建筑工程項目管理5G技術應用研究

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摘要：5G技術具有高速率、低延時、高可靠、海量連接等特性，其在建筑工程行業(yè)中的主要應用領域包括施工現(xiàn)場的智慧監(jiān)控、高頻掃描、數(shù)據(jù)傳輸與處理、無線傳感，可以解決國內建筑工程項目管理存在的協(xié)同性差，缺乏動態(tài)性、時效性與精準性等問題，提高施工管理的信息化與智能化水平?；诖?，文章分析了5g技術的特點，并探究了其在建筑工程中的應用場景，以及如何通過5G技術實施項目管理。

關鍵詞：5G；建筑工程；項目管理

隨著2019年6月首批5G商用牌照發(fā)放，我國5G網(wǎng)絡建設進入了快速發(fā)展期，預計到2020年底5G基站數(shù)量將達到60萬個，5G網(wǎng)絡將會覆蓋全國地級以上城市。5G網(wǎng)絡具有超高速、低延時、高帶寬的特點，可承載更加廣泛的行業(yè)應用場景，能有效推動各行各業(yè)的數(shù)字化轉型升級。而建筑業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，建筑工程行業(yè)的作業(yè)環(huán)境復雜、施工管理難度高，傳統(tǒng)項目管理辦法弊端較多，5G技術的應用能推動建筑施工過程的智能化、精益化。

15G技術概述

5G技術是最新一代的移動通信技術，與上一代技術相比具有高速率、低延時、高可靠、海量連接等特性，其不僅僅面向消費、娛樂、通信應用，而且可以面向各行各業(yè)實現(xiàn)萬物互聯(lián)。（1）超密集異構網(wǎng)絡。密集部署各種類型基站，廣泛應用多連接技術與無線回傳技術，能大幅度提高數(shù)據(jù)流量和網(wǎng)絡覆蓋范圍。（2）自組織網(wǎng)絡。根據(jù)不同業(yè)務需求通過自組織體系智能化構建網(wǎng)絡，能在網(wǎng)絡隨意移動而保持自由通信。（3）內容分發(fā)網(wǎng)絡。在網(wǎng)絡中增加智能虛擬網(wǎng)絡，采用大數(shù)據(jù)分析手段將內容就近分發(fā)至CDN服務器，從而降低時延、提高響應速度。（4）D2D通信。D2D通信即設備到設備的近距離直接傳輸通信，可以由基站控制實現(xiàn)集中式控制，也可以由終端互通實現(xiàn)分布式控制，提高了頻譜效率和用戶體驗。（5）M2M通信。M2M通信即機器與機器通信，也包括人與機器通信，是物聯(lián)網(wǎng)的常用形式，通過數(shù)據(jù)的本地化采集、傳輸與控制，能實現(xiàn)各行各業(yè)的智能化管理。（6）信息中心網(wǎng)絡。信息中心網(wǎng)絡與傳統(tǒng)的TCP/IP相比忽略了IP的作用，直接將信息作為傳輸中心，能實現(xiàn)大規(guī)模內容分發(fā)、網(wǎng)絡流量均衡需求。

2建筑工程項目管理存在的主要問題

（1）項目管理的協(xié)同性差。國內建筑工程項目管理長期存在協(xié)同性差的問題，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：①項目參與單位之間的信息協(xié)同差，業(yè)主、施工單位、監(jiān)理單位、分包單位、設計單位各自為營，形成信息孤島，容易造成工程返工或質量問題；②項目主要實施單位內部的管理協(xié)同性差，信息溝通不暢、“人機物法環(huán)”等要素管理混亂，造成工程質量、安全、進度與費用管理偏離計劃目標。住建部在2018年了《建筑工程施工現(xiàn)場監(jiān)管信息系統(tǒng)技術標準》，通過信息化提升建筑工程管理的協(xié)同水平，大部分項目也引入了項目管理信息系統(tǒng)，但是收效并不明顯，主要原因是項目參與單位的信息系統(tǒng)不兼容，而且施工單位的線上與線下項目信息依賴人工填報，無法充分及時的互通。（2）項目管理缺乏動態(tài)性、時效性與精準性。國內傳統(tǒng)的工程項目管理依賴人力監(jiān)管，缺乏有效的手段進行機器設備與人員操作的實時安全監(jiān)控、現(xiàn)場信息的實時采集與傳輸、生產(chǎn)環(huán)境的實時感知、生產(chǎn)過程的實時交互，因此項目管理仍然以靜態(tài)的事中管理為主，沒有及時的信息反饋形成控制閉環(huán)，缺乏動態(tài)性、時效性與精準性。當施工現(xiàn)場“人機物法環(huán)”等要素發(fā)生復雜變化時，項目管理組織很難及時發(fā)現(xiàn)問題，容易導致資源配置錯位、施工進度滯后、安全事故、質量事故、環(huán)境污染事故等的發(fā)生[1]。一些項目采用了BIM等先進技術，但是缺乏BIM模型與施工現(xiàn)場的信息交互手段，現(xiàn)場施工仍然以平面圖紙為依據(jù)，不能把BIM技術效能利用最大化。

35G技術在建筑工程項目管理中的應用優(yōu)勢

建筑行業(yè)對工程管理的智能化有迫切需求，而5G技術的普及為建筑工程管理智能化提供了堅實的基礎，5G技術的在建筑工程項目管理中的優(yōu)勢如下：（1）5G技術的高速率、海量連接等特性，可以滿足施工現(xiàn)場信息的智能感知。通過5G技術的應用以及施工現(xiàn)場架設信息傳感設備，施工現(xiàn)場的信息可以快速傳輸?shù)巾椖抗芾碇行模瑥亩鴮崿F(xiàn)施工現(xiàn)場的實時智能感知。例如，5G技術的高速率和海量通信特點能支持全頻譜高清視頻的傳輸，結合智能化的圖像分析工具，適用于施工場地的防火防盜、人員操作監(jiān)管、機械設備監(jiān)管、質量監(jiān)管等；全息立體投影的應用，能實時感知施工空間結構信息，從而對施工進度、物料供應進行更加精確的監(jiān)管；各種類型傳感器應用（聲、光、污染物、位置等），能對施工現(xiàn)場的環(huán)境、機械操作實施監(jiān)測和及時預警，大幅度提高事前預防能力。（2）5G技術的高帶寬、低延時等特征，可以實現(xiàn)施工現(xiàn)場與BIM模型的交互孿生。5G技術的高帶寬、低延時等特征能夠滿足建筑信息模型的海量信息傳輸，能實現(xiàn)項目建造過程信息與BIM模型的交互孿生，成為實體建筑與BIM虛擬模型的信息橋梁，進一步深化BIM技術在施工中的應用。例如，項目建設過程中的各種數(shù)據(jù)信息由智能感知設備收集，通過5G網(wǎng)絡傳輸?shù)紹IM模型，修正BIM模型的真實信息，從而實現(xiàn)項目進度與成本的聯(lián)動管理。在施工過程中將BIM模型信息通過5G網(wǎng)絡實時顯示在平板電腦、VR/AR上，能大大提高施工質量，降低施工偏差。（3）5G技術的自組織網(wǎng)絡、D2D通信、M2M通信，可以實現(xiàn)施工作業(yè)的多方協(xié)同。施工現(xiàn)場的作業(yè)要素眾多，人員、設備材料的協(xié)同難度高，通過5G技術鏈接VR/AR、智能感知設備，可以實現(xiàn)施工要素（人人、人機、機機）的有效協(xié)同。施工現(xiàn)場的信息依賴人工填報，存在信息滯后、失真、缺乏共享等問題，通過5G技術鏈接各類智能感知設備，能實時將現(xiàn)場信息關聯(lián)到BIM模型以及對接到信息系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)施工作業(yè)的數(shù)據(jù)協(xié)同。5G技術涉及一整套的通用技術標準，在5G自組織網(wǎng)絡環(huán)境下異構網(wǎng)絡環(huán)境能有效整合在一起，具有通用性強、應用范圍廣的特點，快速低成本實現(xiàn)D2D通信、M2M通信，可以實現(xiàn)施工現(xiàn)場的技術協(xié)同。

45G技術在建筑工程項目管理中的應用場景

4.1智慧監(jiān)控

建筑工程施工現(xiàn)場的環(huán)境惡劣、安全風險因素眾多，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)難以覆蓋全場，而且依賴人工查看，監(jiān)控效率低，只適合事后查證而不適合事中監(jiān)管。在5G網(wǎng)絡支撐的情況下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)疊加4K高清視頻、圖像識別技術以后可以實現(xiàn)監(jiān)控智能化、信息快速過濾，自動識別人和物等關鍵場景，在觸發(fā)閾值時自動報警，實現(xiàn)事前預防、事中監(jiān)管，在事后追溯取證時也能大大提升效率。因此，建筑工程施工現(xiàn)場的重大危險源、關鍵施工作業(yè)區(qū)域都可以設置智慧監(jiān)控系統(tǒng)，降低管理成本，提高監(jiān)管效率。

4.2高頻掃描

高頻掃描是通過傳感器高頻率地獲取關鍵施工設備與施工工藝信息，避免遺漏重要數(shù)據(jù)而影響施工安全或施工質量。在建筑工程中，工程機械設備對于施工安全、進度、質量均有突出影響，因此對挖掘機、塔吊、升降梯、卸料臺等可以安裝傳感器，通過5G網(wǎng)絡連接，控制中心高頻掃描設備數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并發(fā)出警報。例如，在塔吊上可以安裝風速、幅度、高度、角度、傾角、重量傳感器，利用5G網(wǎng)絡高頻掃描監(jiān)測塔吊的運行數(shù)據(jù)，在出現(xiàn)風險因素時預警。在模板支護工程中，也可以應用壓力和位移傳感器，每隔數(shù)秒抓取數(shù)據(jù)，能迅速發(fā)現(xiàn)安全隱患。有研究表明，僅結合5G技術與高頻掃描應用，即可降低80%的施工安全事故發(fā)生率。

4.3數(shù)據(jù)傳輸與處理

建筑工程的進度、成本、質量、安全等管理會產(chǎn)生大量的信息，需要海量的數(shù)據(jù)傳輸與處理以及信息協(xié)同工作，施工工地過去采用寬帶或無線WiFi兩種。寬帶能支持高清視頻等數(shù)據(jù)傳輸，但是布線困難，而且容易發(fā)生作業(yè)過程破壞現(xiàn)象；無線WiFi布置方便，但是傳輸速度低且不穩(wěn)定。5G技術可以達到10Gb/s的峰值傳輸速度，延遲小于10毫秒，穩(wěn)定性高，與機器學習等相結合，可以為工地的海量數(shù)據(jù)提供傳輸與處理功能。例如，一些工地已經(jīng)嘗試采用“5G+無人機+VR”，利用無人機360度拍攝高清視頻，通過5G網(wǎng)絡傳輸?shù)椒掌?，項目管理部及監(jiān)理可以通過電腦、VR眼鏡對施工過程進行監(jiān)督管理。

4.4無線傳感

傳統(tǒng)的傳感器需要通過有線進行信息傳輸，而無線傳感器可以通過自組織的方式構建無線網(wǎng)絡，從而使得傳感器之間以及傳感器與信息系統(tǒng)之間可以交互及調控，5G技術特別適合自組織網(wǎng)絡。因此，施工現(xiàn)場可以通過5G自組織網(wǎng)絡與無線傳感技術相結合，對施工環(huán)境、移動巡檢、定位、臨時用能等方面進行管理。

5結束語

2020年是我國5G技術大規(guī)模應用的元年，5G技術的高速率、低延時、高可靠、海量連接等特性有助于建筑工程行業(yè)提高施工管理的信息化與智能化水平；5G技術在施工現(xiàn)場的智慧監(jiān)控、高頻掃描、數(shù)據(jù)傳輸與處理、無線傳感等領域應用，能實現(xiàn)施工現(xiàn)場的智能感知、與BIM模型交互孿生、施工作業(yè)多方協(xié)同，解決建筑工程項目管理存在的協(xié)同性差，缺乏動態(tài)性、時效性與精準性等問題。

參考文獻：

[1]安玉鵬.建筑工程管理的問題與對策[J].住宅與房地產(chǎn),2020(8):121-122.

作者：尚超 單位：南京工業(yè)大學浦江學院