DESIGN AND MODELING

Automation of monitoring construction and installation works using neural network image processing and cloud–edge architecture for real-time updating of schedules and cost estimates

Authors

  • Tikhon A. Sidorov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Aleksandr D. Grudin National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Filipp A. Mizev National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Maksim A. Peniagin National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Maksim P. Krasnikov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia

How to cite

GOST Sidorov T. A., Grudin A. D., Mizev F. A., Peniagin M. A., Krasnikov M. P. Automation of monitoring construction and installation works using neural network image processing and cloud–edge architecture for real-time updating of schedules and cost estimates // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 10. P. 143-153.
APA Sidorov, T. A., Grudin, A. D., Mizev, F. A., Peniagin, M. A. & Krasnikov, M. P. (2025). Automation of monitoring construction and installation works using neural network image processing and cloud–edge architecture for real-time updating of schedules and cost estimates. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(10), 143-153.

Abstract

The study examines ways to improve the timeliness and reliability of monitoring construction and installation works in large-scale projects. The aim is to develop and evaluate an integrated control system that automatically records actual volumes and immediately reflects them in managerial documentation. The methodological basis relies on the concept of a digital twin of the construction process and the use of neural network image analysis combined with a cloud-edge architecture. The materials consist of field test data from twelve residential and commercial sites, including more than three hundred thousand annotated photographs obtained from unmanned aerial vehicles and wearable cameras. The core of the system is a convolutional neural network based on the YOLOv5 architecture, trained to recognize reinforcement, formwork installation, concreting, masonry of enclosing structures, installation of windows, and façade systems. Image processing is performed on edge devices with graphical accelerators, which generate compact structured data and transmit them to the cloud platform. The cloud environment implements modules for matching recognition results with the building information model, automatically updating the schedule network diagram, cost estimates, and acceptance certificates of completed works. Recognition quality was evaluated according to standard machine learning metrics and achieved an average F1 Score of about ninety-six percent, maintaining acceptable accuracy even under challenging shooting conditions. Comparison with traditional control demonstrated a reduction of the full cycle from data collection to updating schedules and estimates by more than twenty-two times, from approximately 11 hours to less than 30 minutes. The greatest effect is achieved at the stages of volume identification and documentation updating due to the transfer of inference to the edge and integration with cloud project management services. Economic analysis using a typical project showed a reduction of more than two-thirds in direct costs for control procedures and defect correction, as well as a sharp decrease in penalty charges for schedule delays. The total estimated savings amount to approximately fifteen million rubles, corresponding to a reduction in the total cost of construction and installation works by about twelve to fifteen percent. The paper discusses application limitations related to image degradation during precipitation and fog, incomplete coverage of internal engineering systems, and the need to expand the training dataset. The prospects of integrating the system with predictive analytics and robotic tools are noted, which should ensure a transition to a closed-loop control and a fully data-driven construction process.

Keywords

automated monitoring of construction and installation works neural network image analysis cloud–edge architecture building information modeling economic efficiency of construction projects

References

Баринов К.А., Миколайчук К.В. Обоснование выбора оптимальной архитектуры нейронной сети для решения задачи распознавания экспонатов Музея истории МАДИ с камеры мобильного устройства // Промышленные АСУ и контроллеры. 2023. № 1. С. 24-33.

Безбородов Д.В., Горячкин К.В., Котлярова Е.В. Использование графических нейросетей в строительной сфере // Молодой исследователь Дона. 2025. Т. 10. № 3(54). С. 5-10.

Буров С.А., Ушаков А.О. Контроль правил ношения форменной одежды с применением нейронной сети YOLOv8 // Научные труды Северо-Западного института управления РАНХиГС. 2024. Т. 15. № 4(66). С. 35-49.

Витренко Н.А., Кожевникова Т.В., Озарян Ю.А. Использование технологии компьютерного зрения для мониторинга состояния объектов изучения Института горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. 2022. Т. 2. С. 449-452.

Ерохин А.М., Самохвалов Н.С., Венедиктов К.В. Использование глубоких нейронных сетей и микросервисной архитектуры для распознавания нештатных ситуаций при строительстве нефтяных скважин // Каротажник. 2024. № 6(332). С. 140-146.

Корнеев В.В. Специализированные аппаратные нейросетевые ускорители // Программная инженерия. 2023. Т. 14. № 1. С. 3-11.

Кузина О.Н. Управление строительством с использованием компьютерного зрения на строительной площадке // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 4. С. 34.

Лукин В.Д., Верховский М.В., Барсуков Н.И. Способ организации многоцелевой архитектуры конвейера для инференса нейронной сети // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2024. Т. 1. С. 321-325.

Мельников В.А. Архитектура конвейера обработки изображений документов, удостоверяющих личность // Научный аспект. 2023. Т. 1. № 6. С. 15-19.

Меркушев К.А. Самообучающаяся нейросетевая система оптимизации архитектурных решений плагин для Revit 2025, использующий BIM-данные и эксплуатационную обратную связь для генерации улучшенных планировок // Архитектура, градостроительство и дизайн. 2025. № 2 (44). С. 53-59.

Новосельцев И.В. Система для визуального контроля строительно-монтажных работ совмещающая сферическую панораму, 3D модель сооружения и календарно-сетевой график // International journal of open information technologies. 2023. Т. 11. № 8. С. 94-99.

Ольгейзер И.А., Суханов А.В., Лященко А.М., Глазунов Д.В. Компьютерное зрение как способ интеллектуализации систем горочной автоматизации // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2022. № 1. С. 46-53.

Пирогова М.А., Лешихина И.Е., Шведов Е.И., Краюшкин В.А. Практика использования компьютерного зрения и искусственного интеллекта для автоматизации процессов визуального контроля качества выполнения сборочных операций // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2023. № 4(192). С. 11-19.

Попов В.А., Еланцев В.В. К вопросу повышения эффективности и безопасности эксплуатации тоннельных эскалаторов метрополитена. Архитектура программного обеспечения // Известия МГТУ МАМИ. 2023. Т. 17. № 1. С. 63-76.

Сотников А.Л., Ковальчик Р.В., Орлов А.А. Разработка архитектуры веб-приложения для детекции объектов на рентгеновских снимках сварных соединений // Наукоемкие технологии и оборудование в промышленности и строительстве. 2025. № 8(82). С. 53-61.

Metrics

323 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.