建筑工程項(xiàng)目管理5G技術(shù)應(yīng)用研究

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摘要：5G技術(shù)具有高速率、低延時(shí)、高可靠、海量連接等特性，其在建筑工程行業(yè)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括施工現(xiàn)場(chǎng)的智慧監(jiān)控、高頻掃描、數(shù)據(jù)傳輸與處理、無(wú)線傳感，可以解決國(guó)內(nèi)建筑工程項(xiàng)目管理存在的協(xié)同性差，缺乏動(dòng)態(tài)性、時(shí)效性與精準(zhǔn)性等問(wèn)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(shù)的特點(diǎn)，并探究了其在建筑工程中的應(yīng)用場(chǎng)景，以及如何通過(guò)5G技術(shù)實(shí)施項(xiàng)目管理。

關(guān)鍵詞：5G；建筑工程；項(xiàng)目管理

隨著2019年6月首批5G商用牌照發(fā)放，我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展期，預(yù)計(jì)到2020年底5G基站數(shù)量將達(dá)到60萬(wàn)個(gè)，5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)覆蓋全國(guó)地級(jí)以上城市。5G網(wǎng)絡(luò)具有超高速、低延時(shí)、高帶寬的特點(diǎn)，可承載更加廣泛的行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，能有效推動(dòng)各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。而建筑業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，建筑工程行業(yè)的作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、施工管理難度高，傳統(tǒng)項(xiàng)目管理辦法弊端較多，5G技術(shù)的應(yīng)用能推動(dòng)建筑施工過(guò)程的智能化、精益化。

15G技術(shù)概述

5G技術(shù)是最新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，與上一代技術(shù)相比具有高速率、低延時(shí)、高可靠、海量連接等特性，其不僅僅面向消費(fèi)、娛樂(lè)、通信應(yīng)用，而且可以面向各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。（1）超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。密集部署各種類型基站，廣泛應(yīng)用多連接技術(shù)與無(wú)線回傳技術(shù)，能大幅度提高數(shù)據(jù)流量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。（2）自組織網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求通過(guò)自組織體系智能化構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，能在網(wǎng)絡(luò)隨意移動(dòng)而保持自由通信。（3）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)中增加智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，采用大數(shù)據(jù)分析手段將內(nèi)容就近分發(fā)至CDN服務(wù)器，從而降低時(shí)延、提高響應(yīng)速度。（4）D2D通信。D2D通信即設(shè)備到設(shè)備的近距離直接傳輸通信，可以由基站控制實(shí)現(xiàn)集中式控制，也可以由終端互通實(shí)現(xiàn)分布式控制，提高了頻譜效率和用戶體驗(yàn)。（5）M2M通信。M2M通信即機(jī)器與機(jī)器通信，也包括人與機(jī)器通信，是物聯(lián)網(wǎng)的常用形式，通過(guò)數(shù)據(jù)的本地化采集、傳輸與控制，能實(shí)現(xiàn)各行各業(yè)的智能化管理。（6）信息中心網(wǎng)絡(luò)。信息中心網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模內(nèi)容分發(fā)、網(wǎng)絡(luò)流量均衡需求。

2建筑工程項(xiàng)目管理存在的主要問(wèn)題

（1）項(xiàng)目管理的協(xié)同性差。國(guó)內(nèi)建筑工程項(xiàng)目管理長(zhǎng)期存在協(xié)同性差的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①項(xiàng)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(shè)計(jì)單位各自為營(yíng)，形成信息孤島，容易造成工程返工或質(zhì)量問(wèn)題；②項(xiàng)目主要實(shí)施單位內(nèi)部的管理協(xié)同性差，信息溝通不暢、“人機(jī)物法環(huán)”等要素管理混亂，造成工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度與費(fèi)用管理偏離計(jì)劃目標(biāo)。住建部在2018年了《建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管信息系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，通過(guò)信息化提升建筑工程管理的協(xié)同水平，大部分項(xiàng)目也引入了項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)，但是收效并不明顯，主要原因是項(xiàng)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(xiàng)目信息依賴人工填報(bào)，無(wú)法充分及時(shí)的互通。（2）項(xiàng)目管理缺乏動(dòng)態(tài)性、時(shí)效性與精準(zhǔn)性。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目管理依賴人力監(jiān)管，缺乏有效的手段進(jìn)行機(jī)器設(shè)備與人員操作的實(shí)時(shí)安全監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)采集與傳輸、生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)時(shí)感知、生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)交互，因此項(xiàng)目管理仍然以靜態(tài)的事中管理為主，沒有及時(shí)的信息反饋形成控制閉環(huán)，缺乏動(dòng)態(tài)性、時(shí)效性與精準(zhǔn)性。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)“人機(jī)物法環(huán)”等要素發(fā)生復(fù)雜變化時(shí)，項(xiàng)目管理組織很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，容易導(dǎo)致資源配置錯(cuò)位、施工進(jìn)度滯后、安全事故、質(zhì)量事故、環(huán)境污染事故等的發(fā)生[1]。一些項(xiàng)目采用了BIM等先進(jìn)技術(shù)，但是缺乏BIM模型與施工現(xiàn)場(chǎng)的信息交互手段，現(xiàn)場(chǎng)施工仍然以平面圖紙為依據(jù)，不能把BIM技術(shù)效能利用最大化。

35G技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

建筑行業(yè)對(duì)工程管理的智能化有迫切需求，而5G技術(shù)的普及為建筑工程管理智能化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，5G技術(shù)的在建筑工程項(xiàng)目管理中的優(yōu)勢(shì)如下：（1）5G技術(shù)的高速率、海量連接等特性，可以滿足施工現(xiàn)場(chǎng)信息的智能感知。通過(guò)5G技術(shù)的應(yīng)用以及施工現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)信息傳感設(shè)備，施工現(xiàn)場(chǎng)的信息可以快速傳輸?shù)巾?xiàng)目管理中心，從而實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)智能感知。例如，5G技術(shù)的高速率和海量通信特點(diǎn)能支持全頻譜高清視頻的傳輸，結(jié)合智能化的圖像分析工具，適用于施工場(chǎng)地的防火防盜、人員操作監(jiān)管、機(jī)械設(shè)備監(jiān)管、質(zhì)量監(jiān)管等；全息立體投影的應(yīng)用，能實(shí)時(shí)感知施工空間結(jié)構(gòu)信息，從而對(duì)施工進(jìn)度、物料供應(yīng)進(jìn)行更加精確的監(jiān)管；各種類型傳感器應(yīng)用（聲、光、污染物、位置等），能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、機(jī)械操作實(shí)施監(jiān)測(cè)和及時(shí)預(yù)警，大幅度提高事前預(yù)防能力。（2）5G技術(shù)的高帶寬、低延時(shí)等特征，可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)與BIM模型的交互孿生。5G技術(shù)的高帶寬、低延時(shí)等特征能夠滿足建筑信息模型的海量信息傳輸，能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建造過(guò)程信息與BIM模型的交互孿生，成為實(shí)體建筑與BIM虛擬模型的信息橋梁，進(jìn)一步深化BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用。例如，項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)信息由智能感知設(shè)備收集，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紹IM模型，修正BIM模型的真實(shí)信息，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度與成本的聯(lián)動(dòng)管理。在施工過(guò)程中將BIM模型信息通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)顯示在平板電腦、VR/AR上，能大大提高施工質(zhì)量，降低施工偏差。（3）5G技術(shù)的自組織網(wǎng)絡(luò)、D2D通信、M2M通信，可以實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的多方協(xié)同。施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)要素眾多，人員、設(shè)備材料的協(xié)同難度高，通過(guò)5G技術(shù)鏈接VR/AR、智能感知設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)施工要素（人人、人機(jī)、機(jī)機(jī)）的有效協(xié)同。施工現(xiàn)場(chǎng)的信息依賴人工填報(bào)，存在信息滯后、失真、缺乏共享等問(wèn)題，通過(guò)5G技術(shù)鏈接各類智能感知設(shè)備，能實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)信息關(guān)聯(lián)到BIM模型以及對(duì)接到信息系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的數(shù)據(jù)協(xié)同。5G技術(shù)涉及一整套的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在5G自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能有效整合在一起，具有通用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，快速低成本實(shí)現(xiàn)D2D通信、M2M通信，可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)協(xié)同。

45G技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用場(chǎng)景

4.1智慧監(jiān)控

建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境惡劣、安全風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)難以覆蓋全場(chǎng)，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(luò)支撐的情況下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)疊加4K高清視頻、圖像識(shí)別技術(shù)以后可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控智能化、信息快速過(guò)濾，自動(dòng)識(shí)別人和物等關(guān)鍵場(chǎng)景，在觸發(fā)閾值時(shí)自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)事前預(yù)防、事中監(jiān)管，在事后追溯取證時(shí)也能大大提升效率。因此，建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)的重大危險(xiǎn)源、關(guān)鍵施工作業(yè)區(qū)域都可以設(shè)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(guò)傳感器高頻率地獲取關(guān)鍵施工設(shè)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(zhì)量。在建筑工程中，工程機(jī)械設(shè)備對(duì)于施工安全、進(jìn)度、質(zhì)量均有突出影響，因此對(duì)挖掘機(jī)、塔吊、升降梯、卸料臺(tái)等可以安裝傳感器，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)連接，控制中心高頻掃描設(shè)備數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并發(fā)出警報(bào)。例如，在塔吊上可以安裝風(fēng)速、幅度、高度、角度、傾角、重量傳感器，利用5G網(wǎng)絡(luò)高頻掃描監(jiān)測(cè)塔吊的運(yùn)行數(shù)據(jù)，在出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)預(yù)警。在模板支護(hù)工程中，也可以應(yīng)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(jié)合5G技術(shù)與高頻掃描應(yīng)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(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全等管理會(huì)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(guò)去采用寬帶或無(wú)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(guò)程破壞現(xiàn)象；無(wú)線WiFi布置方便，但是傳輸速度低且不穩(wěn)定。5G技術(shù)可以達(dá)到10Gb/s的峰值傳輸速度，延遲小于10毫秒，穩(wěn)定性高，與機(jī)器學(xué)習(xí)等相結(jié)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(wú)人機(jī)+VR”，利用無(wú)人機(jī)360度拍攝高清視頻，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器，項(xiàng)目管理部及監(jiān)理可以通過(guò)電腦、VR眼鏡對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督管理。

4.4無(wú)線傳感

傳統(tǒng)的傳感器需要通過(guò)有線進(jìn)行信息傳輸，而無(wú)線傳感器可以通過(guò)自組織的方式構(gòu)建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，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(diào)控，5G技術(shù)特別適合自組織網(wǎng)絡(luò)。因此，施工現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)5G自組織網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線傳感技術(shù)相結(jié)合，對(duì)施工環(huán)境、移動(dòng)巡檢、定位、臨時(shí)用能等方面進(jìn)行管理。

5結(jié)束語(yǔ)

2020年是我國(guó)5G技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的元年，5G技術(shù)的高速率、低延時(shí)、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(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)的智慧監(jiān)控、高頻掃描、數(shù)據(jù)傳輸與處理、無(wú)線傳感等領(lǐng)域應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)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(xiàng)目管理存在的協(xié)同性差，缺乏動(dòng)態(tài)性、時(shí)效性與精準(zhǔn)性等問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]安玉鵬.建筑工程管理的問(wèn)題與對(duì)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(xué)浦江學(xué)院