5G技术在智慧工地领域的研究与探索

施晓光 孟宇

摘 要：2020年，5G正式进入商用，本文基于5G技术在智慧工地领域的技术创新与应用推广进行了一系列研究，构建了全新的5G智慧工地数字化管理新模式，旨在促进5G、AI、AR 、BIM等技术在智慧建造领域的应用实践，加快建造数字化转型，有效提升行业生产管理效率。

关键词：5G;智慧工地;数字化技术

一、概述

2019年6月6日，工信部正式向中国联通、中国电信、中国移动、中国广电发放5G商用牌照，中国正式进入5G商用元年，移动通信及关联产业将进入一个全新的时代。

5G技术伴随着人工智能、云计算、大数据等高精新技术的融合与渗透，与垂直行业中从事专业技术服务的合作伙伴进行技术与资源的对接与整合，实现万物感知、万物互联、万物智能，推动全产业链创新融合发展，将会引领一场新的网络革命，给各行各业带来全新的发展。

二、行业痛点与需求分析

近年来，党中央、国务院高度重视创新技术的发展工作，相继发布一系列相关政策，不断扶持和引导科技创新，5G技术作为最新一代移动通讯技术备受关注，在数字时代，建筑业必须走出一条増强核心竞争力、以数据资源为基础的可持续发展之路，而5G技 术在建筑业的应用落地，必将会对建筑业的发展产生深远影响。

随着我国市场经济的快速发展和信息化水平的不断提高，作为国民经济重要支柱产业的建筑业也随之开始进行数字化转型升级。但是由于施工环境复杂、露天作业多、人员流动性大等建筑业自身特点，安全事故仍频繁发生。随着5G时代的加速到来，具有关键作用的5G凭借其高速率、大带宽、低时延、高可靠等特性应用于建筑业各业务场景，必将会大大降低施工现场安全事故的发生。

1、项目管理对技术创新需求迫切

现代工地项目管理中，涉及管理领域众多、管理链条复杂、协同互通频繁，管理的抓手基本源自于管理者的“经验"。项目一旦开始施工，人、材、机、料、法、环等 要素就会实时发生变化，但管理工作无法全面覆盖，过程信息无法及时传递，数据不能全面分析并有效支撑决策判断。建筑产业的快速变革和数字时代的到来，工程管理需要引入最新项目管理的现代化方法、工具。

2、人口红利消失，劳动力短缺，劳动成本上升

众所周知，我国传统的建筑业属于劳动密集型产业，吸纳了大量的农村劳动力。近几年来，由于我国人口增长率的下降与人口老龄化现象日益严重，我国劳动年龄人口的增速已经明显放缓，绝对数量也在开始下降，农村可转移输出的剩余劳动力数量逐年下降。受全国整体用工短缺形势的影响，建筑业也不可避免地遭遇了招工难，尤其是以缺乏技术工人与劳力工人为主要特征的“结构性短缺”。而劳动力的短缺必然造成建筑企业的建造成本增加。数据显示近几年来中国建筑业人工费的上涨幅度已经大幅度高于建筑材料。

三、系统设计需求方案分析

根据上述需求分析，本文进一步构建5G智慧工地数字化能力平台，旨在将前沿技术与具体应用相结合，形成复制、可落地、可运营的数字化管理体系。平台具体内容包括：建设5G、光纤及NB-lot全覆盖网络，实现智慧工地“人机料法环”全生命周期的业务流程覆盖;依托联通大网及各本地网IDC资源，打造基础能力平台，平台对下接入AI视频分析能力、音视频交互能力、无人机飞控能力、BIM可视化能力等，对上可为5G智慧工地提供丰富的行业解决方案及产品应用，包括对工地的不安全施工行为进行AI识别判断及危险告警推送;通过AR眼镜建立远程协作互助系统，对工地进行日常的管理监督;通过BIM可视化辅助施工人员实时比对建设项目进度;利用VR培训系统，对上岗工人进行职业技能培训及考核，并上传至管理云平台进行统计分析。

四、主要应用功能方案实现

1、5G与边缘计算、人工智能技术在安全管理中的应用

项目管理从本质上说，是在限定条件下， 用有限的生产资源来实现最优的生产目标。而对于建设工程项目管理而言，大多数是户外作 业，外界环境复杂，不可控因素多，同时涉及业主方、建设方、监理单位等多个相关方，信息量巨大，导致资源分配难、合理决策难。AI最大的特点 是能够处理海量数据，并做出智能化的决策，其在建筑工程项目管理中有巨大的使用空间。 AI与建筑工程项目管理相结合 [1]，主要优势体现在：

（1）、可以提高决策的水平。在建筑工程项目管理中，很多管理节点都要靠个人依据少量的信息来做出决策，而AI则可以根据项目整的数据，来做出最优决策。

（2）、可以提高管理的精度。建筑工程项目中的材料、劳务等的现场管理，多是靠人力来进行统计监管，容易出现遗漏，而在AI环境下，可以实现自动化的监管，管理精度将得到大幅提升。

（3）、可以提高管理效率。AI的图像识别、语音识别、数据处理等能力是传统人工所无法匹敌 的，在AI的帮助下，未来一个管理人员可能替代当前几个甚至几十个管理人员，管理效率会大幅 提高，也解决了人力资源不足的问题。

2、5G赋能无人机技术应用

通过将无人机接入到运营商的移动网络中，一方面可以实现无人机的监管，另一方面可以为无人机提供高质量的通信网络保障，满足无人机新型业务对通信的要求，充分发挥运营商移动网络的潜在价值。

（1）无人机在工地安全监管上的应用

建筑工地的安全问题一直以来都是人们关注的问题，随着“智慧工地”的概念深入人心，人们越来越重视建筑工地的安 全问题。近年来，“智慧工地”风靡，人们越来越重视信息技术在现场管理中的应用，逐渐采用远程监控管理。施工现场的方式，发现问题后及时与现场管理人员进行沟通。

这样的管理方式存在一定的缺陷，因为事故多为突发情况，现 在能做的安全防范多为事前和事中防范，上述的管理方式也是 如此，但是施工现场环境复杂，对于监控的布置一般选取一些 关键位置，主要用来监控材料堆放是否合理，而对于人员操作 是否违规、装备是否齐全等就无法进行监控，从而存在安全监 管不全面的问题 [2]。

（2）无人机+测绘

测绘无人机，将航测数据转化为包含地面地形、高程、坐标信息等数据，能进行3D实景建模，还能用于土方施工量计算。通过无人机倾斜摄影与 BIM 技術的无缝融合，实现 了测量、建筑与地理空间的互通，将环境信息与建筑信息 统一起来，形成从户外到室内，从地上到地下空间的一体 化地理空间场景，实现宏观与微观的相辅相成，室外到室内的连续贯通，提高工程管理的信息化水平 [3]。

五、总结

5G技术与数字建造的结合正是顺应建筑业发展趋势而生，借助最新的科学技术，以深化新一代信息通信技术在建筑业领域的集成创新和 应用为核心，深入实施融合新型建造模式的发展。

今后几年，在5G技术全面商用化的助推下，建筑业将全面提高数字化水平，着力增强BIM、大数据、VR、人工智能、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化将取得突破性进展，更好实现成熟 的一体化行业监管服务平台，数据资源利用水平和能力的明显提升。5G技术的全面利用，为建筑业的数字化发展提供了机遇。

参考文献：

[1]刘刚， 田丽娜. AI助力建筑工程项目管理[J]. 项目管理评论，2019，（11）

[2]陈志辉，宋艳玉. 无人机在建筑工地的应用研究[J]. 中国管理信息化，2018，（9）

[3]闫文娟，王水璋. 无人机倾斜摄影航测技术与BIM结合在智慧工地系统中的应用[J]. 电子测量与仪器学报2019， （10）