BIM+城市管廊施工中基于5G技术的应用

周泠骏，孙啸

（浙江省城乡规划设计研究院）

1 引言

在5G通信技术得到高速发展的当下，BIM模型的建立及数字化信息平台的构建，能在很大程度上解放城市综合管廊施工的人力需求，仅仅以少量的人员就可以实现对整个工程的观测、调度、质量把控及设备控制。随着5G技术的不断发展，可穿戴智能感知设备的应用程度也在逐渐强化，并使社会基础设施建设工程在效率、可靠性、经济性及智慧化方面得到提升，这对充分发挥信息技术的价值、提升城市智慧化程度及居民幸福指数有非常重要的意义。

2 BIM技术、城市管廊与5G技术

2.1 BIM技术

BIM技术是一种结合了信息技术与工程内容的新型技术，对推动建筑行业的发展有着非常重要的价值。其原理是通过录入建筑设计结构、用材用料、工程管理内容中的各项参数，并将录入的数据借助信息技术转化为数字模型，随后应用计算机技术对建筑设计内容进行完善与调整。由于能够构建出具体化、可视化的数字模型，因此能够直接观测建筑的结构及设计内容，且参与工程的各个组织都能够介入工程设计的优化及调整工作中，在很大程度上促进建筑设计工作的开展，方便建筑工程预算的编制，使之具有精细化特征[1]。

2.2 城市管廊

城市管廊全称城市地下综合管廊，本质上是地下城市管道综合走廊，主要是在城市地下开掘、建设出一处隧道空间。该处隧道空间将用于容纳城市中近乎所有的管线工程，对保障城市基建稳定运行、美化城市地表环境、提升城市智慧化水准、强化城市基建管理统一化有重要意义。由于工程在城市地表下进行，因而会需要设计专门的检修口、吊装口与监测系统，这也为5G技术的应用提供了条件与机会。

2.3 5G技术

5G 技术指的是第五代移动通信技术，相比4G技术具有近乎质变的速率、低时延和大规模连接特征，但其最突出的价值在于其能够实现人机互联。由于5G技术的峰值速率能够达到10Gb/s～20Gb/s，因此能够满足大数据量的瞬时传输，该技术的普及将深刻影响工程建设行业。

3 5G 技术在BIM+城市管廊施工中的应用原理

5G技术在BIM模型+城市管廊施工中最大的应用价值，体现在该技术带来的高传输速率上。借助其高传输速率的特征能实现对施工现场的动态即时管理，在配备了可穿戴设备、高清探头、巡检机器人等设备之后，AI数据中心能为各类型设备提供高效的数据运算支持，进而满足工程本身在材料、设备、施工环境、工程施工人员上的管理需求，也为工程现场的安全管理、质量控制及技术指导工作提供了更先进的管理条件[2]。此外，5G 技术的大数据量传输能力也能对工程现场中大范围的工程内容进行高效且精细化的实时管理，以5G技术为基础构建的物联网还能对物料进行远距离的智能监测与动态感知，进一步管控工程中的各项要素。

4 5G 技术在BIM+城市管廊施工中的应用策略

4.1 联合5G技术与BIM技术建立3D模型

BIM 技术中可用于建立城市管廊施工3D 模型的软件包括Revit、MagiCAD 以及ArchiCAD 等，在这些软件的辅助下能够建立起包括容纳管线的管廊与隧道主体结构、用于储存雨水与污水的仓库，还包括给水、燃气、热力、电信、电力管线及其他城市基建所需各种管线的数字建模[3]，且建立起的模型具有高度精细化的特征，同时又能实现多种不同信息的相互关联，为区域主体全部位置信息的实时观测提供可能（见图1）。

图1 某三层管廊工程数字模型

除此之外，还能勘查管廊中的任意部位，方便设计人员、现场施工人员及工程管理人员全面了解、快速掌握管廊主体的结构、位置、尺寸等多种不同信息参数，大幅提升了项目建造过程的可视化，也使得项目的整个建造过程能实现效率上的强化。在此基础上，可借助5G技术实现项目工程概况及实际施工进程的实时传输，而5G技术在无人机及各种感应器中的应用还能用于规划工程现场不同地块的功能，并反馈施工现场的各项参数（包括土方计算、材料堆放、建材加工等），使施工效益获得全面提升[4]。

4.2 在工程前期准备工作中的应用

在5G技术的协助下，工程施工人员进场前可实现对人员身体素质的全面监测，明确施工人员可能存在的身体健康隐患，进而确定不同身体状况人员适应的工程内容，确保工程建设工作与施工人员身体条件相匹配。即使是对身体健康的施工人员，在从事具有一定危险性或较高危险性的工作时，也可在进行全面安全技术交底的前提下，借助5G技术模拟施工体验，以确定施工人员对工程具体工序安全风险的认知及安全防护策略的掌控程度，进一步落实现场施工行为的安全规范。

4.3 用于基坑开挖

城市管廊施工需考虑到施工地块可能面临的各种特殊情况。首先，城市管廊施工是在地下施工，因此移动信号强度会经由土层遭到很大程度的削弱，而较弱的网络信号可能导致无法在紧急情况发生时进行及时预警。针对这种情况，项目施工时可根据具体的通信需求搭建临时的5G基站，为施工现场提供足够强度的网络信号支持[5]。在拥有高强度网络信号支持的前提下，可以实现全体现场工作人员（包括施工人员、技术人员及管理人员）GPS定位芯片以及单人视频监控设备的配装，完成配装之后可应用项目指挥部搭建的AI 数据中心实现对施工现场的实时监控，进一步开展安全管理工作。如AI检测到施工人员的长时间静止，就可调取静止施工人员摄像设备的实时画面发送给现场管理人员，帮助现场管理人员判断施工人员状态并前往相应位置查看，用以保证施工人员（尤其是基坑底部的施工人员）的人身安全（见图2）。

图2 人员定位

在基坑开挖工作完成之后，可应用5G高速传输的特征为沉降检测设备配备感应器，帮助管理人员在第一时间了解基坑出现的沉降情况，并有效完成沉降现象的观测记录工作。这种做法不仅提升了工作的安全性，也大幅节省了人力、物力上的支出，因而具有更安全、更经济化的特质。

4.4 在结构施工中的应用

管廊工程在性质上属于线性工程，因此具有较大的施工跨度与施工规模，仅通过实地考察及调研很难做到快速反应。在这种情况下，可借助5G便携巡检设备缩减地域造成的传输时效过长等问题。

相关工作人员在巡检过程中一旦发现结构施工中存在的质量问题即可即时拍照并上传，随后由AI对质量问题的类型、发现时间及位置进行同步存档与上报，进而提升质量问题的处理效率[6]。5G 技术大数据量、高时效性的传输特征也能方便现场与后台的远程交互，同时也可远程与专家连线，因此对于施工现场中出现的突发情况（如技术指导需求或是需要专家验证的关键细节），也可结合5G 技术连通管理人员及技术人员的终端设备，实时共享问题处理界面，进而提升工作效率与质量安全保障系数（见图3）。此外，在整个项目顺利完成之后，以无人机搭载的5G 技术还能通过航测的方式检测工程完工时的各项数据，并为工程后续收尾内容提供技术性的参考，如土方回填，可通过这种方式确定回填的数量及压实强度等。

图3 远程协同处理问题

5 结语

结合上述内容可以看出，5G 技术在BIM+城市管廊施工中最突出的价值表现为能够大幅提升各类数据的实时传输效率，进而使城市管廊施工这种大规模工程的实时管理成为可能。该技术在城市管廊施工中的应用可与BIM 技术相结合，除了能够突破管理工作在时空条件上面临的局限、提升工程管控效率之外，也能为工程中各个岗位上的工作人员提供实时且精确的工程数据，进而为工程所有管理工作提供科学且合理的参考。