İnşaat ekipmanlarında yapay zeka: Yeni bir inşa etme yolu

Normalde inşaat ekipmanları ve ağır makineler hakkında düşündüğümüzde, bu güçlü makineleri manuel olarak çalıştıran insanları hayal ederiz. Ancak yapay zekanın yükselişiyle birlikte, pek çok inşaat aracı artık riskleri azaltmak, güvenliği artırmak ve verimliliği yükseltmek için otomatikleştiriLmiştir. Otonom ve uzaktan kumandalı araçlar inşaat sektöründe daha yaygın hale geliyor.

Örneğin Volvo yakın zamanda kum, çakıl ve moloz gibi ağır malzemeleri şantiyelere ve şantiyelerden taşımak için özel olarak tasarlanmış tamamen otonom bir damperli kamyon olan TA15'i geliştirdi. ABD Çalışma Bakanlığı'na göre inşaat sektörü ölümcül yaralanma oranında üçüncü sırada yer almaktadır. Yapay zekayı inşaata entegre ederek bu ölümleri önemli ölçüde azaltabilir ve güvenlik önlemlerini geliştirebiliriz. Bu makalede yapay zekanın inşaat sektöründe inovasyonu teşvik ederken inşaat ekipmanlarını daha akıllı, daha güvenli ve daha verimli hale getirerek onu nasıl geliştirdiğini keşfedeceğiz.

Yapay zekanın inşaat ekipmanlarına nasıl entegre edildiğini anlamak#

İnşaat ekipmanları ve araçları, öngörülemeyen çalışma ortamları ve insan hatası nedeniyle kazalarla karşılaşabilir. Ancak yapay zeka destekli sistemler, yönetimin iş yeri tehlikelerini etkili bir şekilde ele almasına ve bu hataları azaltmasına yardımcı olabilir. Yapay zeka ayrıca inşaat ekipmanlarında operasyonu optimize etmek, makine performansını izlemek ve bakım programlarını otomatikleştirmek için de kullanılabilir.

İşte bu yenilikleri mümkün kılan temel teknolojilere daha yakından bir bakış:

• Bilgisayarlı Görü: Makineler, Ultralytics YOLOv8 gibi gelişmiş modelleri kullanarak görsel verileri gerçek zamanlı olarak analiz edebilir; bu da şantiyeleri izlemeye, envanteri takip etmeye, çalışanların güvenlik ekipmanı kullandığından emin olmaya ve yüz tanıma aracılığıyla katılımı izlemeye yardımcı olur.
• Nesnelerin İnterneti (IoT): IoT cihazları birbirine bağlayarak veri paylaşmalarına olanak tanır. Akıllı giyilebilir cihazlar çalışanların sağlığını izlerken, yakınlık ve güvenlik sensörleri çalışanları tehlikelere karşı uyarır ve ekipman bakım gerektirdiğinde yönetimi bilgilendirir.
• Tahminleyici Analitik: Geçmiş verileri ve makine öğrenimini kullanan tahminleyici analitik, gelecekteki olayları öngörür, potansiyel sorunları tanımlar ve programların optimize edilmesine yardımcı olur. Ayrıca, sahadaki aksamaları önlemek için hava koşullarını da tahmin edebilir.

Şekil 1. Çalışanları izlemek için Ultralytics YOLOv8 ve poz tahmini kullanma.

Ağır makinelerde bilgisayarlı görünün uygulamaları#

Bilgisayarlı görü, ağır makinelerin şantiyelerde çalışma şeklini değiştirerek yeni ve yenilikçi çözümler sunuyor. Gelin görüntü ve video analitiğinin inşaat ekipmanlarındaki potansiyelini gözler önüne seren birkaç ilginç uygulamayı ele alalım.

Yapay zeka ve insansız kantar istasyonları#

Kantar, ağır hizmet araçlarının ağırlığını ölçmek için kullanılan bir ölçektir. Bu, ulaşım sırasında araçların güvenlik ağırlık sınırlarına uymasından emin olmak için inşaatta çok önemlidir. Geleneksel olarak bu süreç, araç giriş ve çıkış saatleri, tescil numaraları ve yük ağırlıkları gibi ayrıntıları manuel olarak kaydetmek için bir gişe operatörüne dayanır. Ancak bu manuel yaklaşım yavaş olabilir, insan hatasına açık olabilir ve şeffaflıktan yoksun olabilir.

İnsansız kantarlar doğruluğu artırmaya, insan hatasını azaltmaya, süreci hızlandırmaya ve daha güvenli ve daha verimli işlemler için gerçek zamanlı izleme ve şeffaflık sağlamaya yardımcı olabilir. Tüm süreci kolaylaştırmak için sensörler, kameralar, LED ekranlar ve otomatik sesli rehberlik gibi yapay zeka entegre cihazlar kullanırlar. Kamyon giriş noktasına yaklaşırken, Otomatik Plaka Tanma (ANPR) teknolojisiyle donatılmış kameralar aracın plakasını tespit eder ve tescilini doğrular. Tescil geçerliyse sistem tartı ölçeğine erişim izni verir.

Şekil 2. İnsansız Bir Kantar.

IoT özellikli hareket halindeyken tartım sensörleri daha sonra kamyon hareket ederken ağırlığını ölçer ve gerekirse doğru tartım için sürücüyü doğru konumda durması konusunda uyarır. Ağırlık verileri analiz edilir ve önceden tanımlanmış sınırlarla karşılaştırılır; kamyon bu sınırlar içindeyse sürücü çıkış kapısına yönlendirilir. Çıkışta ANPR sistemi, bilgisayarlı görü özellikli kameralar süreci olası düzensizliklere karşı izlerken aracın girene ulaştığından emin olmak için aracı yeniden doğrular. Sistem, aşırı kilolu yükler veya sürücü anomalileri gibi durumlar söz konusu olduğunda denetçileri uyarır ve uygun düzeltici eylemleri gerçekleştirir.

Yapay zeka ile sürücü uykusuzluğunu izleme#

A.B.D. Ulaştırma Bakanlığı tarafından yapılan bir anket, kamyonların mal taşımak için en yaygın mod olduğunu göstermektedir. Kamyon şoförleri genellikle gece yolculukları da dahil olmak üzere uzun mesafeler sürerler. Bu durum, kamyonların şantiyeler arasında ağır makineleri ve malzemeleri taşımak için hayati önem taşıdığı, bazen büyük mesafeler kat ettiği inşaat sektöründe de geçerlidir. Gece sürüşü yorgunluğa ve kaza riskinin artmasına neden olabilir. Çalışmalar, ölümcül kazaların %21'inin sürücü uykululuğundan kaynaklandığını göstermektedir.

Bu sorunu çözmek için kamyon üreticileri sürücü uykululuğunu izlemek adına bilgisayarlı görü kullanıyor. Yüz tanıma, poz tahmini ve nesne tespiti gibi bilgisayarlı görü teknikleri, sürücünün göz hareketini, kafa pozisyonunu ve yüz ifadelerini izlemek için kullanılabilir. Örneğin, sürücünün göz kapakları belirli bir aralığın ötesinde kapanırsa sistem bunu tespit edebilir ve sürücüyü uyarmak için alarm çalabilir. Sürücü uykululuğu tespit sistemleri Tata kamyonlarında ve diğer otomotiv şirketlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil 3. Bilgisayarlı Görü ile Sürücü Uykululuğunu İzleme.

Otonom inşaat araçları ve yapay zeka#

Şantiyelerdeki çalışma koşulları, özellikle aşırı sıcaklıklarda zorlu olabilir. Örneğin, kazı alanlarında çalışanlar genellikle verimli çalışma yeteneklerini etkileyen ve sık sık hidrasyon ve dinlenme molaları gerektiren yoğun sıcağa maruz kalırlar. Bu koşullarda aksama süresini azaltmaya yardımcı olmak için araştırmacılar, buldozerler ve vinçler gibi otonom inşaat araçları geliştiriyorlar.

Bu otonom makineler, araziyi analiz eden ve eğim, yumuşak zemin ve engebeli alanlar gibi faktörleri değerlendiren yüksek çözünürlüklü kameralar ve bilgisayarlı görü teknolojisiyle donatılmıştır. İnsanları ve ekipmanları tanımak için nesne tespitini kullanırlar ve bir engel algılandığında otomatik olarak durarak güvenliği artırırlar. Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (HUST) araştırmacılar, Shantui ile işbirliği içinde, yakın zamanda -10°C gibi aşırı sıcaklıklarda çalışabilen otonom bir buldozer geliştirdi.

Şekil 4. Otonom bir buldozer örneği (kaynak: constructionworld.in).

Ağır makinelerde yakıt optimizasyonu#

Yakıt optimizasyonu inşaat şirketleri için hayati önem taşır, ancak yakıt verimliliği uygulamalarını hayata geçirmek zor olabilir. Değişken yakıt fiyatları ve inşaat araçlarını kullanan birden fazla sürücüyle, yakıt tüketimini manuel olarak yönetmek karmaşıklaşır. Yapay zeka destekli yakıt yönetimi sistemleri, süreci iyileştirmek ve yakıt tüketimini azaltmak için kullanılabilir.

Bu yapay zeka yakıt yönetim sistemleri, birden fazla rota seçeneği oluşturarak ve en yakıt tasarruflu rotayı önererek yakıt kullanımını optimize etmek için büyük veri kümeleriyle eğitilir. Ayrıca, gerçek zamanlı vites değiştirme önerileri sağlamak için aracın motor kontrol ünitesi (ECU) ile entegre edilebilirler. Bu yapay zeka destekli önerileri takip ederek, farklı sürücülerin sürüş alışkanlıkları optimize edilebilir ve bu da yakıt verimliliğinin artmasını sağlar.

Şekil 5. Bir Kamyona Yakıt Doldurma.

İnşaat ekipmanlarında yapay zekanın artıları ve eksileri#

Yapay zeka entegreli inşaat ekipmanları, veriye dayalı karar almadan gerçek zamanlı izlemeye kadar bir dizi avantaj sunar. İşte bazı temel faydalar:

• Uzun ekipman ömrü: Düzenli izleme ve zamanında bakım, makinelerin ömrünü uzatır.
• Azaltılmış arıza süresi: Otomatik süreçler ve öngörücü bakım ekipman arıza süresini en aza indirir.
• Daha iyi karar alma: Veriye dayalı içgörüler sağlayarak kaynakların ve operasyonların daha akıllıca yönetilmesine olanak tanır.

Ancak inşaatta yapay zekanın giderek artan benimsenmesine rağmen, göz önünde bulundurulması gereken bazı zorluklar da var:

• Yüksek başlangıç yatırımı: Yapay zeka uzun vadeli tasarruflara yol açabilse de, bu sistemleri uygulamanın ön maliyeti büyüktür ve bu da küçük şirketler için bir engel olabilir.
• Gizlilik endişeleri: Yapay zeka büyük ölçüde veriye dayandığından, yetkisiz erişimi önlemek için bu bilgilerin güvenli bir şekilde depolanmasını ve korunmasını sağlamak çok önemlidir.
• Nitelikli iş gücü: Yapay zekayı inşaat ekipmanlarına entegre etmek uzmanlık eğitimi gerektirir ve çalışanlara bu teknolojilerin nasıl kullanılacağını öğretmek, özellikle yoğun programlarda önemli bir zorluk olabilir.

Yapay zeka destekli inşaat araçlarının etkisi#

Inşaat sektörü, Caterpillar ve Daimler gibi şirketlerin sürücüsüz kamyon geliştirme konusunda öncülük etmesiyle yapay zekayı hızla benimniyor. Daimler, 2019 yılında 2027 yılına kadar piyasaya sürülmesi beklenen otonom kamyonunun çalışan bir prototipini tanıttı. Caterpillar’ın otonom hafriyat kamyonu 797F, madencilik operasyonlarını şimdiden daha verimli hale getiriyor. BHP Group, Rio Tinto ve Barrick Gold gibi büyük şirketler 797F'yi günün her saatinde kullanıyor ve sıfır işyeri yaralanması bildiriyor. Benzer şekilde, Çinli bir otonom kamyon şirketi olan TuSimple, kamyonlarının manuel olarak sürülenlerden %11 daha fazla yakıt tasarruflu olduğunu iddia ediyor. Haziran 2023'te TuSimple, Çin'de açık bir halka açık yolda 39 millik sürücüsüz bir sürüşü başarıyla tamamladı.

Otonom kamyonlar inşaat sektörünü olumlu yönde etkilemeye devam ettikçe, pazarın %10'luk bir yıllık bileşik büyüme oranıyla (CAGR) büyümesi bekleniyor. Yapay zeka destekli inşaat ekipmanları güvenliği ve yakıt verimliliğini artırırken, şirketler daha güvenli ve daha sürdürülebilir çalışma ortamlarına doğru hareket ediyor.

İnşaat araçlarında yapay zeka için gelecek yol haritası#

Yapay zeka inşaat sektöründe ezber bozuyor ve ağır makineleri daha akıllı, daha güvenli ve daha verimli hale getiriyor. Kendi kendine giden araçlardan yakıt kullanımını optimize eden ve şantiyeleri gerçek zamanlı izleyen yapay zeka sistemlerine kadar, bu teknolojiler hataları azaltmaya ve tasarruf etmeye yardımcı oluyor. Yapay zekayı uygulamanın maliyeti ve çalışan eğitimi gibi zorluklar olsa da, faydaları çok büyük. Yapay zekanın inovasyonu yönlendirmesiyle, inşaatın geleceği her zamankinden daha üretken, sürdürülebilir ve yenilikçi olmaya aday.

Yapay zekayı merak mı ediyorsun? GitHub depomuza göz at ve diğer teknoloji meraklılarıyla bağlantı kurmak için topluluğumuza katıL. Sürücüsüz ve üretim gibi sektörlerdeki yapay zeka uygulamaları hakkında daha fazla bilgi edin.