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松下平板FZ-M1高精度测位解决方案助力实现施工现场“地下风险”可视化

发布于:2019-01-23 13:30:10

      鹿岛建设株式会社(以下简称鹿岛建设)作为日本最具代表性的大型综合性建设工程公司,自创立以来负责承建了众多先驱性的工程项目,为日本的产业及经济发展不断地做出着贡献。
      公司自2017年开始负责承建日本最大的风力发电站“津轻风电场”工程。为了能够在条件极为严酷的施工现场进行挖凿施工时减少工程机械与地下埋设物相碰触所造成的损坏风 险,一贯致力于推进实现建设施工现场IT化的此公司与WinX株式会社共同合作开发了导航系统“地下埋设物检测系统”。 作为该系统最关键的测位设备,选择采用了松下所提供的配备测位单位能够达到仅10厘米的“高精度测位解决方案”的7英寸平板电脑FZ-M1。



导入背景


      具备以单频RTK方式其误差达到仅10厘米左右测位性能的FZ-M1是能够以“现实可行的导入成本”满足“高精度测位”要求的唯一的解决方案。

一贯致力于推进实现建设施工现场 IT 化的鹿岛建设多年以来一直在构想能够通过导入使用 GNSS 的测位系统,以防止挖凿施工现场的人为错误以及提高施工效率。然而,避免施工机械与地下埋设物相碰触的安全管理仍旧存在着 “由人来进行检查确认”这一问题一 直未能得到解决。在以往的施工过程中,在挖凿施工之前预先将埋设物的位置标记显示在地面上,再由引导人员提醒工程机械操作驾驶人员予以注意,因此,总是存在着发生人为错误的可能性,以及施工效率受到施工现场环境极大影响等问题。 而且,津轻风电场工程现场为“周围几乎没有地标的农地”, 再加上位于“大雪地带”严酷的自然条件据说为此施工现场提出了希望导入测位系统的强烈要求。



      根据来自施工现场的建议,首先需要满足挖凿施工业务“误差 30 厘米-1 米”这一测位精度性能的测位设备进行了选择,在此过程中,当初还对一般通用高精度测量设备的双频 RTK方式测位设备也进行了考虑,但其价格非常昂贵以及存在着在工程机械上车载使用时其设备体积太大等问题。正当此时,本田在调查过程的最后阶段发现了松下公司提供的高精度测位解决方案。本田对决定采用的要素做了如下说明。“仅为单频却具备了误差仅10厘米左右的极为细致周密的测位性能,既能以现实可行的价格实现高性能对我们来讲非常重要。在此基础上, 由于FZ-M1的操作系统是 Windows10 并且其CPU性能也很高,因此在进行系统开发时,我们公司的现有系统以及多年来所积累起来的开发技术能够非常易于应用。而且由于是日本国内的制造商,能够立即借给我们试用设备等,在提供服务应对方面也让人感到安心。 ” 此外7英寸 FZ-M1非常小巧,易于安装设置在工程机械类驾驶室里使用,而且其能够经受得住运转行驶时振动,以及具备完全应对雨雪环境的耐高低温和防水性能,为此而得以采用。



导入的价值


在严酷恶劣条件下也能够减少风险。 

      通过使用设备进行双重检查确认提高人员操作水平。

鹿岛建设设计开发了通过充分利用高精度测位解决方案,将地下埋设物位置映射显示在FZ-M1画面上的“地下埋设物检测系统”关于考虑导入时曾极为重视的导入成本问题,则能够削减到当初以双频RTK方式机种所做预算成本的十分之一左右。本田介绍说,通过使用测试样机所进行的试验性运行,我们在挖凿施工现场实际体会到了误差仅10厘米的测位精度,确认了已经完全能够达到必须的准确度。而且,我们以从选择机种开始的短短两个月的时间,就实施完成了对“地下埋设物检测系统”的实证实验。 


      作为该系统的具体工作机制,就是将施工图纸所示的埋设物位置及概要显示在电脑画面上之后,通过高精度测位解决方案以汽车导航的方式对安装设置了电脑的工程机械进行当前位置导航。当接近埋设物时,画面即会出现警报显示,与此同时,与电脑相连接的LED警报灯亦会从通常的绿色变为黄色闪灭,提醒注意。此外,当无法保证GNSS测位精度时,LED警报灯将会点亮红灯,此时再切换为仅可依据引导人员的指挥进行操作。


      关于导入此“地下埋设物检测系统”之后的好处,本田说“通过系统实现双重检查确保减少风险”, “能够提高施工速度” 以及 “能够提高施工人员的生产力”等。 工程事务所明本所长就有关详细内容进行了说明。 “以往由于工程机械自身结构上的原因, 操作驾驶人员很难看清挖凿部位,为此, 对必须予以注意部位的判断一直完全依赖于现场员工及引导人员。而在导入之后,通过安装设置在驾驶室的电脑,操作驾驶人员也能够掌握脚下状况,因而现在已经能够一边注意避免风险一边进行工程机械操作驾驶了。” 此外,工程事务所佐藤副所长还介绍说负责施工操作的现场引导人员及操作驾驶人员的业务工作方式也发生了变化。 “由于已经能够一边确认埋设物的位置信息一边进行操作,所以现在操作驾驶人员的工作变得非常积极主动了。” 由于能够以施工人员的目视以及利用系统来对埋设物信息这一重要事项进行双重检查确认,所以还能够将注意范围扩大到一般路人等周围环境,从而促进了整个施工环境更加健全正常。 此外,佐藤还继续介绍说管理人员的业务内容也发生了变化。 “由于能够事先将埋设物信息全部输入注册到系统中,所以已经不需要曾经每天都要进行的移交工作,从而大幅度提高了管理业务方面的工作效率。” 


       FZ-M1为操作驾驶人员、引导人员以及管理人员创造出各自都能够专注于自身业务的工作环境,从而也有助于提高了必须由人来完成的工作的质量水平。 此外,在风力强积雪多的此工程施工现场,无法采用以往那种通过无人机进行三位投影映射以及在地面上安装设置传感器等方法,其自然环境很不适合IT化。本田就有关即便如此,仍能发挥其功能作用的地下埋设物检测系统的有效性,继续做了以下说明。“我认为,在这种环境下,能够做到未发生任何事故问题,而且还提高了安全性及生产效率这一点,是非常令人满意的优异成果。通过此次实证实验,我们感到越是在严酷的环境条件下,则更加证明了整套解决方案的有效性。


今后的展望


考虑在城市地区也导入高精度测位系统。 

      充分利用物联网促进提高建设行业整体质量水平。

通过在上述施工现场所取得的成果经验, 鹿岛建设正在考虑今后不仅在农地在城 市也将导入使用TOUGHPAD FZ-M1的测位系统。 “我们正在考虑今后在重新开发等建设需求不断增加的城市地区,也应该能够在减轻工程机械与地下埋设物碰触所造成损坏风险方面充分发挥出作用。在城市,水管及配线等埋设物信息在大多数情况下都已作为数据被保留下来,再加上使用此地下埋设物检测系统,就完全能够实现多重安全措施。” 


      此外,本田多年以来一直在致力于充分利用物联网来提高建设行业整体质量水平的工作。为此他认为松下的平板电脑在此工作中应该能够发挥出极大作用。“我们从使用过此设备的施工人员那里,正在不断收到如何应用这台Windows系统电脑的意见和提案。能够看到IT化显示出越发活跃兆头这一点也是此次的收获之一吧。” 针对今后建设行业所面临的施工人员负担加重及劳动人口减少等问题,正在期待FZ-M1能够发挥出更大的作用。

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