Применение беспилотников в строительстве: современный подход

Практика последних лет показала, что беспилотники почти идеально подходят для применения в строительной отрасли. Этому способствует несколько факторов, в том числе работа с крупногабаритным оборудованием и необходимость соблюдения высочайшей точности, вплоть до сантиметра. Новые технологии, в том числе дроны, помогают подрядчикам повысить безопасность работы, снизить ее себестоимость и ускорить производственные процессы. Строительные дроны — это идеальный инструмент для сбора важной цифровой информации с высоты об оживленной ситуации внизу. Используя новейшие беспилотные технологии, подрядчики могут революционным образом изменить производственные процессы за счет применения: традиционной съемки с воздуха, создания трехмерных моделей, управления производственным процессом, надзором за соблюдением техники безопасности и многого другого. 

Предприятиям, которые ранее не рассматривали это технологическое решение, стоит изменить свои установки. Часто бывает, что уже при первом применении видно, беспилотные технологии представляет собой ответ на некоторые из наиболее распространенных вызовов, с которыми сталкиваются строительные организации: от экономии бюджета до кадровой политики. По крайней мере, дрон может открыть новые перспективы для строительных подрядчиков.

Как происходит интеграция беспилотников в современную строительную промышленность

В последнее время дроны хорошо зарекомендовали себя в разных отраслях человеческой деятельности: от общественной безопасности до коммунальных служб и даже в сельском хозяйстве. Преимущество современных БПЛА заключается в возможности использовать размещенный на их борту комплекс разнообразных датчиков и приборов для сбора данных. Таким образом, дроны предоставляют компаниям ранее недоступные инструменты для работы.

Как же определить, подойдет ли конкретной компании беспилотная система? Для этого необходимо сопоставить возможности беспилотных технологий на современном этапе и задачи этой компании. Если возможности соответствуют таким задачам, значит внедрять беспилотники и интегрировать их в производственные процессы можно и нужно. В отношении строительной отрасли существует уже множество примеров, доказывающих возможность полной интеграции беспилотников в строительный бизнес.

Сложные вопросы строительной промышленности

Нынешняя мировая экономика, все еще страдающая от последствий пандемии COVID-19 и сбоев в цепочках поставок, является сложной задачей для многих отраслей, и строительство не является исключением. Напряженность и трудности, которые выдвинулись на первый план в последние месяцы, требуют инновационных решений, часто включающих внедрение новых технологий, в том числе, возможно, строительных дронов.

Конкретные “болевые точки” строительной отрасли:

1. В многих случаях цифровизация и работа с данными вообще отсутствуют. Традиционно строительство не принадлежало к передовым с точки зрения цифровизации отраслям, особенно в сфере учета и планирования. Однако такие процессы начались, и следование общей тенденции по сбору и использованию точных данных способно повысить экономичность и эффективность, поскольку бумажные процессы медленнее, не отличаются высокой точностью и могут создавать проблемы по соблюдению нормативных требований.
2. Нехватка высококвалифицированных кадров. Это, кстати, один из факторов, который вынуждает строительный бизнес ускорять процессы повышения эффективности за счет собственных ресурсов. Нехватка трудовой силы и высококвалифицированных кадров нередко вынуждает компании отказываться от запуска ряда проектов.
3. Много препятствий для совместной работы. Эта проблема дополняет общую нехватку цифровых данных, используемых в производстве. То есть, мало того, что недостаточно данных, но даже имеющимися данными предприятия часто не могут быстро и эффективно обмениваться. Команды работают разрозненно и не пытаются реализовать принцип общей видимости данных.

Эти факторы в сочетании с финансовыми ограничениями, которые проявились в последние несколько лет, новым вниманием к личному здоровью и безопасности заставили строительные компании серьезно задуматься о том, как коренным образом изменить производственный процесс и найти более эффективные способы выполнения своих задач.

Как беспилотные технологии влияют на строительную отрасль

Доступ к беспилотным технологиям может изменить методы управления компаний своими рабочими площадками. То есть, беспилотные системы могут выступать в качестве центральной опоры нового цифрового подхода к строительству. Эффективное использование новейших моделей дронов способно изменить рабочие процессы и помочь сотрудникам достичь поставленных целей.

Внедрение дронов в строительстве может привести к:

1. Улучшению планирования. Создание подходящего плана строительного проекта начинается с детального осмотра строительной площадки. Выполнение работы на земле традиционными методами может занять много времени. Это довольно трудоемко и даже порой опасно. Многое зависит от размера и рельефа местности. Топографическая съемка с помощью дрона безопасна и эффективна, она предоставляет точную информацию, которая может использоваться во всем проекте.
2. Детальному управлению проектом. Данные, собранные дронами, не обязательно ограничивать первоначальными топографическими съемками. Используя БПЛА для сбора информации в режиме реального времени в ходе работы, руководители могут получить точную и актуальную информацию о проекте, а затем поделиться этими данными со всеми отделами, чтобы предотвратить ошибки из-за нескоординированной работы и отсутствия информации извне у разных подразделений.
3. Снижению риска для персонала. До появления дронов строители собирали необходимые геодезические данные и проверяли рабочие места на предмет опасности традиционным способом, то есть на земле, часто пешком. Вместо того, чтобы заставлять рабочих подниматься на высокие точки или перемещаться по труднопроходимой местности, компании могут использовать дроны для безопасного исследования местности и мониторинга ситуации.

Один из самых поразительных аспектов интеграции дронов в производственный процесс строительной отрасли заключается в том, что постоянно появляются новые варианты использования. По мере изобретения новых модулей полезной нагрузки строительные фирмы получают новые перспективы и стремятся реализовать новые – более сложные или просто более интересные – проекты. И все это благодаря использованию дронов и расширяющемся списке их применения: от наблюдения за рабочим местом в режиме реального времени до теплового сканирования и многого другого.

Ниже приведена пара примеров из мира строительства – две компании, которые уже нашли способы использовать дроны в своих повседневных задачах, повысив эффективность и качество своей работы. 

Компания Hensel Phelps

Крупномасштабный генеральный подрядчик Hensel Phelps впервые применил беспилотные технологии более десяти лет назад. И с тех пор Hensel Phelps вошел в число основных сторонников применений беспилотных технологий в строительстве. В основном, компания использует дроны для повышения техники безопасности и безопасности труда сотрудников в целом. Крайне осторожное и тщательное соблюдение всех требований и успешная практика применения позволили строительной компании получить разрешение Федерального авиационного управления США на запуск дронов в тех районах, где на земле работают люди.

Что такой же столь опытный и искушенный участник строительного рынка делает со своими дронами? В случае Hensel Phelps беспилотные технологии стали органичной частью рабочего процесса. Они помогают в планировании рабочего участка, осмотра и мониторинга рабочих участков, осмотра здания и наблюдений за безопасностью. Объем данных, поступающих от дронов, помогающих вести геодезические исследования, позволяет организации выполнять аналитические исследования и получать прогнозные данные, которые помогают выполнять работу эффективно и безопасно.

Компания STRABAG

STRABAG SE – это европейская компания, специализирующаяся на строительстве транспортной инфраструктуры, например, автомагистралей. Компания использует дроны с 2015 года. Поскольку у организации в любой момент времени функционируют тысячи рабочих площадок по всему континенту, то ее потребности в съемке растут. И дроны  составляют жизненно важную часть рабочего процесса.

Благодаря беспилотникам, с помощью которых осуществляет воздушное покрытие огромных территорий, где строятся автомагистрали, стало проще собирать данные и непосредственно интегрировать их в цифровые платформы компании. 3D-модели, созданные с использованием пространственных данных, имеют высокую плотность точек. Поэтому сотрудникам компании удается получать более качественные цифровые рабочие планы, чем те, которые создавались исключительно с помощью наземной съемки.

Самые современные беспилотные технологии

Каким может быть идеальный дрон для строительной отрасли? Очевидно, что такие летательные аппараты совсем не похожи на любительские модели, ведь последние намного проще и непритязательнее. Чтобы обеспечить высокую производительность при выполнении различных задач на рабочем участке профессиональные модели должны обладать множеством передовых технологических функций, начиная от инструментов управления и помощи оператору и заканчивая усовершенствованной полезной нагрузкой. Ниже мы приводим лишь несколько технологий, которые сегодня возможно использовать в строительстве вместе с беспилотниками. 

Кинематика в реальном времени (RTK)

Чтобы создать готовые конструкции и инфраструктуру, которые выдержат испытание временем, строительному персоналу при создании цифровых карт рабочих участков необходима точность до сантиметра. Такого качества съемки специалистам помогают достичь модули кинематики в реальном времени (RTK). При использовании такого метода обычно задействую модуль воздушного базирования на беспилотнике и стационарную базовую станцию. Это позволяет получить более точные данные по сравнению с методом, использующим информацию со спутника.

Этот метод вычисляет положение базовой станции, дрона и спутников и создает геопространственные данные, которые экспортируются в специальное  картографическое программное обеспечение. RTK требует установки меньшего количества наземных точек по сравнению с другими методами съемки. Он опирается на одну базовую станцию и автоматически исправляет ошибки во время полета дрона. Дроны с модулем RTK также можно оснащать кинематикой постобработки (PPK). Это альтернативный подход, который хорошо зарекомендовал себя в местах со сложным рельефом и там, где есть проблемы со спутниковыми сигналами.

Фотограмметрия

Фотограмметрия – это один из довольно популярных методов, в котором для получения точного отображения местности на карте используется особая технология. Дрон с воздуха ведет съемку, передает результаты съемки в специальную программу или это делается на земле после съемки. Затем несколько кадров “сшиваются”, образуя единое целое. Таким образом, можно создавать цифровые двухмерные и трехмерные карты или модели высокого разрешения и получать точные параметры интересующих вас объектов. Дроны и специализированное совместимое ПО вместе помогают выполнять все эти операции намного быстрее, эффективнее и безопаснее. В результате, специалисты получают очень точные модели строительных площадок и могут регулярно обновлять их опять же с помощью дрона. Современные дроны могут оснащаться настолько чувствительными фотограмметрическими модулями, что с их помощью можно даже точно измерить количество материала, оставшегося в запасах на основе собранных аппаратурой точек данных.

Использование дронов для точного и актуального измерения запасов материалов — это новая технология для повышения эффективности работы компаний. Сканирование запасов материалов с воздуха обеспечивает точной информацией как специалистов в офисе, так и команду, работающую в полевых условиях. Все заинтересованные лица знают, сколько запасов у них осталось. Благодаря этой информации в режиме реального времени руководитель заранее знает, когда и сколько заказывать материалов. А дрон помогает выполнять всю эту непростую работу с минимумом ручного труда.

LiDAR

В некоторых случаях 3D-моделирование рабочей площадки и измерение складских запасов можно выполнять с помощью модуля LiDAR. Технология известна уже не первый год и описывалась в наших обзорах, поэтому подробно останавливаться на ней мы не будет. 

Считается, что по сравнению с фотограмметрией LiDAR обеспечивает даже более высокую степень детализации, а это полезно для картографирования относительно небольших объектов. Следует отметить, что модули LiDAR, как правило, тяжелее и сложнее в использовании. Также они требуют больше расходов на приобретение. Однако по мере развития технологий и выхода на рынок строительных дронов новых моделей этот вариант становится все более привлекательным.

…И многое другое

Полная комплектация дронов включает в себя не только новейшие картографические, сканирующие и сенсорные технологии. Эти БПЛА также оснащены функциями автоматизации полета и воздушной разведки, чтобы помочь операторам и обеспечить безопасность и стабильность полетов. Технологии аккумуляторов также продвинулись в последние годы, благодаря чему пилоты всегда знают, сколько безопасного времени полета у них осталось.

Благодаря таким расширенным возможностям обучение пользователей в последние годы стало быстрее и проще. По-прежнему важно, чтобы сотрудники были должным образом сертифицированы и обучены работе с аппаратным обеспечением, которое они собираются использовать, а организациям по-прежнему требуется разрешение на запуск дронов в воздушном пространстве над рабочей площадкой. Тем не менее, барьер для входа в использование дронов стал ниже.

Какие задачи может выполнять дрон на строительном участке?

Изучая работы, которые подрядчики могут выполнять с помощью строительных дронов, можно составить четкое представление о том, насколько универсальны и ценны эти БПЛА. Независимо от размера организации или конкретных потребностей, вероятно, в ее рабочих процессах найдется какое-то приложение для дрона. Эти потенциальные возможности включают:

• Съемка площадки и 3D-моделирование. Аэрофотосъемка с дрона позволяет строительным компаниям и их подразделениям с самого начала работы создавать точные трехмерные карты. Беспилотники проще запускать для частого обновления таких карт. А предоставление данных о дронах всем заинтересованным сторонам поможет отделам оставаться в курсе всех событий. Таким образом, благодаря беспилотникам можно создавать комплексные отчеты о ходе строительства, в результате чего подразделения компании смогут вовремя выявить потенциальные риски, а также отслеживать промежуточные и конечные результаты проекта, сравнивать их с прогнозами и вносить коррективы, если это необходимо.
• Объемные расчеты. Расчет объема складских запасов позволяет более точно планировать при определении того, как управлять запасами на рабочей площадке. Независимо от того, используете ли вы фотограмметрию или LiDAR, это способ повысить эффективность ключевого рабочего процесса на рабочем месте. Понимание того, сколько материала осталось (и где он находится), помогает логистике.
• Мониторинг активов. В дополнение к отслеживанию объема запасов материалов строительные бригады могут использовать аэрофотоснимку и моделирование для отслеживания перемещения крупных активов по обширной рабочей площадке. Ежедневная информация о местоположении активов — это полезный способ обеспечить безопасность рабочих на объекте и обеспечить безопасность самого оборудования.
• Цифровые двойники. Создание цифрового двойника строящегося здания или всей окружающей среды подразумевает процесс создания 3D-модели, которая будет периодически обновляться по мере выполнения задания. С помощью этой модели бригады могут убедиться, что их конструкции соответствуют местным нормам, и определить, где следует следить за потенциальными точками отказа. Планирование становится проще с этой моделью для работы. Подробнее о создании цифровых двойников также можно узнать в нашей статье.
• Мониторинг информации о здании (BIM). BIM — это процесс цифрового проектирования, который происходит параллельно с физическими строительными работами. Подрядчики могут обеспечить выполнение своих проектов, собирая реальные геопространственные данные с дронов и сравнивая их с предварительно визуализированными проектами BIM. Можно даже использовать дроны с модулями LiDAR для сбора информации о внутренней части строящихся конструкций и добавления этих данных в системы BIM. Подробнее также читайте в нашей статье.
• Инспекции. Выполнение инспекции с помощью дрона позволяет подрядчикам собирать информацию со своих строительных площадок, не подвергая рабочих потенциальному риску, заставляя их входить в опасные зоны. Можно использовать расширенные функции дронов, такие как режим AI Spot Check, который позволяет маркировать объекты на площадке. Это поможет операторам не пропустить какие-то важные моменты из-за человеческого фактора.
• Общее планирование и организация. Дрон может сделать многое из того, о чем вы даже не подозревали. Например, беспилотные технологии можно внедрить в процессы общего планирования и организации. И это один из самых захватывающих моментов в использовании описываемой технологии на рабочем месте. Дрон превращается в “глаза” руководителей компании – подрядчика. В итоге, благодаря применению надзора и мониторинга с высоты не останутся без внимания различные проблемные участки. 

Оптимальные варианты беспилотных систем для строительства

Одной из наиболее примечательных черт производства беспилотников является удивительная скорость совершенствования технологии. Современные промышленные дроны, не говоря уже о продвинутых любительских моделях, отличаются легкостью в плане веса, но при этом приличной мощностью. Цены на них становятся все более доступными, оснащение все более продвинутым. А если говорить о промышленных дронах для строительного сектора, то современные модели вполне способны обеспечить необходимый уровень точности и эффективности. Многие организации, которые в последние лет десять только рассматривали возможность приобретения дрона, удивлены тем, насколько продвинутыми стали современные беспилотные летательные аппараты.

Вот почему столь быстрое развитие беспилотных технологий привело к более широкому внедрению дронов в строительстве для использования в самых разных сценариях. Стало ясно, что эти инструменты могут расширить возможности специалистов так, чтобы повысить эффективность работы на рабочей площадке, а также обеспечить безопасность сотрудников. Использование дрона помогает повысить степень безопасности сотрудников, особенно тогда, когда приходится во время рабочего процесса перемещаться по строительной площадке. Здесь появляется множество вариантов: от мониторинга процесса работ до соблюдения норм безопасности и т.п.

Так же, как беспилотники широко используются на строительной площадке, существует множество потенциальных моделей БПЛА для развертывания подрядчиками. Вероятные варианты операций на строительной площадке включают:

• Phantom 4 RTK: Компании, которым нужна двухмерная или трехмерная реконструкция высокой точности с помощью кинематики в реальном времени, могут воспользоваться возможностями модели DJI Phantom 4 RTK. Этот коммерческий беспилотник обладает компактными размерами и доступной ценой и позволяет получать данные о местоположении с точностью до сантиметра с помощью встроенного модуля RTK.
• Matrice 300 RTK: Matrice 300 RTK — это передовой и универсальный коммерческий беспилотник, у которого имеется возможность установки разнообразной полезной нагрузки. При этом конструкция дрона допускает одновременную установку трех дополнительных датчиков весом до 2,7 кг. Гибридная камера Zenmuse L1, специально созданная для М300 RTK, оборудована встроенным модулем LiDAR. Таким образом, с ее помощью можно создавать модели из облака точек, если этого требуют задачи строительного производства. А с помощью камеры Zenmuse P1 и ее матрицы в 45 Мп вы можете создавать изображения высочайшего разрешения и ортофотопланы рабочего участка.
• Matrice 30/30T: новейшая модель универсального компактного промышленного беспилотника. В серии выпущены две версии квадрокоптера. Одна из моделей оснащена тепловизионным датчиком. Гибридные камеры этого компактного беспилотника создавались на основе эксплуатации гибридных съемочных систем серии H20, выпущенных специально для DJI Matrice 300 RTK.

Использование этих универсальных вариантов дронов с передовым картографическим программным обеспечением, таким как DJI Terra, позволяет строительным бригадам изменить то, как они смотрят на свои рабочие площадки, вводя цифровые данные в свои рабочие процессы.

Если ваша организация готова начать работу с дронами, но не знает, с чего начать, она может заплатить за сотрудничество со сторонним оператором дронов или запустить программу гибридных дронов, управляя частью оборудования собственными силами и привлекая аутсорсинг для больших объемов. Приложения. Какой бы подход вы ни выбрали, использование дронов — это способ перенести строительство в будущее.