5G移動邊緣計算技術在建筑施工管理中的應用

周鑫

【摘? 要】經濟迅猛增長，逐漸推動了建筑施工行業(yè)的發(fā)展，不僅為整個行業(yè)創(chuàng)造了更多發(fā)展機遇，同時，還提出了諸多挑戰(zhàn)，想要在這一背景下更好的發(fā)展，必須要求建筑企業(yè)更好的開展施工管理工作。以往過程中，建筑企業(yè)雖然對這一情況產生了一定重視，積極主動開展建筑施工管理工作，取得了較好的效果，在一定程度上保證了工程的順利進行。然而深入分析后可以發(fā)現(xiàn)，很多建筑施工管理依然以人力為主，即便應用了信息化技術，也是應用一些簡單地功能，未能發(fā)揮出信息化技術最大的作用。這一背景下，人們逐漸開始在建筑施工管理中應用更多的信息化技術，5G移動邊緣計算技術是較為常見的一種，通過這一技術的應用，能夠及時發(fā)現(xiàn)施工管理中存在的問題，自動分析問題的引發(fā)原因、過程以及危害，有利于解決方案的制定，大大降低各種事故的發(fā)生率?；诖耍疚耐ㄟ^對5G移動邊緣計算技術的簡單概述，進而分析了其在建筑施工管理中的應用，最后以此為基礎，以某工地為例，5G移動邊緣計算技術的應用效果展開驗證，以推動我國建筑行業(yè)向著更加良好的方向發(fā)展。

【關鍵詞】5G移動邊緣計算技術;信息網絡;建筑施工管理

引言

科學技術的更新與換代，逐漸出現(xiàn)了很多先進的信息化技術，如物聯(lián)網、5G網絡、云計算等，與以往的信息化技術相比，這些新技術功能更加完善，應用效果更加良好，因而被廣泛使用到社會中的各個方面，其中包括建筑施工當中，通過這些技術的應用，能夠動態(tài)的采集工程數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的有效分析，判斷出施工活動是否存在隱患，大大提高了建筑施工管理的效率，為整個工程更好的建設打下堅實基礎。在這些新技術當中，5G移動邊緣計算技術較為常見。所以，對5G移動邊緣計算技術在建筑施工管理中的應用進行研究具有重要意義，使該技術在實際當中能夠發(fā)揮出更大的作用。

1. 5G移動邊緣計算技術概述

1.1 5G移動邊緣計算技術基本概述

隨著移動網絡技術的不斷發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了一種更加先進的技術手段，即5G移動邊緣技術（Mobile Edge Computing，MEC），應用該技術時，能夠通過無線接入的方式，將移動端有效接入到網絡內，使得移動端與整個網絡構成一個整體，用戶在任何地方任何地點，均可對移動設備進行應用，從而完成相關的云端計算活動。這一過程中，還能夠在該技術作用下，構建出一個性能較高，時延較小，且?guī)捿^高的電信級服務環(huán)境，確保用戶信息安全的同時，在最短的時間內獲取自己所需要的的信息數(shù)據(jù)進而賦予其良好的網絡體驗。整個5G網絡技術當中，MCE技術占據(jù)舉足輕重的地位，其能夠在移動網絡的邊緣，賦予網絡較強的云計算性能，使得網絡運算速度更加快速，同時，還具備連接范圍更大，時間更小，帶寬更大，且能夠準確獲取位置信息，在任何時間進行登錄等特點。

從產業(yè)價值生態(tài)層面而言，通過MEC技術的應用，還能夠在整個網絡內，構建出新的生態(tài)系統(tǒng)，或者是更加完善的價值鏈，涉及多個方面，如開發(fā)商、內容提供商、IT企業(yè)、網絡設備、運營商等。其中，對于運營商來說，通過與其他企業(yè)的交流與溝通，向其授予相應的權利，使其可以無線入網，這些企業(yè)能夠根據(jù)實際情況，設置特定的應用與服務。

1.2 4G邊緣技術與5G移動邊緣計算技術的對比

5G移動邊緣計算技術出現(xiàn)之前，一直采用的是4G邊緣技術，兩者之間存在顯著區(qū)別，具體來說主要體現(xiàn)在下述五個方面：（1）標準化方面。前者是以3GPP為主，是一種標準方案，而對于后者來說，由ETSI制定的，是一種非標方案;（2）實現(xiàn)方式。前者以核心網為主，在UPF或GW-U內，執(zhí)行相應的DPI，以及本地流量卸載功能。后者在無線端，設置相應的MEC服務器，無需進入核心網，即可執(zhí)行DPI，以及優(yōu)化視頻等功能;或者是通過串聯(lián)的方式，分別與接入網與核心網相連，并利用相應的IP五元組，或者APN等，完成本地分流。（3）無線的干擾方面。前者未泄漏無線網的數(shù)據(jù)，維持無線接入網與核心網間的標準接口;后者不論是在接入網測，還是在邊緣服務器測，均為開放API，具有信息報漏的特點。（4）位置信息采集方面。前者由核心網測采集，后者由接入網測采集。（5）安全方案。前者為標準方案，后者為私有方案。

2. 5G移動邊緣計算技術在建筑施工管理中的應用分析

2.1行業(yè)概述

社會快速進步的今天，推動了建筑行業(yè)的發(fā)展，工程規(guī)模更加龐大，對質量要求更高。而在建筑施工時，因其自身獨特的特點，很容易出現(xiàn)各種問題，如出現(xiàn)施工事故時，會威脅施工人員的生命安全;材料不合格，或者是施工技術水平較低，導致建筑質量不符合要求;受到人員、天氣等方面因素的影響，降低工程進度;施工過程中，水泥、砂礫等會產生較大的環(huán)境污染等，這些問題的存在，均在一定程度上抑制建筑行業(yè)進一步發(fā)展。所以，建筑施工時，需要采取相應的方式對其監(jiān)管，及時將這些問題發(fā)現(xiàn)出來，降低各類問題所造成的危害?，F(xiàn)代建筑市場中，實施檢測的方式有很多，如視頻監(jiān)控、無線傳感監(jiān)控、有線監(jiān)控以及基于運營商的無線網絡等，其中，前兩種最為常見，而后兩者基本已經消失，這是因為應用有線監(jiān)控時，需要在施工現(xiàn)場裝設大量線纜，不僅使施工現(xiàn)場更加復雜，增加安全隱患，而且還會在項目初期，投入大量資金。而對于基于運行商的無線網絡來說，不僅將產生非常高的流量成本壓力，而且信息傳輸時，還經常受到其他電子設備的干擾，降低信息傳輸效果。所以，在建筑施工管理當中，有效對MEC應用后，能夠通過相應的技術手段，提高運算速度，擴大存儲緩存容量，并賦予更加良好的虛擬交換功能，更重要的是，還提供了分流、規(guī)則管理、DNS解析、第三方應用托管、服務提供等功能，大大提升了施工管理的效率。另外，MEC實際應用時，還能夠設置到運營商網絡內。通常來說，設置在基站內，根據(jù)設置原理的不同，可以將其劃分為兩種類型，一種為單基站設置，指的是通過串聯(lián)的方式，放入到BBU與接入層元件間;另一種為多基站設置，即在特定的傳輸匯聚區(qū)域處，設置相應的MEC，如關鍵機房處等。

2.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)

由上述介紹可知，建筑施工動態(tài)監(jiān)控時，常見的方式有視頻監(jiān)控。對于以往的視頻監(jiān)控來說，受到技術等方面因素的影響，使得其使用效果有限，無法在實際當中發(fā)揮出最大的作用，一定程度上影響到監(jiān)控的效果。而隨著科學技術的更新與換代，推動了視頻監(jiān)控技術的發(fā)展，逐漸開發(fā)出了視頻監(jiān)控綜合系統(tǒng)，其是在傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，融合了5G-MEC技術以及LTE網絡等形成的。對這一全新的系統(tǒng)應用能，能夠根據(jù)實際需求，實施對施工現(xiàn)場進行進行瀏覽，對保存的歷史影像進行回放，調整所需要監(jiān)控的區(qū)域等，具備多種多樣的監(jiān)控功能。對于MEC網絡來說，在充足的網絡環(huán)境中，不會受到環(huán)境的限制，而在上述系統(tǒng)開發(fā)時，則有效應用了這一特點，使其相對于4G攝像頭來說，性能更加良好，符合“流量本地化”的要求;同時，相對于有線攝像頭來說，減少了布線的工作，降低流量資費，節(jié)約布線成本，從而降低客戶的投入。對于建筑施工現(xiàn)場來說，由于現(xiàn)場環(huán)境較為復雜，線纜鋪設較為困難，特別是那些偏遠區(qū)域，更是對監(jiān)控帶來了難題，而在視頻監(jiān)控綜合系統(tǒng)的基礎上，融合了MEC技術，則可有效解決這一問題，具體來說，其具備下述優(yōu)勢：（1）構建出高速通道，并提高帶寬，使得系統(tǒng)運行時，不僅可以傳輸任何類型的數(shù)據(jù)，而且還能夠同時傳輸多組數(shù)據(jù);（2）大大提升了安全性，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，對4G/5G加載了相應的密碼，同時，還能夠進行數(shù)據(jù)本地交互;（3）穩(wěn)定性更強，不會出現(xiàn)掉線的情況，且可以抵抗外界隨其產生的干擾，能夠邊緣設置;（4）異域維護，運營商只需要了解系統(tǒng)原理，即可在后臺對其進行維護;（5）成本相對較低，無需使用骨干網帶寬，投入資金較少，節(jié)約了客戶的應用成本。

2.3無線監(jiān)控方案

（1）方案構成。本文給出的無線監(jiān)控方案當中，共有三個模塊構成：①MEC網絡，即移動邊緣計算網絡，是整個方案中最為核心的內容，其運行時，獲取到視頻流量后，進行相應的本土化處理，使得基站獲得視頻信息后，能夠利用專線寬帶，傳輸至特定的存儲中心內。②中控系統(tǒng)，為用戶終端，主要用于視頻信息的展示，以使用戶能夠對施工場所具備準確的了解。中控系統(tǒng)運行時，會根據(jù)用戶的操作，由存儲中心內，提取出不同的視頻影像。③攝像頭，為現(xiàn)場終端，主要用于拍攝施工現(xiàn)場的具體情況。整個系統(tǒng)運行時，原理為：選擇適當?shù)奈恢?，設置相應的MEC，一般來說，主要選擇兩個位置，一個為監(jiān)控定位所在的基站側，另一個為傳輸鏈路，之后，開啟攝像頭與中控系統(tǒng)間的路由，利用兩者間存在的協(xié)議標準，將兩者有效連接到一起。打開攝像頭后，若出現(xiàn)掉電等問題，只需要將其重新打開，即可將問題解決，而與中控系統(tǒng)相連。

對于這一方案來說，能夠有效反映出MEC的優(yōu)勢，在攝像頭端，本機向網絡發(fā)送字節(jié)，在MEC端，則終止數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)無需進入到骨干網，不會消耗其中所存儲的資源，同時，也不用擔憂攝像頭應用很長一段時間后，由于存在很多數(shù)據(jù)流量，而導致網絡出現(xiàn)擁堵的問題。此外，能夠在攝像頭處，直接與中控系統(tǒng)相連。以MEC為中心，所構建出來的通道，更加穩(wěn)定，且延時更低，使得整個系統(tǒng)非常的穩(wěn)定。能夠在MEC端，對視頻編解碼分析，降低其他兩個模塊的工作量，降低處理成本，增加運行效率。

（2）功能分析。上述系統(tǒng)運行時，能夠利用相應的監(jiān)控軟件，動態(tài)的操控監(jiān)控各個安全卡點，具備視頻時間軸功能，能夠針對用戶的需求，選擇相應的時間點，并以此為基礎，對視頻進行回放，以對監(jiān)控內容更加了解，為施工現(xiàn)場實際情況的判斷奠定良好基礎。具體來說，該方案的功能主要包括下述幾個方面：

①動態(tài)監(jiān)控。在移動端，能夠根據(jù)功能、進度等角度出發(fā)，對監(jiān)控場所進行劃分，使其形成多個不同的小區(qū)域，在每個小區(qū)域內，均安裝相應的監(jiān)控移動端，并以此為基礎，對職責予以介紹，以確定出各監(jiān)控人員的區(qū)域職責;動態(tài)監(jiān)控整個現(xiàn)場，準確了解現(xiàn)場中發(fā)生的任何事情，使得監(jiān)控人員能夠第一時間發(fā)現(xiàn)那些違規(guī)與不良行為，并及時予以指正，保證了施工現(xiàn)場的規(guī)范性與合理性。

②應急管理。建筑施工過程中，經常受到人為、天氣等因素的影響，導致施工現(xiàn)場出現(xiàn)一些突發(fā)事件，若這些突發(fā)事件不能及時得到處理，不僅影響施工進度，而且還會降低施工質量，進而造成較高的經濟損失。而采用MEC監(jiān)控方案之后，在中控系統(tǒng)內，存在應急管理模塊，若施工現(xiàn)場出現(xiàn)突發(fā)事件，攝像頭會第一時間獲取這一信息，并由應急管理模塊發(fā)出相應警報，管理人員發(fā)現(xiàn)這一警報之后，會第一時間進入現(xiàn)場調查，掌握事件的起因，并作出相應的處理，以及時將問題解決，為施工活動的進行奠定良好基礎。

③多方協(xié)防。在中控系統(tǒng)內，根據(jù)事件所處的具體地點，合理對區(qū)域予以劃分，對突發(fā)事件處理人員協(xié)調過程中，也可利用系統(tǒng)內的各個模塊，對時間區(qū)域進行劃分，處理人員獲得信息之后，將其傳輸給所有監(jiān)控管理者，以對整個場所具有高度了解，在最短的時間內，使事故區(qū)域恢復正常，并提升其他區(qū)域對相同事件的防范力度，保證整個施工活動順利開展。

（3）方案比較。為了展示出本方案的優(yōu)勢，在MEC無線監(jiān)控的基礎上，選擇了傳統(tǒng)的4G無線監(jiān)控以及有線監(jiān)控，并在相同的場所內，對建筑施工進行監(jiān)控，從而得到如表1所示結果。由表1可知，采用有線監(jiān)控方式時，需要鋪設大量線纜，不僅成本較高，而且在一些場所內，線纜難以有效鋪設;采用傳統(tǒng)4G無線監(jiān)控時，雖然無需鋪設線纜，但延時較高，會產生一定的流量，因而在實際應用中也存在一定的局限性，而采用MEC無線監(jiān)控時，一方面，不會出現(xiàn)有線監(jiān)控存在的問題，達到節(jié)約了應用成本，另一方面，獲取視頻信息后，能夠在本地存儲的同時，對于予以相應處理，且時延非常低，使其在實際當中具有更大的作用。

3.實例分析

以我市某建筑工程為例，其在施工過程中，采用了一些自動巡檢機器人，用于晚上以及部分復雜區(qū)域的監(jiān)控，以準確了解施工現(xiàn)場的具體狀況。在機器人上，主要由三個部分構成。（1）前端裝置，主要包括：攝像頭，含有相配備的中控系統(tǒng)，用于對施工現(xiàn)場的拍攝;4G網關，用于前段設備間的連接;SIM卡，用于存儲攝像頭拍攝的影像信息等。（2）機房裝置，主要包括：服務器，其中設置相應的MEC，用于信息的計算服務;MEC軟件，用于移動邊緣計算;網卡，用于數(shù)據(jù)格式的轉化;路由器，用于數(shù)據(jù)的傳輸;防火墻，用于不良信息或者是外界攻擊的阻隔;機柜，用于放置其他各類元器件;UPS，即不間斷電源，為整個系統(tǒng)的運行傳輸電力能源;寬帶，用于MEC的遠程維護等;（3）基站室，主要包括：BBU，即基帶處理模塊，用于信道內直接傳送基帶信號;AAU，有源天線模塊，用于大規(guī)模天線陣列;光纖，布設到MEC服務器與客戶機房間，用于信息的傳輸。從一開始的設備，經過設備的采購，系統(tǒng)的安裝與后期使用，以及相關人員的培訓等，共投入9萬余元。傳統(tǒng)無線監(jiān)控系統(tǒng)內，采用了大量移動裝置，因而以無線傳輸方式為主，通常來說，常見的1080p攝像頭運行時，每日會消耗流量50G，一個月為150G左右，按照當前5G流量的價格計算，預計在1萬元左右，價格非常高昂。而應用MEC技術之后，則可大大減少流量的使用，流量消耗量基本為0，從而降低了流量方面的投入，同時，還會降低管理人員的工作量，增強巡檢管理效果。

4.結語

綜上所述，隨著移動通信技術的不斷發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了很多更加先進的移動通信技術，移動邊緣計算技術是較為常見，也是性能較為良好的技術之一，有效將其融入到監(jiān)控系統(tǒng)內，能夠降低流量的應用，減少整個監(jiān)控成本的投入，并大大提高監(jiān)控效果，對監(jiān)控管理工作的開展具有重要意義?，F(xiàn)對于以往的監(jiān)控方法來說，MEC無線監(jiān)控具有諸多優(yōu)勢，所以，在建筑施工管理過程中，應加強對這一監(jiān)控方案的重視程度，根據(jù)工程狀況，結合自身以往的工作經驗，制定出科學、合理的MEC監(jiān)控方案，通過該方案的應用，加強對施工現(xiàn)場的管理力度，及時發(fā)現(xiàn)其中出現(xiàn)的問題與隱患，并采取相應的方法予以處理，以確保整個工程順利建設。

參考文獻

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