人工智能在土木工程领域的应用研究现状及展望

人工智能在土木工程领域的应用研究现状及展望

陈晓雪

扬州市建苑工程监理有限责任公司 江苏 杨州 225000

摘要 随着人工智能的发展进步，人们对人工智能应用的范围在不断增加，人工智能在土木工程领域有了新的应用，土木工程领域也得到了进一步的发展。在人工智能与土木工程相结合的过程中，通过应用人工智能技术、土木工程、施工设计和运营管理等专业培训，推进高效教育，铸造智慧工地，本文对人工智能在土木工程领域的应用研究现状及展望进行了深入的分析。

关键词 人工智能；土木工程领域；应用；现状及展望

引言

现阶段，我国经济进入了高速发展期，信息技术的高速发展带动了产业的高速发展。土木工程是一项保障人民日常生活的业务，通过将人工智能应用于土木工程中，能够极大的提升土木工程的施工质量，确保其能够按时完工，推动土木工程健康发展。

一、人工智能的基本概念

人工智能是利用人工设计的软硬件，利用计算机来模仿、拓展人类思维的技术。人工智能的主要挑战是建立推理、了解、计划、学习、交流、感知、移动物体、使用工具，具有类似与人的思维和操作方式，现阶段，人工智能的应用领域非常广阔，主要包括进行智能搜索以及数学优化、逻辑推理等。此外，由于思想来自大脑，思想支配行动，行动是实现思想的过程中，思想主要是把所有的数据进行整合，形成完整的数据库，人工智能也会慢慢发展成为取代人类工作的机器。

二、基于人工智能的土木工程教学

将计算机模拟应用于教育中，可以计算机仿真技术与课堂教学相结合，可以充分展示土木工程的实践特点，使学生真正获得知识，实现实践与理论的融合。在土木工程教育中，计算机模拟可以模拟各种结构测试，让学生可以随时随地进行测试，增加感性知识，而不局限于该领域。同时，随着VR技术的逐渐成熟，学生可以在虚拟的大型土木工程中漫游。

三、人工智能在土木工程领域的应用

1、人工智能与设计

通过把人工智能技术在建筑结构、桥梁结构等工程中进行应用，也是智能土木工程进行发展的重要方向。现阶段，人工智能在土木工程建筑中的应用，还处于刚开始的过程中，但整体的发展前景非常广。在结构设计中对人工智能技术的应用，在早期阶段主要是通过专家系统，使用专家的思维进行建模。同时在土木工程中，对人工智能的应用，主要是在预压钢筋混凝土板中使用人工神经网络进行设计。可以利用机器学习算法解决桥梁结构原始设计中存在的问题，并利用机器学习和选择桥梁。此外，通过使用深度神经网络还能够对结构拓扑的边界进行预测，优化相应的参数。可以构建机组的垂直荷载，对结构拓扑的优化进行映射。该映射还能够在给定外部负载下进行拓扑的优化。整合IT数据可以自动创建基础设施项目，如建筑物、桥梁以及隧道。

2、智能建设

智能施工是指应用智能系统，充分利用智能技术进行施工，有效提升施工过程的思维水平，减少对人的依赖，实现和提高施工安全性。有的学者还将其定义为利用建筑信息模型、网络建设等先进技术满足项目不同用户功能和个人需求的一种手段。为工程建设和运行创造智能条件，采用基于技术创新的管理方法，能够在项目的整个生命周期内有效地改进和管理所有流程。在2017年，在建设管理局网站公告《建设行业发展》的规划中，建设部批准《建筑智能系统操作维护技术规范》作为行业标准，自2017年10月1日起施行。建设智能化建设顺应了建筑业和制造业转型、精细化时代的需要，是推进新型工程建设的重要举措。传统建筑技术的转型升级是世界范围内的热门话题，各国都提出了建筑产业化等行业长远发展的愿景。充分探索形成中国模式和经验，积极应对新一轮科技革命和产业变革，支持服务创新引领发展，引领全球工程教育！基于中国基础设施优势的强大智能建设模式。

3、工地智能化管理

在交通建设项目中引入智能工地管理系统，可以满足工地智能化应用需求。在施工管理方面，通过对各类岗位的用工情况进行有效管理，对施工的通勤和用工情况进行精准管控，可以有效减少劳资纠纷，可以减少劳动力并面临危险情况，进行提前报警，万一发生事故还有记录。智能规划系统（ISS）能够帮助项目经理结合项目的实际目标和约束找到最优的规划。在对智能建筑进行监控的过程中，计算机视觉深度学习目标检测算法可以自动报警现场监控视频，并自动识别现场人员是否戴头盔。

4、后续护理及预警监测

主要包含项目成果验收、房屋质量、装修风格等，用于后期人工智能对项目的维护。最好由客户做出最终决定，但客户无需出席。当机器人到达接待现场后，客户可以把自己的需求输入系统。当机器人到达施工现场后，可以运用激光雷达把系统周围的一切运用3D的形式进行呈现，同时与原始模型做好对比，发现其中的问题。此外，通过超声波检测地板的厚度，全方位保障房屋的安全和质量。人工智能系统再根据客户预先输入的要求分析计算机视觉扫描结果，对比家具的装潢、材料和风格，确保满足客户的要求。之后，机器人会通过通讯系统联系客户，并实时发送现场图片，让客户进行相应的判断。这时，机器人充当的是交流媒介，开发者可以通过机器人与客户进行直接交流。此外，在后期的维护工作中，还可以运用无人机以及机器人进行维护工作，房子可以从里到外、从上到下做好维修以及保养工作。

在项目开工前，可以利用虚拟现实技术，对于施工过程中可能会发生的问题进行详细了解，找到出现问题的原因，制定相应的解决方案，从而节省解决时间。例如，利用虚拟现实技术在大型水坝建设中，大坝坍塌、桥面破坏、大坝建设、大坝使用等可能出现的问题，都可以在虚拟模拟的空间中清晰地模拟出来。在土木工程进行使用以及运行阶段，人工智能技术人员负责监控、预测以及维护可通过无人机、计算机视觉、深度学习等技术实现的建筑物。例如，无人机在土木工程目视控制系统的建造和运行中具有非常大的应用潜力。无人机拥有多种型号的传感器，能够在最快的时间内，获取不同摄影区域内更精确、更大规模、更高精度的图像，构建3D模型，及时对实时的道路信息进行更新，提供更加准确、更快的实际交付——实时应急信息有助于相关部门快速准确地制定最佳应急处置方案。

5、智能材料

随着智能材料的应用，构件将逐步向小型化、多功能、大功率方向发展，建筑结构中复杂的控制、传感、作动系统和连接/连接构件将发展为智能化的建筑，这在有效运用太阳能以及抵御地震、风振等自然灾害的方面有着特别重要的作用，而智能材料的环保性和可重复使用性符合绿色和可持续发展的要求，对提高土木结构的施工质量起着非常重要的作用。

结语

从专业培训、施工设计、施工过程、施工管理、后续管理、预警监测以及智能材料等方面，对人工智能在土木工程中的应用进行了深入的探讨，从而有效地实现土木工程建设工作，实现施工的智能化以及自动化方向发展。现阶段，对于人工智能在土木工程领域中的研究以及应用才刚刚开始，未来的人工智能发展空间非常大，也会更好的推动土木工程的变革以及发展。

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