使得施工團隊可以提高混凝土澆筑速度，平均每小時澆筑量增加了15%。

3.3.3 實時數據分析與決策支持

通過灌無憂系統的實時數據分析和報告生成，項目管理團隊能夠在混凝土澆筑過程中及時發現問題，并采取相應的糾正措施。質量問題的解決率提高了35%。基于數據分析的決策支持，項目管理團隊能夠優化施工計劃和工藝流程，減少了10%的施工延誤和資源浪費。

3.3.4 節約成本和資源

由于混凝土質量問題的減少，質量缺陷修復和重新施工的成本減少了15%。通過優化施工流程和資源利用，節約了5%的人力和材料成本。

綜上所述，在混凝土澆筑過程中引入灌無憂智能化施工質量管理系統，通過數據支撐，顯著提高了施工質量、效率和決策支持能力，同時降低了成本和資源消耗。

4 結語

隨著科技的快速發展，智能化施工質量管理在建筑行業中扮演著越來越重要的角色。傳統的人工管理方式存在著信息不準確、工作效率低和質量控制困難等問題。而引入智能化技術和系統，可以有效解決這些問題，并提升施工質量和效率。隨著技術的不斷進步，智能化施工質量管理將為建筑項目的成功實施做出更大的貢獻。