English
Dưới đây là số tiếp theo giới thiệu về những ứng dụng, công nghệ nâng cao hiệu quả xây dựng công trình trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0:
6. Ứng dụng Big Data và phân tích dự đoán trong xây dựng công trình
Dữ liệu lớn (Big Data) là một thuật ngữ cho việc xử lý một tập hợp dữ liệu rất lớn và phức. Độ lớn đến mức các phần mềm xử lý dữ liệu truyền thống không có khả năng thu thập, phân tích, giám sát, quản lý và xử lý, tìm kiếm, lưu trữ chia sẻ dữ liệu trong một khoảng thời gian hợp lý.
Phân tích dự báo hay còn gọi Predictive analytics là một trong những phương pháp, kỹ thuật phân tích dữ liệu phổ biến và quan trọng nhất ngày nay. Đây là công cụ hữu ích để những nhà khoa học, chuyên gia hoạt động ở lĩnh vực Data science có cái nhìn chi tiết về đối tượng nghiên cứu, khám phá các mối liên hệ, đưa ra những phán đoán về đối tượng nghiên cứu ở tương lai chứ không chỉ dừng lại tại quá trình mô tả. Chính vì các ưu điểm mà Predictive analytics đem lại, nó được triển khai rộng rãi bởi hầu hết mọi tổ chức, công ty thuộc nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau.
Trong xây dựng công trình dữ liệu lớn có thể được sử dụng ở mọi công tác trong vòng đời thiết kế, xây dựng, vận hành của các dự án.
– Thiết kế: Dữ liệu lớn, bao gồm dữ liệu về thiết kế, mô hình tòa nhà, dữ liệu môi trường, dữ liệu đầu vào của các bên liên quan và tranh luận xã hội, có thể được sử dụng để xác định không chỉ những gì cần xây dựng mà còn cả nơi xây dựng nó. Đại học Brown ở Rhode Island, Hoa Kỳ, đã sử dụng phân tích dữ liệu lớn để quyết định nơi xây dựng cơ sở mới của mình để mang lại lợi ích tối ưu cho sinh viên cũng như trường đại học. Dữ liệu lịch sử được sử dụng để phân tích chọn ra các mẫu và khả năng xảy ra rủi ro trong xây dựng, hướng tới các dự án mới thành công.
– Xây dựng: dữ liệu lớn từ thời tiết, giao thông, cộng đồng và hoạt động phân kỳ tối ưu của các hoạt động xây dựng. Có thể xử lý dữ liệu đầu vào lấy từ các cảm biến lắp ráp trên khu vực để hiển thị thời gian hoạt động và không hoạt động để đưa ra kết luận về sự kết hợp tốt nhất giữa việc mua và thuê thiết bị cũng như cách sử dụng nhiên liệu hiệu quả nhất để giảm chi phí và tác động đến môi trường. Vị trí địa lý của thiết bị cũng cho phép cải thiện công tác phục vụ, sẵn sàng phụ tùng thay thế khi cần thiết và tránh được thời gian ngừng hoạt động.
– Vận hành: Dữ liệu lớn từ các cảm biến được tích hợp trong các tòa nhà, cầu và bất kỳ công trình xây dựng nào khác giúp bạn có thể theo dõi từng cảm biến ở nhiều cấp hiệu suất. Có thể theo dõi việc tiết kiệm năng lượng trong các trung tâm thương mại, khối văn phòng và các tòa nhà khác để đảm bảo nó phù hợp với các mục tiêu thiết kế. Thông tin về ách tắc giao thông và mức độ biến dạng của các cây cầu có thể được ghi lại để phát hiện bất kỳ sự cố nào nằm ngoài giới hạn. Dữ liệu này cũng có thể được đưa trở lại hệ thống (BIM) để lên lịch các hoạt động bảo trì theo yêu cầu. Kết hợp với IoT và trí tuệ nhân tạo, Big Data có thể giúp cải thiện tình trạng ùn tắc giao thông bằng cách ước lượng các dòng giao thông trong thành phố vào giờ cao điểm, từ đó có những kế hoạch phân luồng chi tiết hoặc cung cấp các tuyến đường thay thế. Bên cạnh đó, dữ liệu thu nhập được có thể giúp tối ưu hóa tuyến đường vận chuyển hàng hóa cũng như giúp người dùng biết chính xác phương tiện nào là phù hợp nhất cho việc di chuyển ở bất kỳ thời điểm nào. Ngoài ra, các thông tin có liên quan đến mật độ, lưu lượng, vận tốc phương tiện hay việc phân loại cũng như nhận diện biển số xe đều có thể giải quyết được. Đảm bảo an ninh trật tự, phòng chống tội phạm, chăm sóc sức khỏe và cải thiện giao thông chỉ là vài trong số nhiều lĩnh vực thụ hưởng lợi ích từ Big Data khi nó được ứng dụng vào phát triển đô thị thông minh.
7. Ứng dụng IoT trong xây dựng quản lý công trình
Tiếp cận thông tin hay xây dựng mạng lưới quan hệ theo cách truyền thống đang dần bị thay thế bởi những phương thức giao tiếp hiệu quả hơn nhờ công nghệ và nền tảng kết nối giao thông Internet. Các chuyên gia về thị trường đã nhận ra và đón đầu xu hướng này, tạo ra những nền tảng kết nối có tính tương tác cao, cung cấp những thông tin thị trường đánh giá và kết nối cộng đồng ngành xây dựng để có thể tiếp cận và thực hiện các dự án một cách hiệu quả, tiết kiệm chi phí. Tạo ra sân chơi chung giúp doanh nghiệp xây dựng cạnh tranh minh bạch hơn, hiệu quả hơn, chính là xu hướng để ngành phát triển một cách bền vững. Các doanh nghiệp tại Việt Nam cũng đang rất nhanh chóng để hòa nhập cùng xu hướng tất yếu này.
IoT hay còn tên đầy đủ là Internet of Things là một trong những yếu tố quan trọng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 của thế giới.
IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó.
Một số ứng dụng dịch vụ giao thông sử dụng công nghệ IoT:
– Ứng dụng IoT trong một số dịch vụ giao thông thông minh: Với mục tiêu xây dựng thành phố thông minh, xây dựng phát triển Hệ thống giao thông thông minh (ITS – Intelligen Transoprt System) trở thành lĩnh vực then chốt cơ bản của một đô thị thông minh, hỗ trợ cho công tác quản lý nhà nước và mang lại những lợi ích cho xã hội như thúc đẩy phát triển sản xuất và lưu thông hàng hóa, nâng cao chất lượng dịch vụ ngành du lịch, giảm ô nhiễm môi trường.
Công nghệ IoT trong giao thông thông minh không chỉ được ứng dụng rộng rãi cho quản lý giao thông, các giải pháp đỗ xe thông minh…mà còn được ứng dụng cho quản lý đội tàu, giải pháp viễn thông, giải pháp hành khách và các giải pháp an ninh. Hơn nữa, công nghệ IoT cho phép thúc đẩy các hệ thống quản lý giao thông thực thi, quản lý các giải pháp liên quan đến mạng lưới, cung cấp các dịch vụ và thu phí điện tử trong lĩnh vực giao thông vận tải.
– Dịch vụ đỗ xe thông minh (Smart Parking): Dịch vụ đỗ xe thông minh đô thị bao gồm các chức năng quản lý, cung cấp thông tin và thu phí tự động được coi là công cụ hoàn hảo để giải quyết những thách thức tắc nghẽn giao thông do tìm kiếm chỗ đậu xe trên đường, cải thiện lưu lượng giao thông trong thành phố.
– Dịch vụ thu phí đường điện tử (Electronic Road Pricing – ERP): Dịch vụ thu phí đường điện tử ERP được sử dụng trong quản lý tắc nghẽn giao thông. Dựa trên nguyên tắc thu phí người sử dụng, người lái xe sẽ bị tính phí khi họ sử dụng một cung đường nào đó trong lộ trình di chuyển vào trong giờ cao điểm
8. Ứng dụng Điện toán đám mây làm việc công tác trong xây dựng công trình
Chia sẻ thông tin mọi lúc mọi nơi, là cách làm cho thế giới ngày càng phẳng hơn. Đặc biệt trong ngành xây dựng, các dự án có liên quan đến lợi ích của rất nhiều bên, có giá trị sử dụng không phải tính bằng năm mà được tồn tại hàng thiên niên kỷ thì việc chia sẻ dữ liệu giúp tăng cường mạnh mẽ quá trình trao đổi thông tin trong thiết kế, thi công, quản lý vận hành, lưu trữ dữ liệu cho tương lai.
Rất nhiều ngành nhận được những giá trị cực lớn từ công nghệ đám mây, trong đó có ngành xây dựng. Mặc dù đám mây là giải pháp tương đối mới trong ngành và xây dựng, kiến trúc cũng là ngành có sự chuyển đổi lên môi trường số thập nhất.
Dịch vụ đám mây cho phép phân phối hàng loạt các giải pháp điện toán, chẳng hạn như lưu trữ, cơ sở dữ liệu, mạng, máy chủ, phần mềm và phân tích để cho phép các chuyên gia xây dựng, kiến trúc sư và kỹ sư sẽ truy cập vào các tài nguyên nhanh hơn và linh hoạt hơn. Một số lợi ích mà điện toán đám mây đem lại cho ngành xây dựng:
– Khả năng kiểm tra bản thiết kế từ mọi nơi trên thế giới
– Truy cập dữ liệu trên mọi thiết bị và công tác thời gian thực với đội nhóm trong và ngoài tổ chức dễ dàng
– Các kiến trúc sư và kỹ sư có thể đánh dấu, chỉnh sửa bản vẽ ngay trên công trình.
– Tăng cường bảo mật dữ liệu, thông tin thiết kế bản vẽ, dữ liệu của bạn luôn an toàn trên đám mây.
– Tăng cường quyền kiểm soát ai có quyền truy cập và chia sẻ các file làm việc chung
Vậy điện toán đám mây là nền tảng để ngành xây dựng tiến đến cuộc cách mạng kỹ thuật số. Nó sẽ là nền tảng cho tất cả các giải pháp phần mềm mạnh mẽ nhất và cho phép ngành xây dựng tiếp cận công nghệ mới nhất.
9. Ứng dụng quét 3D và xử lý hình ảnh trong xây dựng công trình
Quét 3D là một công nghệ không tiếp xúc, không phá hủy, có thể chụp kỹ thuật số hình dạng của các vật thể vật lý bằng cách sử dụng một dòng ánh sáng laser hoặc một vùng ánh sáng. Dữ liệu thu được bằng máy quét 3D là đám mây điểm mô tả chính xác biên dạng bề mặt của một vật thể. Nói cách khác, quét 3D là một quá trình xác định hình dạng của bề mặt vật thể hoặc thể tích của nó trong không gian ba chiều nhờ sử dụng phương pháp tam giác. Thông qua việc thu thập thông tin của vật thể trong thế giới thực bằng thiết bị quét 3D sẽ cho phép thực hiện đo 3D và hiển thị 3D. Các kết quả chính xác thu được từ quét 3D rất hữu ích cho việc kiểm tra vật liệu và kiểm soát chất lượng. Công nghệ quét 3D có khả năng thu thập nhiều dữ liệu 3D từ đối tượng được quét, nó có khả năng tạo mô hình kỹ thuật số 3D với mức độ chính xác, độ phân giải cao của đối tượng đó trong thế giới thực và được gọi là trực quan 3D.
Các công nghệ Scan 3D phổ biến:
– Công nghệ Scan laser trên không: Công nghệ Scan laser từ máy bay hay còn gọi là Lidar (Light Detection and Ranging) là công nghệ mới được áp dụng tại Việt Nam, cho phép đo đạc độ cao chi tiết địa hình một cách nhanh chóng và chính xác.
– Công nghệ Scan laser trên mặt đất: Có thể nói công nghệ Scan laser 3 chiều mặt đất (TLS 3D – Terrestrial Laser Scanning) là cuộc cách mạng trong thu thập số liệu thực địa phục vụ cho các ứng dụng 3 chiều. Ngày nay trong tất cả các ngành, số liệu 3D đã trở thành chuẩn trong thiết kế, trình bày, sản xuất. Công nghệ TLS 3D cho phép tất cả mọi yếu tố trong cuộc sống như môi trường, con người, cảnh quan, thiết bị máy móc, công trình dân dụng, giao thông…đều được thu nhận và thể hiện bằng hình ảnh ba chiều đúng như chúng đang tồn tại trong thực tiễn. Đo đạc thực địa công nghệ số trên thế giới đã áp dụng kỹ thuật TLS 3D kết hợp với phần mềm xử lý số liệu để hợp thành giải pháp đo đạc, khảo sát thực địa mà không có bất kỳ thiết bị nào có thể so sánh được. Những ứng dụng của công nghệ TLS 3D đã chứng tỏ một điều rằng, khả năng ứng dụng của giải pháp thu thập số liệu này không hạn chế.
Ứng dụng của công nghệ quét 3D: Ngày nay công nghệ quét 3D laser được sử dụng khá phổ biến trong nhiều ngành xây dựng công trình.
– Ứng dụng trong ngành giao thông
+ Đo đạc địa hình
+ Khảo sát hiện trạng bề mặt đường
+ Tính toán mặt cắt lớp bê tông nhựa
+ Tính toán thể tích lớp nhựa bề mặt
+ Thiết kế và lập hồ sơ hoàn công công trình cầu
+ Đánh giá hiện trạng công trình giao thông
Phục chế các công trình giao thông mang tính lịch sử
+ Ngoài ra Scan laser 3D còn được sử dụng phổ biến trong quá trình xây dựng và duy tu các công trình hầm phức tạp, sân bay, nhà ga, đường tàu hỏa, cảng và công trình cảng liên quan
– Ứng dụng trong cải tạo công trình dân dụng và công nghiệp
+ Công nghệ Scan Laser 3D thường được sử dụng để thu thập số liệu hiện trạng, các hợp phần chưa được hoàn thiện, các hợp phần hồ sơ hoàn công đã bị thất lạc của tất cả các công trình dân dụng và công nghiệp.
+ Các đám mây điểm 3D được sử dụng để phát triển và xây dựng những mô hình 3D nội thất và ngoại thất công trình, hỗ trợ xây dựng kế hoạch và phương án thi công cải tạo, bổ sung cũng như duy tu định kỳ cho công trình.
10. Ứng dụng BIM trong xây dựng công trình
Xuất hiện vào những năm đầu của thập kỷ 70 với thuật ngữ Mô hình thông tin công trình (Building Information Modeling – BIM). BIM được kỳ vọng là bước đột phá trong công nghiệp xây dựng để giải quyết các hạn chế trong công tác thiết kế – thi công – vận hành truyền thống. Đó là công nghệ sử dụng một mô hình thống nhát, nơi mà tất cả các bên liên qua cùng làm việc: khởi tạo, phân tích, lưu trữ và trích xuất dữ liệu phục vụ cho toàn bộ vòng đời của công trình. Cụ thể mô hình được đề cập ở đây là mô hình ba chiều (hình học 3D) được gắn dữ liệu thông tin phi hình học). Mô hình thể hiện tất cả các mối liên hệ trong không gian giữa các cấu kiện cũng như thông số kích thước, số lượng, cấu tạo, vật liệu các bộ phận của công trình. Ngoài ra, nó thể hiện được toàn bộ vòng đời của một công trình xây dựng từ khi lập dự án, thiết kế, thi công cho đến vận hành. Toàn bộ dữ liệu được gắn trong mô hình thống nhất với sự liên kết chặt chẽ. Nhờ liên kết này khi dự án có sự thay đổi được phê duyệt và đưa vào mô hình, tất cả các bản vẽ cùng thông tin liên quan sẽ được cập nhật hoàn toàn tự động một cách nhanh chóng.
Với sự phát triển mạnh mẽ của nền tảng công nghệ thông tin, BIM như được tiếp thêm sức mạnh giúp việc triển khai BIM ngày càng đơn giản và hiệu quả.
Việc triển khai BIM trong xây dựng công trình nói chung cũng như công trình cầu nối riêng trên thế giới thực tế đã đem lại rất nhiều lợi ích. Cụ thể:
+ Tăng cường giao tiếp với hình ảnh 3D giữa tất cả các bên liên quan để ra quyết định nhanh chóng trong quá trình thiết kế và giai đoạn tiền xây dựng.
+ Hạn chế yêu cầu truy xuất thông tin, loại bỏ việc tạm ngừng hoạt động xây dựng hoặc phải làm lại nhờ khả năng kiểm tra tính chính xác của bản vẽ.
+ Cải thiện chất lượng bằng cách tạo lập chính xác bản vẽ thi công trực tiếp từ mô hình 3D BIM và cũng có thể được sử dụng để chế tạo tiền chế.
+ Các cuộc đánh giá trước xây dựng và chế tạo giúp sử dụng nhân lực tốt hơn chất lượng tốt hơn và giúp giảm chi phí.
+ Bản thống kê khối lượng và bản vẽ thi công cùng với hình ảnh 3D cho phép quan sát tốt hơn và trợ giúp trong việc xem xét, lập kế hoạch và giám sát của từng dự án.
Kết luận
Từ những nội dung và phân tích trên đây, chúng ta có thể thấy khoa học công nghệ đối với ngành xây dựng nói chung và cầu đường nói riêng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất lao động và hiệu quả sản xuất, đặc biệt góp phần rút ngắn tiến độ, nâng cao năng lượng và giảm giá thành công trình. Chính vì vậy cập nhật và ứng dụng công nghệ mới là điều cần thiết với mỗi doanh nghiệp xây dựng cầu đường là cần thiết nếu không muốn bị thụt lùi trong thời đại công nghệ 4.0.
Theo Tạp chí Người Xây dựng, Số 5&6/2021
