Технологии производства датчиков обеспечивают ситуационную осведомленность на строительных площадках

Когда-то связь с рабочей площадкой зависела от наличия сигнала сотовой сети. Сегодня инновации в беспроводных ячеистых сетях, технологиях производства датчиков и системах анализа данных обеспечивают новый уровень контекстной осведомленности и комплексного восприятия информации на объекте.

«Прорыв в сфере технологий обеспечения связи на рабочей площадке предлагает совершенно новые возможности, немыслимые еще несколько лет назад», — говорит Дэвид Бернс, глава отдела разработки решений для использования в эксплуатационных условиях компании McCarthy Building Cos., которая проводит испытания передовых сенсорных технологий на своих объектах.

Однако, как отмечает Бернс, повсеместное внедрение датчиков само по себе не является решением.

«Во время пробных изысканий иногда возникали ситуации, когда мы нуждались в более подробных данных, чем те, что были получены с помощью датчиков», — говорит он.

Недавно Дэвид принимал участие в экспериментальном проекте McCarthy Building Cos., в котором использовались датчики для получения информации об окружающей среде на всей строительной площадке. «Для нас это стало очень хорошим опытом», — добавляет он.

Компания McCarthy Building Cos. использовала беспроводные датчики состояния окружающей среды от Pillar Technologies в проекте расширения клиники Mercy Hospital в Сент-Луисе. Установленные датчики определяют такие параметры окружающей среды, как температура, влажность и запыленность, а также уровень шума и вибраций. При этом данные не просто регистрируются для использования в будущем. Бернс и его команда получают предупреждения в режиме реального времени, когда беспроводной датчик обнаруживает на площадке какие-либо проблемы. «Иногда это обусловлено контрактными требованиями в отношении уровня шума или вибраций, однако данная платформа также может использоваться для снижения риска, — отмечает Бернс. — Она способна обнаруживать появление дыма или повышение температуры, на ранней стадии выявлять повреждение материалов и, таким образом, предотвращать необходимость ремонта».

«Мы должны спросить себя — что мы хотим определить и какая в этом польза?» - Дэвид Бернс, глава отдела разработки решений для использования в эксплуатационных условиях компании McCarthy Building Cos.

Хотя определение условий на объекте с помощью базовых датчиков не является чем-то новым, после того, как McCarthy Building Cos. начала более тесно сотрудничать с технологической стартап-компанией Pillar Technologies, Бернс и его отдел смогли оптимизировать процесс получения данных. «Когда мы начинаем ориентироваться на «Интернет вещей» (IoT), мы должны спросить себя — что мы хотим определить и какая в этом польза? — говорит Бернс. — Хорошо, мы можем определить уровень запыленности, но в какой степени? Мы обнаружили, что Pillar с большой готовностью подходит к созданию датчиков, которые бы удовлетворяли наши потребности».

Бернс говорит, что после того, как команда Pillar настроила датчики согласно требованиям руководителей строительства, работа по проекту расширения клиники пошла гораздо быстрее. «Гибкость и скорость их действий действительно впечатлили меня. Они «перепрошили» датчики и переписали программное обеспечение, после чего мы обнаружили возможность настраивать датчики в соответствии с требованиями проектов любого типа, которые мы реализуем и в которых мы знаем, что нам нужно, будь то строительство больниц, солнечных электростанций и т.д.». По словам Бернса, чем больше проектов получают возможность собирать и накапливать комплексные данные по каждому аспекту работы, тем больше пользы приносит глубокий анализ. «Со временем мы суммируем данные, и то, что сегодня не несет в себе опасности, может стать признаком проблем в будущем», — говорит он.

Датчики, способные посылать предупреждения при обнаружении каких-либо проблем, — это то, без чего сегодня невозможно представить рабочие площадки с современными системами связи. Однако некоторые фирмы и производители стремятся достичь еще большего. С ноября 2016 г. по февраль 2017 г. компания Mortenson Construction проводила пробный проект в университетском городке Университета штата Пенсильвания, в ходе которого она осуществила испытания комплексной беспроводной ячеистой ​​сети с возможностями «Интернета вещей».

При проведении работ по расширению одного из спортивных объектов университета команда внедрила пробную систему беспроводной связи на рабочей площадке производства компании DEWALT. С помощью последовательно подключенных реле удалось создать беспроводную ячеистую сеть на площади 100 000 кв. футов рабочей площадки с обеспечением высокоскоростного межсетевого доступа к Интернету для всех присутствующих на площадке без необходимости использования сотовых или спутниковых сигналов. Системе, подключенной к высокоскоростному проводному соединению в трейлере на рабочей площадке, требовался только один или два узла на этаж, работающих от внешних источников питания или батарей DEWALT.

«Это был первый раз, когда нам удалось полностью покрыть рабочую площадку сетью Wi-Fi, — говорит Тейлор Капп, технолог из Mortenson Construction. — Мы нуждались в такой связи и смогли добиться этого. Цель состоит в том, чтобы наши работники могли получать самую свежую информацию прямо на рабочей площадке вместо того, чтобы каждый раз посещать для этого трейлер». Бригадиры и прорабы получили возможность быстро загружать обновленную строительную документацию и файлы по управлению проектами. «Мы открыли систему для наших субподрядчиков по монтажным и электротехническим работам с помощью BIM 360 Glue для VDC и BIM, чтобы они могли иметь постоянный доступ к модели, — говорит Капп. — Что же касается управления, то мы могли использовать Procore в любом месте рабочей площадки, чтобы получать самую последнюю информацию о проекте».

В течение некоторого времени компания DEWALT спокойно разрабатывала систему связи на рабочей площадке, и хотя эта область нова для компании, она стала естественным продолжением ее сферы деятельности. «Первый шаг — это беспроводная ячеистая сеть повышенной надежности для работы в условиях строительной площадки, — говорит Тони Николаидис, вице-президент по маркетингу компании DEWALT. — Но в ближайшем будущем мы собираемся запустить нашу платформу IoT. После этого мы сможем отслеживать местоположение активов — нашей продукции или каких-либо промаркированных объектов — через эту ячеистую сеть с точностью вплоть до этажа или конкретной зоны». Компания DEWALT рассматривает возможность не только предоставления обновлений в реальном времени, но и автоматического составления сводных отчетов с учетом требований членов команды.

Трудно себе представить что-либо на рабочей площадке, что бы не зависело от ситуационной осведомленности - Тейлор Капп, технолог из компании Mortenson Construction

На площадке с полным покрытием сетью Wi-Fi от компании DEWALT Николаидис представляет сценарий, по которому возможно будет пассивно отследить инструменты DEWALT с поддержкой Bluetooth, промаркированные материалы и даже рабочих с бейджиками. Во время реализации пробного проекта в Университете штата Пенсильвания Капп увидел ранние этапы этого сценария. «Мы протестировали некоторые функции IoT, — говорит он. — Существует так много возможностей отслеживать и собирать данные непосредственно в полевых условиях. Трудно себе представить что-либо на рабочей площадке, что бы не зависело от ситуационной осведомленности».

Капп утверждает, что реальная ценность системы заключалась в единой технологии отслеживания и беспроводной связи, ведь чем меньше уровней программного обеспечения и протоколов для доступа к данным, тем лучше. Находящаяся в разработке система DEWALT отправляла предупреждения и push-уведомления. Перспективными оказались даже генерируемые ею базовые аналитические данные. «Очень интересно было сравнить местоположение людей по отношению к оборудованию. В результате мы стали использовать более рациональный подход, чтобы избежать бесполезного движения и простоя оборудования», — говорит Капп.

Хотя система, использованная на рабочей площадке в Университете штата Пенсильвания, была по большому счету незавершенной версией, Николаидис говорит, что готовое для внедрения беспроводное решение уже не за горами. Компания DEWALT планирует раскрыть подробности, касающиеся ее продукции, на конференции FutureTech, проводимой журналом ENR в Сан-Франциско с 29 мая по 1 июня.

Отслеживание рабочих можно использовать не только для повышения эффективности. Технологическая стартап-компания Triax Technologies начинает выпуск датчиков, закрепленных на поясе, для работы в полевых условиях (журнал ENR 11/7/16, стр. 99). Теперь можно видеть, как данные, собранные при отслеживании рабочих, могут повысить уровень безопасности. Устройство, работающее на базе локальной ячеистой ​​сети, с батареей, срок годности которой составляет один год, регистрирует движение рабочих только когда они находятся на площадке.

Разработанная компанией система Spot-R крепится к поясу рабочего и оснащена акселерометрами и гироскопами, которые регистрируют внезапные падения или резкие движения. Кроме того, здесь есть тревожная кнопка, с помощью которой рабочий может послать сигнал при обнаружении опасности.

«Теперь, с получением возможности собирать данные в более широком масштабе, мы начинаем видеть новые способы повышения безопасности рабочих, — говорит Чад Холлингсворт, соучредитель и президент Triax. — Наличие тревожной кнопки для отправки сигнала об опасности на рабочей площадке встретило положительный отклик среди рабочих».

Журнал системы, в котором регистрируются движения рабочих, также позволил по-новому взглянуть на практические меры обеспечения безопасности. «На площадке одного из проектов мы зарегистрировали много небольших падений рядом с местом, где подготавливалась арматура для бетона, — вспоминает Холлингсворт. — Позже выяснилось, что ребята просто прыгали в котлован вместо того, чтобы спуститься по лестнице, и руководитель службы техники безопасности смог обнаружить и прекратить это, основываясь на совокупности полученных данных».

Хотя технологии производства датчиков стали дешевле и надежнее, обработка огромного массива данных, получаемых на рабочих площадках, остается серьезной проблемой.

Помимо запуска собственных экспериментальных проектов для испытания датчиков, DPR Construction также разрабатывает процессор для окончательной обработки данных («бэкэнд»). «Мы не знаем, что точно произойдет с IoT, но мы работаем над бэкэнд-платформой в Microsoft Azure, чтобы иметь возможность усваивать и анализировать данные с любого датчика, — говорит Кайл Шипп, координатор инженерной службы компании DPR Construction. — Если мы разработаем такую платформу с возможностью вывода полученной информации на дисплеи, это будет большим шагом вперед».

Цель состоит в том, чтобы данные с датчиков поступали в системы анализа в режиме реального времени - Кошал Диван, руководитель отдела инноваций компании DPR Construction

Шипп является руководителем экспериментальных проектов по испытанию датчиков DPR и даже разработал с нуля несколько собственных датчиков состояния окружающей среды. Но основная часть работы осуществляется в облачной вычислительной среде Microsoft Azure и на платформе визуализации панели инструментов PowerBI, чтобы обеспечить возможность черпать ценные идеи из новой информации.

«Нет никаких ограничений касательно типа данных, которые можно собирать, — говорит Кошал Диван, руководитель отдела инноваций DPR. — Следующим шагом является применение машинного обучения для получения прогностической аналитики и создания более интеллектуальных систем».

DPR начала интеграцию BIM 360 в свою панель инструментов PowerBI. Кроме того, она стремится добавить данные из систем отслеживания рабочих. «Цель состоит в том, чтобы данные с датчиков поступали в системы анализа в режиме реального времени», — добавляет Диван.

Кошал утверждает, что по мере того, как все больше данных поступает в бэкэнд-систему DPR, он начинает видеть весь жизненный цикл здания, а не только лишь стадию строительства. «С одной стороны, мы понимает микроэкосистему проекта, получая больше информации о конкретных опасностях и климатических особенностях на рабочей площадке, — говорит он. — Но если мы сможем связать эти данные с видением того, что мы сдаем в эксплуатацию владельцу в самом конце проекта, в итоге мы получим «умное» здание».