建筑设备中的 AI：一种全新的建造方式
了解 AI 如何利用先进技术改变建筑行业，使设备更智能、更安全、更高效，并更利于环境保护。
通常，当我们想到建筑设备和重型机械时，脑海中浮现的是人类手动操作这些强大机器的画面。然而，随着 AI 的兴起，许多建筑车辆现在已实现自动化，以降低风险、提高安全性并提升效率。自动驾驶和远程遥控车辆在建筑行业中正变得越来越普遍。
例如，沃尔沃最近开发了TA15，这是一款完全自主的自卸车，专为在建筑工地内外运输沙子、碎石和建筑垃圾等重型材料而设计。根据美国劳工部的数据，建筑行业的致命伤害发生率在各行业中排名第三。通过将AI集成到建筑工程中，我们可以显著减少这些伤亡并改善安全措施。在本文中，我们将探讨AI如何通过使建筑设备更智能、更安全、更高效来提升其性能，同时推动整个建筑行业的创新。
Link to this section了解AI是如何集成到建筑设备中的#
由于不可预测的工作环境和人为错误，建筑设备和车辆可能会遭遇事故。然而，支持AI的系统可以帮助管理层有效应对工作场所的危险并减少这些错误。AI也可以应用于建筑设备，以优化设备操作、监控机器性能并自动化维护计划。
以下是推动这些创新的关键技术的详细介绍：
- 计算机视觉：机器可以使用先进的 模型（例如 Ultralytics YOLOv8）实时分析视觉数据，从而帮助监控施工现场、跟踪库存、确保工人使用安全装备，并通过 人脸识别 跟踪考勤。
- 物联网 (IoT)： IoT 连接各种设备，使它们能够共享数据。智能穿戴设备可以监测工人的健康状况，而接近传感器和安全传感器则能向工人发出危险警报，并在设备需要维护时通知管理层。
- 预测性分析： 预测性分析利用历史数据和机器学习来预测未来事件、识别潜在问题并协助优化调度。它还可以预测天气状况，以防止现场施工中断。
Link to this section计算机视觉在重型机械中的应用#
计算机视觉 正在改变重型机械在施工现场的运作方式，并提供着新颖的创新解决方案。让我们了解几个展示了图像和 视频分析 在施工设备中潜力的有趣应用。
Link to this sectionAI与无人值守地磅#
地磅是用于测量重型车辆重量的衡器。这在建筑领域至关重要，以确保车辆在运输过程中符合安全重量限制。传统上，这一过程依赖于岗亭操作员手动记录车辆进出时间、注册号码和载重量等详细信息。然而，这种人工方式速度慢、容易出错，且缺乏透明度。
无人值守地磅有助于提高准确性、减少人为错误、加快处理速度，并提供实时监控和透明度，以实现更安全、更高效的操作。它们使用传感器、摄像头、LED屏幕和自动语音导航等AI集成设备来简化整个过程。当卡车接近入口时，配备车牌自动识别 (ANPR) 技术的摄像头会检测并验证车牌注册信息。如果注册信息有效，系统将授予其进入称重秤的许可。
图 2。无人值守地磅。
随后，支持物联网的动态称重传感器会在卡车移动时测量其重量，必要时会提醒驾驶员停在正确位置以进行精确称重。重量数据经过分析并与预设限制进行比对；如果卡车在限制范围内，驾驶员将被引导至出口。在出口处，ANPR系统会再次验证车辆以确保其与入口处一致，而计算机视觉摄像头会监控整个过程是否存在异常。如果出现超载或驾驶员异常等问题，系统会向主管发出警报并采取适当的纠正措施。
Link to this section利用AI监控驾驶员疲劳状态#
来自美国交通部的一项调查显示，卡车是运输货物最常用的方式。卡车司机经常需要长途驾驶，包括通宵作业。在建筑行业也是如此，卡车在工地间搬运重型机械和材料至关重要，有时需要跨越很远的距离。通宵驾驶会导致疲劳并增加事故风险。研究表明，21%的致命事故是由驾驶员疲劳引起的。
为了解决这个问题，卡车制造商正在使用计算机视觉来监控司机的困倦状态。计算机视觉技术（如人脸识别、姿态估计 和 目标检测）可用于监控司机的眼球运动、头部位置和面部表情。例如，如果司机的眼睑闭合超过了指定范围，系统就可以检测到并发出警报以提醒司机。司机困倦检测系统在塔塔 (Tata) 卡车及其他汽车公司中得到了广泛应用。
图 3。使用计算机视觉监控驾驶员疲劳。
Link to this section自动驾驶建筑车辆与AI#
建筑工地的作业条件可能十分艰苦，尤其是在极端温度下。例如，在挖掘现场，工人们经常面临酷热，这会影响他们的工作效率，并需要频繁休息以补充水分。为了帮助减少这些条件下的停工时间，研究人员正在开发诸如推土机和起重机等自动驾驶建筑车辆。
这些自动驾驶机器配备了高分辨率摄像头和计算机视觉技术，可以分析地形并评估坡度、软土地面和不平坦区域等因素。它们使用目标检测来识别人员和设备，并通过在检测到障碍物时自动停止来增强安全性。华中科技大学（HUST）的研究人员与山推合作，最近开发出了一款可以在低至-10°C的极端温度下作业的自动驾驶推土机。
图 4. 自动驾驶推土机的示例（来源：constructionworld.in）。
Link to this section重型机械的燃油优化#
燃油优化对建筑公司至关重要，但实施燃油效率措施极具挑战。随着燃油价格的波动和多名驾驶员轮流操作工程车辆，手动管理燃油消耗变得非常复杂。AI驱动的燃油管理系统可用于增强这一流程并降低燃油消耗。
这些AI燃油管理系统通过大数据集进行训练，能够通过生成多条路线选项并推荐最省油的路线来优化燃油使用。此外，它们还可以与车辆的发动机控制单元 (ECU) 集成，提供实时的换挡建议。通过遵循这些AI驱动的建议，不同驾驶员的驾驶模式可以得到优化，从而提高燃油效率。
图 5。为卡车加油。
Link to this sectionAI在建筑设备应用中的利弊#
集成AI的建筑设备提供了诸多优势，从数据驱动的决策制定到实时监控。以下是一些主要的好处：
- 延长设备使用寿命：定期的监控和及时的维护增加了机械的使用寿命。
- 减少停机时间：自动化流程和预测性维护最大限度地减少了设备停机时间。
- 更好的决策制定：提供数据驱动的洞察，从而实现更智能的资源和运营管理。
然而，尽管AI在建筑领域的应用日益广泛，仍有一些挑战需要考虑：
- 高初始投资：虽然AI能带来长期节省，但实施这些系统的前期成本相当可观，这可能成为较小企业的准入门槛。
- 隐私问题：由于AI在很大程度上依赖于数据，确保这些信息的安全存储和保护对于防止未经授权的访问至关重要。
- 技术工人：将AI集成到建筑设备中需要专业培训，教导工人如何使用这些技术可能是一项重大挑战，尤其是在繁忙的工作日程中。
Link to this sectionAI驱动的建筑车辆的影响#
建筑行业正在迅速拥抱AI，卡特彼勒 (Caterpillar) 和戴姆勒 (Daimler) 等公司在开发自动驾驶卡车方面处于领先地位。2019年，戴姆勒推出了其自动驾驶卡车的工作原型，预计将于2027年投放市场。卡特彼勒的自动驾驶运输卡车797F已经在使采矿作业更加高效。必和必拓 (BHP Group)、力拓 (Rio Tinto) 和巴里克黄金 (Barrick Gold) 等大型公司正在全天候使用797F，并报告了零工作场所伤害。同样，中国自动驾驶卡车公司图森未来 (TuSimple) 声称，其卡车比人工驾驶的车辆节能11%。2023年6月，图森未来在中国的一条开放公路上成功完成了39英里的无人驾驶运行。
随着自动驾驶卡车持续对建筑行业产生积极影响，该市场预计将以10%的复合年增长率 (CAGR) 增长。随着AI驱动的建筑设备在提升安全性和燃油效率方面的表现，各公司正迈向更安全、更可持续的工作环境。
Link to this section建筑车辆中AI的发展前景#
AI是建筑行业的变革者，它正让重型机械变得更智能、更安全、更高效。从自动驾驶车辆到优化燃油使用并实时监控工地的AI系统，这些技术正在帮助减少错误并节省成本。虽然存在挑战，例如实施AI的成本和培训工人的难度，但其益处非常显著。随着AI推动创新，建筑业的未来注定将比以往任何时候都更加高效、可持续和充满创新。
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