5G智慧工地应用探索

徐康

【摘  要】作为新一代移动通信技术，5G主要具备高带宽、低延时等关键能力，契合传统制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求。本文以智慧工地建设为切入点，深入分析实际管理需求，探索5G技术在大型施工工地现场管控中的应用。

【关键词】5G;智慧工地

引言

5G智慧工地的建设，就是通过采用“信息化平台+5G网络+应用”的模式，实现大型施工工地的数字化、可视化、实时化的全要素智能管控，提升建筑工地的精益生产管理水平。

1.  5G技术简述

5G是第五代移动通讯系统的简称，2019年5G正式商用，成为驱动工业互联网发展的关键技术之一。5G技术在很多方面较3G、4G有较大突破，有三大基本特点：

（1）高速度。峰值带宽可达10Gbps以上，移动网络速度进入新的时代，用户面对超高清业务/VR/AR时不再受限，对网络速度要求高的业务将被广泛使用。

（2）低时延。5G在加大子载波时可有效缩短调度时间，时延可低至1毫米，可有效支撑工业自动化、无人驾驶等业务场景。

（3）高密度。5G采用的大规模机器类通信mMTC具有较大容量，在1平方公里内可以与超过百万设备实现通信连接，充分满足资源动态部署和调整需求。

2.智慧工地管理需求分析

大型建设工地的管理，需要实时掌握园区每个重要点位的监控信息和告警信息，实时监测施工现场安全生产措施的落实情况，对施工操作工作面上的各安全要素等实施有效监控，同时结合制定的规章制度、处理措施及时消除施工安全隐患，提升建筑工地施工现场的安全防护管理，改善建设工程的安全与质量管理，同时加强了建筑工地的治安管理。

●边界监控：场地周界的防盗监控，人流、物流监控。

●高点全区监控：在高点监控厂区全貌。采用高清、变焦、旋转摄像头。对现场实时监督、指挥。

●作业监控：对重要高危作业进行定点监控、单兵监控，对不安全行为进行智能识别。

●塔机检测与吊钩可视化监管：通过高度、角度、回转、吊重、风速等传感采集设备，结合无线通讯，实时将塔机运行全过程数据传输并留存至远程监控平台及塔吊黑匣子上，预防塔式起重机超重超载、碰撞、倾覆等安全事故隐患。

●扬尘、噪音监管：集成扬尘监测设备、噪声监测仪、气象参数仪、物联网和云计算技术，实现实时、远程、自动监控扬尘浓度、噪声等级。

●人员、车辆门禁管控：具备人脸识别，实现实名制;个人安全积分显示，动态更新黑名单;测温和疫情防控，体温异常报警，禁止进入厂区。

●AR实景：利用AR实景高点监控，远程监控现场施工环境;佩戴基于AR技术终端，实现现场人员识别及安全管控。

●高支模监测：采用高精度传感器和自动采集仪，对模板沉降、支架变形和立杆轴力的实时监测、超限预警、危险报警。

●集中平台：所有监控实时数据需通过5G或有线网络传输在统一平台进行集中展示、分析，实现对工地的整体管控。

3.解决方案

工地管理具有区域分散、环境复杂、临时性强等特点，光缆和网络设备安装难度大且易损毁，传统的4G网络难以满足高清视频流的传输要求，采用5G可较好的解决以上难点。

（1）建立5G专用网络。由运营商在工地所在區域建设宏站，完成5G专属网络全面覆盖，5G基站建议采用双路以及蓄电池及油机双保护方式，确保基站无间断运行，应对各类突发状况。可租用5G-MEC服务，公网内网流量分流，内嵌物联网平台，数据不出企业，保障数据安全。

（2）搭建智慧工地管控集成平台。平台主要由信息感知层、网络传输层、信息存储、信息处理、综合展示、报警分析层6个层次组成。以施工进度为主线，成本为核心，利用5G网络环境为基础、IoT、大数据计算、AI等核心技术，实时汇总数据，将智能门禁、劳务、移动执法终端、监控设备、环境监测、各项其他特殊监测及现场作业产生的动态情况数据及时上传，实现施工实体、生产要素、管理过程的全面数字化。

（3）劳务管理。通过建立闸机通道系统，后台配置劳务人员数据库系统，配合人脸识别、人体体温检测，人员进出现场同时，屏幕可显示进出场人员姓名、年龄、照片、工种、分包队伍、出勤、人员体温数据率等。安保人员配备智能终端，通过5G网络，随时随地可查看登记人员的电话、家庭住址、安全教育情况、体检情况等，有效提升人员管理能力，提升工作效率。

将传统工人安全帽与无线传感技术相结合，通过在工人出入通道及各施工区域部署的识读器对在工人安全帽上安装的电子标签进行射频识别，并将读取到的人员身份信息和位置信息发送至工地现场管理终端和云平台后台处理数据，从而实现工人区域定位和轨迹记录。配合软件平台实现越区域报警、轨迹回放、运动和静止时间统计、人员分类统计等功能。

（4）智能视频监控。利用5G高速率、低延时特性，将现场视频信号接入智慧工地平台，配置智能高清视频监控摄像头、显示屏等多类终端设备，实现施工现场全过程、监控防护体系，监控施工现场作业情况及现场安全状况，通过智慧工地平台调用监控平台信号，管理人员可以远程或使用智能终端实时了解现场一手情况。可在摄像机前端中内置AI算法识别，通过算法对视频图像进行识别，自动识别并抓拍现场安全隐患以及人员违规行为，实现工地现场实时监管。

（5）AR现场巡检抓拍。巡查人员利用5G+AR眼镜，通过人脸识别技术，抓拍采集进出人员人脸图片，通过人脸库自动分析比对，显示人员的姓名、工号、所属公司等身份信息，并记录时间，分析出当天项目现场人员的工作区域、人员工种、出勤率等，实现对施工人员的工作规范行为的精细化管理

（6）无人机巡视。结合5G高质量通讯带宽，发挥无人机优势。通过远程操控端可随时随地向施工现场的无人机下发作业任务和控制指令，使用无人机自动周界巡视，现场违章违纪高空喊话、示警，作业现场的无人机实时回传监测数据和现场画面，实时查看项目现场进度，毫秒级时延的无人机远程直播。

（7）环境监测。将公共平台和现场环境监测设备监测到的值实时回传至智慧工地平台，并将数据建模，以直观的图表形式呈现，管理人员可远程、实时监控项目环境情况。通过24小时环境变化曲线、月度环境变化曲线，对扬尘、噪音治理效果进行判断，或者根据趋势对未来情况进行预判。

（8）安全监测。塔机加装各类传感器，为塔机提供安全运行的保障。司机身份识别认证;通过重量传感器实时监测现场的塔机吊重、力矩、幅度、风速等，一旦超过设定临界值，塔机进行报警;通过对每台塔吊运行数据监测，系统自动划定群塔作业碰撞区间，一旦发生风险，自动预警;安装在塔机上的摄像头能实时跟踪吊钩下方吊物的情况，并能根据吊钩的位置自动调整摄像头的倍率，保障驾驶员可以清晰的看到吊钩吊载运行的情况;系统数据通过5G网络与监控平台无缝对接，通过监控平台可以对塔机运行情况进行远程实时监控。

采用高精度传感器和自动采集仪，对模板沉降、支架变形和立杆轴力的实时监测、超限预警、危险报警，配置5G传输功能的设备，数据传输至智慧工地平台或第三方监测机构实现实时监测。

4.结束语

5G技术在各个领域的应用还在探索中，其具有的大带宽、低时延和大连接的特点，更适用于2B业务，特别是行业应用，本文研究了5G技术在智慧工地管控平台中的应用，为5G技术的应用探索提供了案例，将促进5G技术在其它各种相似领域的发展。

参考文献

[1]李明 安红波 5G技术特点分析及网络规划思考 中国新通信2020（22）.

[2]张艳超 智慧工地建设需求和信息化集成应用探讨 2018（05）.