徐康

【摘? 要】作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G主要具備高帶寬、低延時(shí)等關(guān)鍵能力，契合傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。本文以智慧工地建設(shè)為切入點(diǎn)，深入分析實(shí)際管理需求，探索5G技術(shù)在大型施工工地現(xiàn)場(chǎng)管控中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】5G;智慧工地

引言

5G智慧工地的建設(shè)，就是通過(guò)采用“信息化平臺(tái)+5G網(wǎng)絡(luò)+應(yīng)用”的模式，實(shí)現(xiàn)大型施工工地的數(shù)字化、可視化、實(shí)時(shí)化的全要素智能管控，提升建筑工地的精益生產(chǎn)管理水平。

1.? 5G技術(shù)簡(jiǎn)述

5G是第五代移動(dòng)通訊系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，2019年5G正式商用，成為驅(qū)動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。5G技術(shù)在很多方面較3G、4G有較大突破，有三大基本特點(diǎn)：

（1）高速度。峰值帶寬可達(dá)10Gbps以上，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速度進(jìn)入新的時(shí)代，用戶面對(duì)超高清業(yè)務(wù)/VR/AR時(shí)不再受限，對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度要求高的業(yè)務(wù)將被廣泛使用。

（2）低時(shí)延。5G在加大子載波時(shí)可有效縮短調(diào)度時(shí)間，時(shí)延可低至1毫米，可有效支撐工業(yè)自動(dòng)化、無(wú)人駕駛等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

（3）高密度。5G采用的大規(guī)模機(jī)器類(lèi)通信mMTC具有較大容量，在1平方公里內(nèi)可以與超過(guò)百萬(wàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信連接，充分滿足資源動(dòng)態(tài)部署和調(diào)整需求。

2.智慧工地管理需求分析

大型建設(shè)工地的管理，需要實(shí)時(shí)掌握?qǐng)@區(qū)每個(gè)重要點(diǎn)位的監(jiān)控信息和告警信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)措施的落實(shí)情況，對(duì)施工操作工作面上的各安全要素等實(shí)施有效監(jiān)控，同時(shí)結(jié)合制定的規(guī)章制度、處理措施及時(shí)消除施工安全隱患，提升建筑工地施工現(xiàn)場(chǎng)的安全防護(hù)管理，改善建設(shè)工程的安全與質(zhì)量管理，同時(shí)加強(qiáng)了建筑工地的治安管理。

●邊界監(jiān)控：場(chǎng)地周界的防盜監(jiān)控，人流、物流監(jiān)控。

●高點(diǎn)全區(qū)監(jiān)控：在高點(diǎn)監(jiān)控廠區(qū)全貌。采用高清、變焦、旋轉(zhuǎn)攝像頭。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)督、指揮。

●作業(yè)監(jiān)控：對(duì)重要高危作業(yè)進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)控、單兵監(jiān)控，對(duì)不安全行為進(jìn)行智能識(shí)別。

●塔機(jī)檢測(cè)與吊鉤可視化監(jiān)管：通過(guò)高度、角度、回轉(zhuǎn)、吊重、風(fēng)速等傳感采集設(shè)備，結(jié)合無(wú)線通訊，實(shí)時(shí)將塔機(jī)運(yùn)行全過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸并留存至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)及塔吊黑匣子上，預(yù)防塔式起重機(jī)超重超載、碰撞、傾覆等安全事故隱患。

●揚(yáng)塵、噪音監(jiān)管：集成揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)設(shè)備、噪聲監(jiān)測(cè)儀、氣象參數(shù)儀、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)監(jiān)控?fù)P塵濃度、噪聲等級(jí)。

●人員、車(chē)輛門(mén)禁管控：具備人臉識(shí)別，實(shí)現(xiàn)實(shí)名制;個(gè)人安全積分顯示，動(dòng)態(tài)更新黑名單;測(cè)溫和疫情防控，體溫異常報(bào)警，禁止進(jìn)入廠區(qū)。

●AR實(shí)景：利用AR實(shí)景高點(diǎn)監(jiān)控，遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境;佩戴基于AR技術(shù)終端，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人員識(shí)別及安全管控。

●高支模監(jiān)測(cè)：采用高精度傳感器和自動(dòng)采集儀，對(duì)模板沉降、支架變形和立桿軸力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、超限預(yù)警、危險(xiǎn)報(bào)警。

●集中平臺(tái)：所有監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需通過(guò)5G或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸在統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行集中展示、分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)工地的整體管控。

3.解決方案

工地管理具有區(qū)域分散、環(huán)境復(fù)雜、臨時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，光纜和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝難度大且易損毀，傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)難以滿足高清視頻流的傳輸要求，采用5G可較好的解決以上難點(diǎn)。

（1）建立5G專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。由運(yùn)營(yíng)商在工地所在區(qū)域建設(shè)宏站，完成5G專(zhuān)屬網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋，5G基站建議采用雙路以及蓄電池及油機(jī)雙保護(hù)方式，確保基站無(wú)間斷運(yùn)行，應(yīng)對(duì)各類(lèi)突發(fā)狀況。可租用5G-MEC服務(wù)，公網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)流量分流，內(nèi)嵌物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，數(shù)據(jù)不出企業(yè)，保障數(shù)據(jù)安全。

（2）搭建智慧工地管控集成平臺(tái)。平臺(tái)主要由信息感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、信息存儲(chǔ)、信息處理、綜合展示、報(bào)警分析層6個(gè)層次組成。以施工進(jìn)度為主線，成本為核心，利用5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為基礎(chǔ)、IoT、大數(shù)據(jù)計(jì)算、AI等核心技術(shù)，實(shí)時(shí)匯總數(shù)據(jù)，將智能門(mén)禁、勞務(wù)、移動(dòng)執(zhí)法終端、監(jiān)控設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)、各項(xiàng)其他特殊監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)情況數(shù)據(jù)及時(shí)上傳，實(shí)現(xiàn)施工實(shí)體、生產(chǎn)要素、管理過(guò)程的全面數(shù)字化。

（3）勞務(wù)管理。通過(guò)建立閘機(jī)通道系統(tǒng)，后臺(tái)配置勞務(wù)人員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，配合人臉識(shí)別、人體體溫檢測(cè)，人員進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)，屏幕可顯示進(jìn)出場(chǎng)人員姓名、年齡、照片、工種、分包隊(duì)伍、出勤、人員體溫?cái)?shù)據(jù)率等。安保人員配備智能終端，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地可查看登記人員的電話、家庭住址、安全教育情況、體檢情況等，有效提升人員管理能力，提升工作效率。

將傳統(tǒng)工人安全帽與無(wú)線傳感技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)在工人出入通道及各施工區(qū)域部署的識(shí)讀器對(duì)在工人安全帽上安裝的電子標(biāo)簽進(jìn)行射頻識(shí)別，并將讀取到的人員身份信息和位置信息發(fā)送至工地現(xiàn)場(chǎng)管理終端和云平臺(tái)后臺(tái)處理數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)工人區(qū)域定位和軌跡記錄。配合軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)越區(qū)域報(bào)警、軌跡回放、運(yùn)動(dòng)和靜止時(shí)間統(tǒng)計(jì)、人員分類(lèi)統(tǒng)計(jì)等功能。

（4）智能視頻監(jiān)控。利用5G高速率、低延時(shí)特性，將現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)接入智慧工地平臺(tái)，配置智能高清視頻監(jiān)控?cái)z像頭、顯示屏等多類(lèi)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程、監(jiān)控防護(hù)體系，監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況及現(xiàn)場(chǎng)安全狀況，通過(guò)智慧工地平臺(tái)調(diào)用監(jiān)控平臺(tái)信號(hào)，管理人員可以遠(yuǎn)程或使用智能終端實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)一手情況?？稍跀z像機(jī)前端中內(nèi)置AI算法識(shí)別，通過(guò)算法對(duì)視頻圖像進(jìn)行識(shí)別，自動(dòng)識(shí)別并抓拍現(xiàn)場(chǎng)安全隱患以及人員違規(guī)行為，實(shí)現(xiàn)工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)管。

（5）AR現(xiàn)場(chǎng)巡檢抓拍。巡查人員利用5G+AR眼鏡，通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)，抓拍采集進(jìn)出人員人臉圖片，通過(guò)人臉庫(kù)自動(dòng)分析比對(duì)，顯示人員的姓名、工號(hào)、所屬公司等身份信息，并記錄時(shí)間，分析出當(dāng)天項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)人員的工作區(qū)域、人員工種、出勤率等，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工人員的工作規(guī)范行為的精細(xì)化管理

（6）無(wú)人機(jī)巡視。結(jié)合5G高質(zhì)量通訊帶寬，發(fā)揮無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)遠(yuǎn)程操控端可隨時(shí)隨地向施工現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人機(jī)下發(fā)作業(yè)任務(wù)和控制指令，使用無(wú)人機(jī)自動(dòng)周界巡視，現(xiàn)場(chǎng)違章違紀(jì)高空喊話、示警，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)回傳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面，實(shí)時(shí)查看項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度，毫秒級(jí)時(shí)延的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程直播。

（7）環(huán)境監(jiān)測(cè)。將公共平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)到的值實(shí)時(shí)回傳至智慧工地平臺(tái)，并將數(shù)據(jù)建模，以直觀的圖表形式呈現(xiàn)，管理人員可遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目環(huán)境情況。通過(guò)24小時(shí)環(huán)境變化曲線、月度環(huán)境變化曲線，對(duì)揚(yáng)塵、噪音治理效果進(jìn)行判斷，或者根據(jù)趨勢(shì)對(duì)未來(lái)情況進(jìn)行預(yù)判。

（8）安全監(jiān)測(cè)。塔機(jī)加裝各類(lèi)傳感器，為塔機(jī)提供安全運(yùn)行的保障。司機(jī)身份識(shí)別認(rèn)證;通過(guò)重量傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的塔機(jī)吊重、力矩、幅度、風(fēng)速等，一旦超過(guò)設(shè)定臨界值，塔機(jī)進(jìn)行報(bào)警;通過(guò)對(duì)每臺(tái)塔吊運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)自動(dòng)劃定群塔作業(yè)碰撞區(qū)間，一旦發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)預(yù)警;安裝在塔機(jī)上的攝像頭能實(shí)時(shí)跟蹤吊鉤下方吊物的情況，并能根據(jù)吊鉤的位置自動(dòng)調(diào)整攝像頭的倍率，保障駕駛員可以清晰的看到吊鉤吊載運(yùn)行的情況;系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控平臺(tái)無(wú)縫對(duì)接，通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)可以對(duì)塔機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

采用高精度傳感器和自動(dòng)采集儀，對(duì)模板沉降、支架變形和立桿軸力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、超限預(yù)警、危險(xiǎn)報(bào)警，配置5G傳輸功能的設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸至智慧工地平臺(tái)或第三方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.結(jié)束語(yǔ)

5G技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用還在探索中，其具有的大帶寬、低時(shí)延和大連接的特點(diǎn)，更適用于2B業(yè)務(wù)，特別是行業(yè)應(yīng)用，本文研究了5G技術(shù)在智慧工地管控平臺(tái)中的應(yīng)用，為5G技術(shù)的應(yīng)用探索提供了案例，將促進(jìn)5G技術(shù)在其它各種相似領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李明 安紅波 5G技術(shù)特點(diǎn)分析及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思考 中國(guó)新通信2020（22）.

[2]張艷超 智慧工地建設(shè)需求和信息化集成應(yīng)用探討 2018（05）.