Дроны в строительстве: оценка потенциала технологии

Строители постоянно ищут новые технологии, которые способны сделать их работу быстрее, безопаснее и эффективнее. Беспилотники оказались для строительной индустрии уникальным инструментом для сбора всей необходимой информации в цифровой форме — и с высоты птичьего полета. Последние разработки производителей дронов позволяют застройщикам внести в рабочий процесс радикальные изменения — начиная с этапа геодезических изысканий и построения 3D-моделей до инспекций безопасности стройплощадок.

Внедрение беспилотников в строительный процесс

Дроны имеют все шансы стать центральным элементом цифровой трансформации строительных компаний. Как показывает опыт зарубежных и российских застройщиков, использование беспилотников заметно ускоряет и упрощает рабочий процесс. В числе ключевых эффектов внедрения БПЛА могут быть названы:

• Качественное планирование. Разработка проекта строительства любого объекта начинается со скрупулезного изучения территории будущей стройплощадки. Проведение изыскательных работ «на земле» может потребовать много времени, большого числа работников и даже представлять собой физическую опасность (в зависимости от размера и рельефа территории). Создание топографических планов с использованием беспилотников, напротив, безопасно и эффективно: всего один летательный аппарат может собрать точную информацию, которая ляжет в основу целого проекта.
• Улучшенная координация. Сведения, получаемые дронами, не ограничиваются предварительными топографическими исследованиями. Используя беспилотники для сбора информации в режиме реального времени, менеджеры смогут иметь перед глазами детальную, постоянно обновляемую «дорожную карту» проекта и снабжать этими данными все отделы компании.
• Безопасность работников. До появления дронов застройщики выбирали территорию для строительства и оценивали все возможные риски, привлекая к этой работе большое число персонала. Чтобы работникам более не приходилось подниматься на высотные объекты и преодолевать сложный рельеф, застройщики могут запускать дроны, которые выполнят всю работу из воздуха, не подвергая риску здоровье людей.

Хорошая новость заключается в том, что спектр возможных применений дронов на стройке постоянно расширяется. Чем больше полезных нагрузок появляется в ассортименте DJI и других производителей, тем больше функций могут выполнять беспилотники — от мониторинга стройплощадок в реальном времени до тепловизионного сканирования инфраструктуры.

Современные технологии в моделях DJI

В строительной отрасли используются профессиональные беспилотники, которые не имеют практически ничего общего с любительскими дронами. Благодаря современным полезным нагрузкам, которые разрабатывают производители (в первую очередь DJI), для БПЛА находится применение на разных участках стройплощадки. Ниже — небольшой обзор технологий, которые сделали дроны ценным инструментом современных строителей:

• Кинематика реального времени (RTK). Для строительства надежной инфраструктуры и жилых зданий, которые будет служить десятилетиями, работникам необходимы цифровые карты местности, выполненные с сантиметровой точностью. Модули RTK на беспилотниках DJI позволяют добиться высочайшей аккуратности снимков — все ошибки автоматически исправляются еще во время полета. Обмен данными между модулем, установленным на дроне, и базовой станцией на земле позволяет получать информацию лучшего качества, чем напрямую со спутника.
• Фотограмметрия. Фотограмметрия — процесс «склеивания» нескольких изображений объекта в единые цифровые 2D- или 3D-схемы высокого качества, на базе которых потом могут выполняться точные расчеты. Таким путем можно быстро создавать топографические модели объектов, а затем обновлять их в процессе строительства. Современные дроны оснащены чувствительными модулями фотограмметрии, которые могут измерять даже количество стройматериалов, лежащих на площадке. При оценке имеющихся ресурсов из воздуха работники «на земле» и сотрудники офиса могут сразу узнавать, сколько стройматериалов (арматуры, досок) у них еще осталось. Прорабы получают возможность заранее делать новый заказ и тратить меньше ресурсов на сбор данных вручную.
• Лидар (LiDAR). В некоторых случаях создавать 3D-модели стройплощадки и оценивать количество имеющихся ресурсов можно с помощью лидаров (дальномеров оптического диапазона). При использовании технологии LiDAR (Light Detection and Ranging) расстояния измеряются подсчетом времени возвращения отраженного света на приемник. Лидары способны работать с еще более высокой точностью, чем фотограмметрические камеры, позволяя наносить на схемы даже небольшие объекты. Лидары — это, как правило, тяжелое и сложное оборудование, однако появление новых моделей специально для строительной отрасли делает эту опцию более привлекательной для застройщиков.

Со временем развиваются не только полезные нагрузки, но и сами летательные аппараты: увеличивается время работы аккумуляторов, ускоряется передача данных, улучшается защита компонентов. При этом операторы дронов, безусловно, по-прежнему должны проходить всеобъемлющее обучение, а компании — получать необходимые разрешения и лицензии. Но, несмотря на всё вышесказанное, в целом внедрение беспилотников в строительный процесс стало гораздо доступнее.

Примеры использования дронов на стройке

Применение беспилотникам сегодня найдется практически на любой стройплощадке — вне зависимости от размера строящегося объекта и количества задействованных на нем людей. Вот лишь приблизительный список основных возможных применений:

• Проектно-изыскательные работы и 3D-моделирование. В самом начале строительства проектировщики получают возможность построить точные 3D-карты на базе снимков, сделанных беспилотниками с высоты птичьего полета. Кроме того, использование дронов позволяет регулярно обновлять карты, чтобы все отделы и бригады оставались в курсе дел. Постоянный мониторинг строительного процесса позволяет избегать возможных рисков, а также сравнивать проект с реальной ситуацией на стройплощадке, при необходимости внося в планы соответствующие коррективы.
• Подсчет остающихся ресурсов. Своевременный подсчет имеющихся стройматериалов позволяет более эффективно распоряжаться оборудованием. С помощью фотограмметрии или лидаров можно значительно ускорить рабочий процесс. Точные сведения о том, сколько именно стройматериалов осталось (и где они находятся), существенно упрощают логистику.
• Контроль оборудования. Помимо отслеживания объема стройматериалов, строительные бригады могут использовать фотографии и схемы, сделанные из воздуха, для контроля перемещений тяжелого оборудования. Актуальная информация о расположении техники обеспечивает безопасность работников и сохранность самого оборудования.
• Цифровые двойники. Создание цифровой копии строящегося здания (или более обширной территории) — это процесс построения комплексной 3D-модели, которая будет регулярно обновляться по ходу строительства. С такой моделью архитекторам будет проще выявлять соответствие объекта установленным нормам и регламентам, а также потенциальные отклонения от первоначального проекта. Цифровые двойники делают проще любое планирование и могут использоваться не только при строительстве новых объектов, но и при реставрации старых или поврежденных.
• Информационное моделирование строительных объектов (BIM). Процесс информационного моделирования зданий протекает одновременно со строительством физического объекта. Застройщики могут сравнивать реальные снимки дронов, снабженные пространственными данными, с предварительными BIM-моделями. При использовании лидаров беспилотники могут собирать информацию даже о внутренней инфраструктуре строящихся объектов. Затем эти сведения могут быть добавлены в BIM-модель.
• Инспекции безопасности. Проводя инспекции с высоты птичьего полета, застройщики смогут лучше контролировать опасные зоны и не подвергать своих работников риску. Профессиональные беспилотники DJI имеют автоматические алгоритмы (например, AI Spot Check), которые методически проверяют конкретные объекты на стройплощадке, устраняя влияние человеческого фактора.
• Общее планирование и координация. Далеко не каждое применение дрона в строительной отрасли можно записать в конкретную категорию. Многофункциональность беспилотных систем — одно из главных их преимуществ. Когда бы прорабу ни понадобилась дополнительная пара глаз, при наличии БПЛА на стройплощадке он сможет оперативно запустить аппарат в небо и увидеть объект с новой перспективы. Так работа становится более эффективной.

Практические решения

Беспилотные системы — одна из самых быстро развивающихся технологий. Современные дроны имеют небольшую массу, доступную цену и оснащены сенсорами высокой точности, позволяющими использовать их в различных отраслях экономики, таких как строительная.

Беспилотников для строительства так же много, как и возможностей их применения. В качестве наиболее подходящих для нужд застройщиков БПЛА на сегодняшний день могут быть названы две модели DJI:

• Phantom 4 RTK. Компании, которые ищут эффективную технологию для построения 2D- и 3D-схем с помощью кинематики реального времени, могут рассмотреть покупку DJI Phantom 4 RTK. Это компактный (и не самый дорогой) промышленный дрон, который оснащен RTK-модулем для получения данных с точностью до сантиметра.
• Matrice 300 RTK. Более продвинутый и разносторонний вариант — DJI Matrice 300 RTK. Этот беспилотник способен поднимать в воздух одновременно три полезные нагрузки общим весом до 2,7 кг. С лидаром Zenmuse L1 компании смогут генерировать облака точек высокой плотности для надежного мониторинга строительства. А установив камеру Zenmuse P1 с полнокадровым сенсором на 45 Мп, можно получать ортомозаики и снимки в высоком разрешении для создания высокоточных 2D- и 3D-моделей.

Важное достоинство DJI — наличие фирменного программного обеспечения: профессиональная программа для картографирования DJI Terra дает возможность полномасштабного внедрения цифровых данных в рабочий процесс.

Если застройщик хочет начать работу с беспилотниками, то на первых порах он может сотрудничать со специалистами, уже успевшими приобрести необходимые компетенции по внедрению беспилотных решений, и только после этого создавать соответствующие службы внутри компании. Ряд предприятий постоянно использует гибридный метод, выполняя часть работ с беспилотными системами самостоятельно, а часть отдавая на аутсорсинг.

Впрочем, какой бы подход ни был выбран, использование беспилотников — это гарантированно успешный способ вывести строительство на современный уровень.