5G智慧工地應(yīng)用探索

徐康

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

【關(guān)鍵詞】5G;智慧工地

引言

5G智慧工地的建設(shè)，就是通過采用“信息化平臺+5G網(wǎng)絡(luò)+應(yīng)用”的模式，實現(xiàn)大型施工工地的數(shù)字化、可視化、實時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)簡述

5G是第五代移動通訊系統(tǒng)的簡稱，2019年5G正式商用，成為驅(qū)動工業(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：

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

（2）低時延。5G在加大子載波時可有效縮短調(diào)度時間，時延可低至1毫米，可有效支撐工業(yè)自動化、無人駕駛等業(yè)務(wù)場景。

（3）高密度。5G采用的大規(guī)模機(jī)器類通信mMTC具有較大容量，在1平方公里內(nèi)可以與超過百萬設(shè)備實現(xiàn)通信連接，充分滿足資源動態(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，需要實時掌握園區(qū)每個重要點位的監(jiān)控信息和告警信息，實時監(jiān)測施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)措施的落實情況，對施工操作工作面上的各安全要素等實施有效監(jiān)控，同時結(jié)合制定的規(guī)章制度、處理措施及時消除施工安全隱患，提升建筑工地施工現(xiàn)場的安全防護(hù)管理，改善建設(shè)工程的安全與質(zhì)量管理，同時加強(qiáng)了建筑工地的治安管理。

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

●高點全區(qū)監(jiān)控：在高點監(jiān)控廠區(qū)全貌。采用高清、變焦、旋轉(zhuǎn)攝像頭。對現(xiàn)場實時監(jiān)督、指揮。

●作業(yè)監(jiān)控：對重要高危作業(yè)進(jìn)行定點監(jiān)控、單兵監(jiān)控，對不安全行為進(jìn)行智能識別。

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

●揚塵、噪音監(jiān)管：集成揚塵監(jiān)測設(shè)備、噪聲監(jiān)測儀、氣象參數(shù)儀、物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，實現(xiàn)實時、遠(yuǎn)程、自動監(jiān)控?fù)P塵濃度、噪聲等級。

●人員、車輛門禁管控：具備人臉識別，實現(xiàn)實名制;個人安全積分顯示，動態(tài)更新黑名單;測溫和疫情防控，體溫異常報警，禁止進(jìn)入廠區(qū)。

●AR實景：利用AR實景高點監(jiān)控，遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場施工環(huán)境;佩戴基于AR技術(shù)終端，實現(xiàn)現(xiàn)場人員識別及安全管控。

●高支模監(jiān)測：采用高精度傳感器和自動采集儀，對模板沉降、支架變形和立桿軸力的實時監(jiān)測、超限預(yù)警、危險報警。

●集中平臺：所有監(jiān)控實時數(shù)據(jù)需通過5G或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸在統(tǒng)一平臺進(jìn)行集中展示、分析，實現(xiàn)對工地的整體管控。

3.解決方案

工地管理具有區(qū)域分散、環(huán)境復(fù)雜、臨時性強(qiáng)等特點，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。

（1）建立5G專用網(wǎng)絡(luò)。由運營商在工地所在區(qū)域建設(shè)宏站，完成5G專屬網(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?；緹o間斷運行，應(yīng)對各類突發(fā)狀況?？勺庥?G-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，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。平臺主要由信息感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、信息存儲、信息處理、綜合展示、報警分析層6個層次組成。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)計算、AI等核心技術(shù)，實時匯總數(shù)據(jù)，將智能門禁、勞務(wù)、移動執(zhí)法終端、監(jiān)控設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測、各項其他特殊監(jiān)測及現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生的動態(tài)情況數(shù)據(jù)及時上傳，實現(xiàn)施工實體、生產(chǎn)要素、管理過程的全面數(shù)字化。

（3）勞務(wù)管理。通過建立閘機(jī)通道系統(tǒng)，后臺配置勞務(wù)人員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，配合人臉識別、人體體溫檢測，人員進(jìn)出現(xiàn)場同時，屏幕可顯示進(jìn)出場人員姓名、年齡、照片、工種、分包隊伍、出勤、人員體溫數(shù)據(jù)率等。安保人員配備智能終端，通過5G網(wǎng)絡(luò)，隨時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)工人安全帽與無線傳感技術(shù)相結(jié)合，通過在工人出入通道及各施工區(qū)域部署的識讀器對在工人安全帽上安裝的電子標(biāo)簽進(jìn)行射頻識別，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)場管理終端和云平臺后臺處理數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)工人區(qū)域定位和軌跡記錄。配合軟件平臺實現(xiàn)越區(qū)域報警、軌跡回放、運動和靜止時間統(tǒng)計、人員分類統(tǒng)計等功能。

（4）智能視頻監(jiān)控。利用5G高速率、低延時特性，將現(xiàn)場視頻信號接入智慧工地平臺，配置智能高清視頻監(jiān)控攝像頭、顯示屏等多類終端設(shè)備，實現(xiàn)施工現(xiàn)場全過程、監(jiān)控防護(hù)體系，監(jiān)控施工現(xiàn)場作業(yè)情況及現(xiàn)場安全狀況，通過智慧工地平臺調(diào)用監(jiān)控平臺信號，管理人員可以遠(yuǎn)程或使用智能終端實時了解現(xiàn)場一手情況?？稍跀z像機(jī)前端中內(nèi)置AI算法識別，通過算法對視頻圖像進(jìn)行識別，自動識別并抓拍現(xiàn)場安全隱患以及人員違規(guī)行為，實現(xiàn)工地現(xiàn)場實時監(jiān)管。

（5）AR現(xiàn)場巡檢抓拍。巡查人員利用5G+AR眼鏡，通過人臉識別技術(shù)，抓拍采集進(jìn)出人員人臉圖片，通過人臉庫自動分析比對，顯示人員的姓名、工號、所屬公司等身份信息，并記錄時間，分析出當(dāng)天項目現(xiàn)場人員的工作區(qū)域、人員工種、出勤率等，實現(xiàn)對施工人員的工作規(guī)范行為的精細(xì)化管理

（6）無人機(jī)巡視。結(jié)合5G高質(zhì)量通訊帶寬，發(fā)揮無人機(jī)優(yōu)勢。通過遠(yuǎn)程操控端可隨時隨地向施工現(xiàn)場的無人機(jī)下發(fā)作業(yè)任務(wù)和控制指令，使用無人機(jī)自動周界巡視，現(xiàn)場違章違紀(jì)高空喊話、示警，作業(yè)現(xiàn)場的無人機(jī)實時回傳監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場畫面，實時查看項目現(xiàn)場進(jìn)度，毫秒級時延的無人機(jī)遠(yuǎn)程直播。

（7）環(huán)境監(jiān)測。將公共平臺和現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到的值實時回傳至智慧工地平臺，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、實時監(jiān)控項目環(huán)境情況。通過24小時環(huán)境變化曲線、月度環(huán)境變化曲線，對揚塵、噪音治理效果進(jìn)行判斷，或者根據(jù)趨勢對未來情況進(jìn)行預(yù)判。

（8）安全監(jiān)測。塔機(jī)加裝各類傳感器，為塔機(jī)提供安全運行的保障。司機(jī)身份識別認(rèn)證;通過重量傳感器實時監(jiān)測現(xiàn)場的塔機(jī)吊重、力矩、幅度、風(fēng)速等，一旦超過設(shè)定臨界值，塔機(jī)進(jìn)行報警;通過對每臺塔吊運行數(shù)據(jù)監(jiān)測，系統(tǒng)自動劃定群塔作業(yè)碰撞區(qū)間，一旦發(fā)生風(fēng)險，自動預(yù)警;安裝在塔機(jī)上的攝像頭能實時跟蹤吊鉤下方吊物的情況，并能根據(jù)吊鉤的位置自動調(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行的情況;系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控平臺無縫對接，通過監(jiān)控平臺可以對塔機(jī)運行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。

采用高精度傳感器和自動采集儀，對模板沉降、支架變形和立桿軸力的實時監(jiān)測、超限預(yù)警、危險報警，配置5G傳輸功能的設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸至智慧工地平臺或第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)實現(xiàn)實時監(jiān)測。

4.結(jié)束語

5G技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用還在探索中，其具有的大帶寬、低時延和大連接的特點，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)

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