เพิ่มประสิทธิภาพใน งานก่อสร้าง ด้วยโดรนสำรวจ

งานก่อสร้าง ที่เสร็จเร็วขึ้น ปลอดภัยมากขึ้น และมีผลตอบรับที่คุ้มค่ามากขึ้น นับเป็นเป้าหมายที่ ผู้รับเหมาและทีมวิศวกรในงานก่อสร้างถวิลหา ซึ่งเป้าหมายเหล่านี้มักจะถูก ขัดขวางด้วยปัญหาทั่วๆไปที่กลายมาเป็น Pain point ถาวรของงานก่อนสร้างอย่างหน้าปวดหัว อาทิ การขาดข้อมูลดิจิตอลที่แม่นยำของแบบแปลงเพื่อเช็คความคืบหน้าของงาน การขาดแคลนแรงงานที่มีคุณภาพและทักษะที่ต้องการ ความผิดพลาดทางการสื่อสารและการบรีฟงานที่ผิดพลาด

ด้วยเทคโนโลยี โดรน อุตสาหกรรมในปัจจุบัน ผู้รับเหมาสามารถแก้ไขจุดบอดเหล่านี้และยกเครื่องการทำงานให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างไม่เห็นฝุ่น ตั้งแต่การสำรวจ ทำแผนที่และแบบจำลอง 3D ทางภูมิศาตร์ การจัดการ Logistic คำนวนปริมาตรกองวัสดุ (Stockpile) การกำกับดูแลงานพร้อมตรวจสอบความปลอดภัย และการเช็คความคืบหน้าและแบบแผนการก่อนสร้างกับ BIM

ในบทความนี้ Aonic Thailand ผู้ให้บริการโซลูชั่นโดรนครบวงจร ขอพาทุกท่านสำรวจเพิ่มเติมและตอบคำถามว่าทำไมโดรนถึงกลายเป็นเทคโนโลยีที่ขาดไม่ได้ในงานก่อนสร้าง

หน้าที่ของโดรนใน งานก่อสร้าง

เพิ่มประสิทธิภาพการวางแผนก่อสร้าง: เริ่มต้นด้วยการสำรวจทางอากาศอย่างละเอียดของสถานที่ก่อสร้าง ซึ่งอาจจะไม่มีถนนตัดเข้าถึง การใช้โดรนเพื่อทำแผนที่โดยรอบของสถานที่ซึ่งสามารถ สร้างแผนที่ บ่งบอกความสูงต่ำ ของหน้าดินพร้อมรังวัดพื้นที่อย่างแม่นยำเพื่อความคล่องตัวในการออกแบบโครงสร้างและความแม่นยำในการตีราคาการก่อสร้าง จากการที่สถาปนิกสามารถวิเคราะห์สภาะแวดล้อมและปัจจัยต่องานก่อสร้างได้ครบครัน
อำนวยความสะดวกและตรวจเช็คความคืบหน้า: รวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ตลอดระยะเวลาการก่อสร้าง เพื่อนำมาเปรียบเทียบความคืบหน้าของการก่อสร้างและเพื่อการจัดทำ BIM บันทึกข้อมูลได้อย่างตรงจุด ง่ายต่อการส่งต่อข้อมูลให้ผู้เกี่ยวข้องทั้งหมดอย่างรวดเร็ว ลดความผิดพลาดทางการสื่อสาร ตรวจเช็คความเรียบร้อยของการทำงานพร้อมออกแบบ Workflow ให้เข้ากับสถานะการณ์
ลดความเสี่ยงและป้องกันอุบัติเหตุ: งาน Inspection ความปลอดภัยทั้งจากภาพถ่ายปกติและภาพถ่ายความร้อนทำให้การประเมินความเสี่ยงของพื้นที่ปฏิบัติงานได้ง่ายมากขึ้น สามารถตรวจเช็คพื้นที่และสิ่งปลูกสร้างแบบเรียลไทม์ทั้งความเสี่ยงด้านการรั่วซึม ความชื้นของน้ำ รอยร้าว รอยสนิม และการรั่วไหลของสายไฟฟ้า พร้อมกำหนดตำแหน่งบนแผนที่ได้อย่างแม่นยำเพื่อกระจายต่อเจ้าหน้าที่ภาคสนามให้เข้ามาแก้ไขปัญหาอย่างตรงจุด

หลักการการใช้โดรนในงานก่อสร้าง

Photogrammetry

Light Detection and Ranging

Real-Time Kinematics (RTK)

Photogrammetry

การรังวัดโดยอาศัยภาพถ่าย ไม่ว่าจะเป็นภาพถ่ายจากกล้องถ่ายภาพทั่วไปหรือภาพถ่ายทางอากาศ ซึ่งเข้ามาปฏิวัติการรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลทางภูมิศาสตร์ให้มีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดย อาศัยค่าการจัดวางภายนอกของภาพ (Exterior Orientation Parameter,EOP) หรือก็คือค่าพิกัดสามมิติและทิศทางการวางตัวในแกนสามมิติของกล้อง ณ เวลาที่ทำการถ่ายเพื่อนำมาคำนวณหาค่าพิกัดของวัตถุบนภาพโดยอาศัยสมการร่วมเส้น (Collinearity Equation) ร่วมกับระยะโฟกัส (Focal range) ในการคำนวณ ได้เป็นค่าพิกัดบนพื้นโลกของวัตถุที่อยู่บนภาพ ผลลัพธ์ที่ได้ อาทิ แผนที่ภาพออโธ และ เส้นชันความสูง Contour Line (อ่านข้อมูลเพิ่มเติม: หลักการทำ Photogrammetry ด้วยโดรนสำรวจ)

LiDAR

Light Detection and Ranging เป็นวิธีการตรวจจับระยะไกลที่ใช้พลังงานเลเซอร์เพื่อวัดระยะระหว่าง ตัวSensorและวัตถุบนพื้นดิน โดยพลังงานที่ส่งออกไปจะกระทบไปยังวัตถุ และส่งกลับมาที่ Sensor ทำให้เราสามารถคำนวนและวิเคราะห์ระยะเวลาที่พลังงานเลเซอร์สะท้อนกลับมา ทำให้ สามาร สร้างภาพ 3 มิติที่แม่นยำของพื้นที่และวัตถุที่อยู่ด้านล่าง คลื่นแสงสามารถทะลุใบไม้บางส่วนได้ จากยอดไม้ไปต่อยังช่วงกลางต้นและสุดท้ายกระทบกับวัตถุทึบแสงเช่นลำต้นหรือผิวดิน ลักษณะเหล่านี้จะทำให้เราสามารถมีข้อมูลผิวดินและข้อมูลลำต้นข้องต้นไม้ได้ (อ่านเพิ่มเติม: LiDAR ในโดรนสำรวจและวิธีประมวลผล Point Cloud)

Real-Time Kinematics (RTK)

การรังวัดด้วยดาวเทียมแบบจลน์ เป็นเทคนิคที่ใช้ในด้านการนำทางด้วยดาวเทียมเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของระบบการระบุตำแหน่ง ถูกผนวกใช้กับระบบดาวเทียมทั่วโลก (GNSS) เช่น GPS (Global Positioning System) ซึ่งการดำเนินการนั้นคือการทำงานร่วมกันของ สถานีฐาน (Base station) และ เครื่องรับสัญญาณ (Rover) โดย Base station จะคอยรับสัญญาณจากดาวเทียม GNSS หลายดวงเพื่อระบุตำแหน่งที่ตั้งของตัวมันเองอย่างแม่นยำ อีกทั้งจะระบุปัญหาหรือความผิดปกติในการรับสัญญารในพื้นที่นั้นอีกด้วย อาทิ สภาพบรรยากาศที่แปลปรวน หรือ ความไขว้เขวของสัญญาณจากปัจจัยอื่นๆ

ในขณะเดียวกัน Rover จะติดอยู่กับตัวโดรนหรืออุปกรณ์เคลื่อนที่อื่นๆ คอยรับสัญญาณจากดาวเทียมดวงเดียวกับสถานีฐาน และใช้ชุดข้อมูลการแก้ไขที่สถานีฐานให้ไว้เพื่อเพิ่มความแม่นยำของตำแหน่งของตนเองแบบเรียลไทม์ โดยข้อมูลจาก Base station และ Rover จะถูกแลกเปลี่ยนกันผ่าน คลื่นวิทยุหรืออินเทอร์เน็ต ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ประสิทธิภาพการปรับแก้ความแม่นยำของการระบุพิกัดของโดรนผ่าน RTK จึงสูงมากเทียบกับวิธีปกติ (อ่านเพิ่มเติม: RTK: สุดยอดความแม่นยำในโดรนสำรวจ)

ตัวอย่างการใช้ประโยชน์จากโดรน

1. การสำรวจและทำแผนที่ทางภูมิศาสตร์ก่อนเริ่มงานก่อสร้าง

ด้วยการบินเก็บภาพจากการทำ Photogrammetry หรือสแกน ด้วย LiDAR ทำให้การทำแผนที่เพื่อตรวจสอบความสูงต่ำของพื้นที่เป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น ทั้งการทำ Contour และการสร้างแบบจำลอง DTM (Digital Terrian Model) ซึ่งจะบ่งบอกความสูงของหน้าดินโดยตัดสิ่งกีดขวางเช่นต้นไม้และอาคารออก หรือการสร้างแผนที่ภาพออโธซึ่งสามารถใช้อ้างอิงขนาดจริงจากพื้นที่

2. การวางระบบขนส่งและออกแบบไซท์ก่อสร้าง

แบบจำลองสามมิติของสถานที่จริงทำให้การวางระบบ logistic และการวางผังไซท์งานก่อนสร้างเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้นพร้อมช่วยในการออกแบบแผนที่เพื่อการอพยพในยามฉุกเฉิน ซึ่งนี่เป็นแค่ตัวอย่าภาพสามมิติที่สามารถถูกนำมาใช้ได้หลากหลายรูปแบบใน งานก่อสร้าง

3. การคำนวนปริมาตรกองวัสดุในการก่อสร้าง (Stockpile)

ในงานก่อสร้าง กองวัสดุคือหนึ่งในส่วนประกอบหลักที่จำเป็นต้องถูกวัดปริมาตร เพื่อการจัดการ warehouse และบริหารการจัดซื้ออย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ Supply Chain มีเสถียรภาพและเป็นไปตามกำหนดการณ์ ซึ่งเราสามารถวัดปริมาตร Stockplie ได้ผ่าน 2 วิธี หนึ่งคือการสร้างแบบจำลองสามมิติ ผ่านการ ทำ Photogrammetry ซึ่งคือการนำภาพถ่ายจากโดรนที่มีการทับซ้อนกันบางส่วนมาประติดประต่อกันแล้วปรับแก้ค่าความถูกต้องผ่าน ซอฟต์แวร์และสร้างแบบจำลองออกมาผ่าน ข้อมูล Point Cloud ซึ่งจำนวนภาพที่ต้องการขึ้นอยู่กับขนาดของ Stockpile หลังจากได้ข้อมูล Point Cloud ออกมาแล้วเราจะสามารถนำแบบจำลองที่ปรับแก้ความผิดเพี้ยนของขนาดแล้วมาคำนวนเข้ากับสูตรทางคณิตศาสตร์เพื่อหาปริมาตร

วิธีที่สองในการเก็บข้อมูล Point Cloud คือผ่าน Sensor LiDAR ซึ่งจะได้จำนวน Point Cloud ที่มีความหนาแน่นและมากกว่า เหมาะกับงานที่มีพื้นที่ๆซับซ้อนและต้องการความระเอียดขั้นสูงในการนำมาทำแผนที่ทั้งจะประมวลผลได้ดีกว่าในพื้นที่ป่าชุกและมีสิ่งกีดขวางที่เป็นอุปสรรคต่อการต่อภาพ แลกกับราคาในการดำเนินการที่สูงกว่าวิธีที่1 (ขั้นตอนการคำนวนปริมาตร Stockpile)

4. การตรวจสอบอุปกรณ์ก่อสร้างและวัสดุขนาดใหญ่

นอกเหนือจากการตรวจเช็คปริมาตร Stockpile ผู้รับเหมาสามารถใช้ภาพถ่ายทางอากาศเพื่อติดตามความเคลื่อนไหวและอัพเดทตำแหน่งของ อุปกรณ์ก่อสร้างขนาดใหญ่ได้ในแต่ละวัน เพื่อการตรวจเช็คความเสี่ยงของอุปกรณ์ ซึ่งการใช้โดรนจะทำให้ผู้ใช้งานสามารถ ติด Tag เพื่อเป็นการเซฟค่าพิกัด/ หมายเลขซีเรียล/ วัน/ เวลา/ ระดับความสูงของวัตถุลงในภาพโดยตรง พร้อมดึงข้อมูลออกมาเป็นรายงาน เพื่อให้งานเอกสารและการตรวจเช็คสภาพอุปกรณ์เป็นเรื่องที่สะดวกมากขึ้นโดยเฉพาะ งานก่อสร้าง ขนาดใหญ่

5. แบบจำลองสามมิติเพื่อการเปรียบเทียบและเช็คความคืบหน้าการก่อสร้าง

การสร้างแบบจำลองอาคารที่กำลังดำเนินงานสร้างอย่างเป็นประจำด้วยการเก็บภาพด้วยโดรน ทำให้ทีมงานมั่นใจว่าการออกแบบนั้นถูกต้องและเป็นไปตามแผน ซึ่งการทำโมเดลเมื่อผนวกกับการใช้ Real-Time Kinematic (RTK) ซึ่งทำให้โดรนสามารถบันทึกข้อมูล GPS และระบุตำแหน่งของภาพระหว่างบินได้อย่างแม่นยำ ทำให้ผลลัพธ์ของภาพสามมิติ นั้น แม่นยำมากขึ้นและใช้ในการอ้างอิงได้จริงโดยไม่ต้องให้ผู้ตรวจสอบเข้าไปเสี่ยงอันตรายในพื้นที่จริง

6. ทำงานร่วมกับ Building Information Monitoring (BIM)

การบินเช็คสถานที่ก่อสร้างและอาคารอย่างสม่ำเสมอด้วยโดรนและนำมาเปรียบกับ BIM ที่สร้างออกมาในช่วงต้น ทำให้การตรวจเช็คความผิดพลาดหรือการคลาดเคลื่อนของการก่อสร้างเมื่อเทียบกับblueprints นั้นเที่ยงตรงมากขึ้น การแจกแจงและแก้ไข Workflow ในการทำงานก็จะเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น โดรนในปัจจุบันโดรนสามารถติดตั้ง Sensor หลายรูปแบบซึ่งให้ผลลัพธ์ที่หลากหลายในการช่วยให้สถาปนิกตรวจเช็คและเปรียบเทียบกับ BIM

7. งาน Inspection

ฟีเจอร์ AI Spot Check ในโดรนสำรวจช่วยให้แท็กวัตถุในไซท์งานได้ง่ายขึ้น และด้วยกล้อง Thermal ที่สามารถ ตรวจจับอุณหภูมิที่แตกต่างของแต่ละพื้นที่ทำให้ การตรวจหารอย Crack และ การรั่วซึมจากการ ท่วมขังของน้ำ หรือ การบวมน้ำของอุปกรณ์การก่อสร้าง ซึ่งสามารถตรวจสอบจากคนได้ค่อนข้างยาก สามารถพบเจอและแก้ไขได้ทันเวลา อาทิรอยร้าวที่ผนังคอนกรีดที่อาจจะมองเห็นการสึกกร่อนด้วยการตรวจสอบจากคนค่อนข้างยาก

การตรวจสอบเสาร์ไฟและสายไฟ

การวางสายไฟลงในระบบการก่อสร้างเป็นหนึ่งในเรื่องที่ท้าทาย ที่ต้องใช้ข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำใน BIM ของงานก่อสร้าง ซึ่งการสแกนด้วย LiDAR สามารถเก็บรายละเอียดปลีกย่อยและที่มีขนาดเล็กได้ครบครัน ทำให้การสร้างโมเดลสามมิติสำหรับวัตถุขนาดเล็กเช่นสายเคเบิลหรือสายไฟเป็นเรื่องที่เป็นไปได้ อีกทั้งยังสามารถ ใช้กล้อง Thermal ในการ inspection ตัวจ่ายพลังงาน ตัวครอบแก้ว และหม้อแปลง เพื่อตรวจสอบจุด Over heat ที่สามารถเป็นต้นตอของการเกิดไฟไหม้

Case studies

โดรนได้ถูกใช้ในการ

ตรวจเช็คสต็อกและคำนวนปริมาตร วัสดุที่ใช้ในการก่อสร้าง
อัปเดตแผนที่การขนย้ายเครื่องมือก่อสร้างวันต่อวัน
ประมวลผล 3D Point cloud และ Orthophoto เพื่อตรวจสอบการก่อสร้าง
ระบุจุดเฝ้าระวังและแชร์ข้อมูลให้ทุกคนที่เกี่ยวข้อง

การใช้โดรนเพื่อวางแผนสร้างทางรถไฟเชื่อม แฟรงก์เฟิร์ต และ มานน์ไฮม์ ในประเทศเยรมัน

บริษัท Deutsche Bahn ใช้ DJI Mavic 3 Enterprise เพื่อสำรวจ และสร้างแผนที่และแบบจำลองของโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ ทางรถไฟ และ สถาพภูมิประเทศ ด้วยการประมวลผล Point Clouds และการทำ Photogrammetry

เพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานใกล้รถไฟความเร็วสูง
ลดต้นทุนในการสร้างแบบแปรนและวางแผน
รวบรวมข้อมูลที่แม่นยำด้านค่าพิกัด
ตรวจเช็คความถูกต้องและความคืบหน้าของงานก่อสร้าง

การวางแผนและบริหารการสร้างโรงพยาบาลภาคสนามเพื่อรับมือการระบาดของโควิท-19 ในประเทศอาร์เจนติน่า

เพื่อรับมือกับจำนวนผู้ป่วยที่เพิ่มขึ้นเป็นหลายเท่าตัว รัฐบาลอาร์เจนติน่าได้เร่งสร้างโรงพยาบาลภาคสนามขนาด 1,200 เตียง ซึ่งจะต้องมี ห้อง ICU ห้องกักตัว และเครื่องมือต่างๆครบในที่เดียว มากกว่า 12ที่ทั่วประเทศ ในขณะนั้นรัฐมนตรีกระทรวงสาธารณสุขได้สั่งการให้ใช้โดรนสำรวจ ในการจัดทำแผนที่และ ตรวจสอบความคืบหน้าของการก่อสร้างทั้งสิบสองแห่งพร้อมๆกัน จากการนำภาพถ่ายทางอากาศกว่า 6,000 ภาพ มาสร้างแผนที่ 2D และ 3D ที่ประกอบไปด้วยข้อมูลสำคัญต่างๆในการก่อสร้าง

ไม่กี่ชั่วโมงหลังจากการบินเก็บภาพ แผนที่และแบบจำลองสามมิตได้ถูกส่งให้หน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ไม่ว่าจะเป็น การไฟฟ้า บริษัทโทรคมนาคม และ บริษัทจัดหาอุปกรณ์ทางการแพทย์ เพื่อให้การวางแผนออกแบบโครงสร้างเป็นไปได้อย่างรวดเร็วพร้อมการทำงานร่วมกันของหลากหลายภาคส่วน

โดรน DJI Enterprise เพื่อ งานก่อสร้าง

ในปัจจุบันจะมีโดรนที่แนะอยู่ทั้งหมดสองรุ่นนั้นคือ Mavic 3 Enterprise ที่มีขนาดเล็กกะทัดรัด กับ โดรนขนาดใหญ่ DJI Matrice 350 RTK ซึ่งรองรับการติดตั้งเพย์โหลด (กล้องสำหรับโดรน) ซึ่งตัวกล้องก็ถูกออกแบบมาให้มีความคมชัดของภาพที่มากกว่า และอีกทั้งยังสามารถติดตั้ง Sensor LiDAR ได้ในขณะที่ Mavic 3 Enterprise จะไม่สามารถติดตั้ง Sensor LiDAR ได้