5G智慧工地應用探索

徐康

【摘? 要】作為新一代移動通信技術，5G主要具備高帶寬、低延時等關鍵能力，契合傳統制造企業智能制造轉型對無線網絡的應用需求。本文以智慧工地建設為切入點，深入分析實際管理需求，探索5G技術在大型施工工地現場管控中的應用。

【關鍵詞】5G;智慧工地

引言

5G智慧工地的建設，就是通過采用“信息化平臺+5G網絡+應用”的模式，實現大型施工工地的數字化、可視化、實時化的全要素智能管控，提升建筑工地的精益生產管理水平。

1.? 5G技術簡述

5G是第五代移動通訊系統的簡稱，2019年5G正式商用，成為驅動工業互聯網發展的關鍵技術之一。5G技術在很多方面較3G、4G有較大突破，有三大基本特點：

（1）高速度。峰值帶寬可達10Gbps以上，移動網絡速度進入新的時代，用戶面對超高清業務/VR/AR時不再受限，對網絡速度要求高的業務將被廣泛使用。

（2）低時延。5G在加大子載波時可有效縮短調度時間，時延可低至1毫米，可有效支撐工業自動化、無人駕駛等業務場景。

（3）高密度。5G采用的大規模機器類通信mMTC具有較大容量，在1平方公里內可以與超過百萬設備實現通信連接，充分滿足資源動態部署和調整需求。

2.智慧工地管理需求分析

大型建設工地的管理，需要實時掌握園區每個重要點位的監控信息和告警信息，實時監測施工現場安全生產措施的落實情況，對施工操作工作面上的各安全要素等實施有效監控，同時結合制定的規章制度、處理措施及時消除施工安全隱患，提升建筑工地施工現場的安全防護管理，改善建設工程的安全與質量管理，同時加強了建筑工地的治安管理。

●邊界監控：場地周界的防盜監控，人流、物流監控。

●高點全區監控：在高點監控廠區全貌。采用高清、變焦、旋轉攝像頭。對現場實時監督、指揮。

●作業監控：對重要高危作業進行定點監控、單兵監控，對不安全行為進行智能識別。

●塔機檢測與吊鉤可視化監管：通過高度、角度、回轉、吊重、風速等傳感采集設備，結合無線通訊，實時將塔機運行全過程數據傳輸并留存至遠程監控平臺及塔吊黑匣子上，預防塔式起重機超重超載、碰撞、傾覆等安全事故隱患。

●揚塵、噪音監管：集成揚塵監測設備、噪聲監測儀、氣象參數儀、物聯網和云計算技術，實現實時、遠程、自動監控揚塵濃度、噪聲等級。

●人員、車輛門禁管控：具備人臉識別，實現實名制;個人安全積分顯示，動態更新黑名單;測溫和疫情防控，體溫異常報警，禁止進入廠區。

●AR實景：利用AR實景高點監控，遠程監控現場施工環境;佩戴基于AR技術終端，實現現場人員識別及安全管控。

●高支模監測：采用高精度傳感器和自動采集儀，對模板沉降、支架變形和立桿軸力的實時監測、超限預警、危險報警。

●集中平臺：所有監控實時數據需通過5G或有線網絡傳輸在統一平臺進行集中展示、分析，實現對工地的整體管控。

3.解決方案

工地管理具有區域分散、環境復雜、臨時性強等特點，光纜和網絡設備安裝難度大且易損毀，傳統的4G網絡難以滿足高清視頻流的傳輸要求，采用5G可較好的解決以上難點。

（1）建立5G專用網絡。由運營商在工地所在區域建設宏站，完成5G專屬網絡全面覆蓋，5G基站建議采用雙路以及蓄電池及油機雙保護方式，確保基站無間斷運行，應對各類突發狀況。可租用5G-MEC服務，公網內網流量分流，內嵌物聯網平臺，數據不出企業，保障數據安全。

（2）搭建智慧工地管控集成平臺。平臺主要由信息感知層、網絡傳輸層、信息存儲、信息處理、綜合展示、報警分析層6個層次組成。以施工進度為主線，成本為核心，利用5G網絡環境為基礎、IoT、大數據計算、AI等核心技術，實時匯總數據，將智能門禁、勞務、移動執法終端、監控設備、環境監測、各項其他特殊監測及現場作業產生的動態情況數據及時上傳，實現施工實體、生產要素、管理過程的全面數字化。

（3）勞務管理。通過建立閘機通道系統，后臺配置勞務人員數據庫系統，配合人臉識別、人體體溫檢測，人員進出現場同時，屏幕可顯示進出場人員姓名、年齡、照片、工種、分包隊伍、出勤、人員體溫數據率等。安保人員配備智能終端，通過5G網絡，隨時隨地可查看登記人員的電話、家庭住址、安全教育情況、體檢情況等，有效提升人員管理能力，提升工作效率。

將傳統工人安全帽與無線傳感技術相結合，通過在工人出入通道及各施工區域部署的識讀器對在工人安全帽上安裝的電子標簽進行射頻識別，并將讀取到的人員身份信息和位置信息發送至工地現場管理終端和云平臺后臺處理數據，從而實現工人區域定位和軌跡記錄。配合軟件平臺實現越區域報警、軌跡回放、運動和靜止時間統計、人員分類統計等功能。

（4）智能視頻監控。利用5G高速率、低延時特性，將現場視頻信號接入智慧工地平臺，配置智能高清視頻監控攝像頭、顯示屏等多類終端設備，實現施工現場全過程、監控防護體系，監控施工現場作業情況及現場安全狀況，通過智慧工地平臺調用監控平臺信號，管理人員可以遠程或使用智能終端實時了解現場一手情況。可在攝像機前端中內置AI算法識別，通過算法對視頻圖像進行識別，自動識別并抓拍現場安全隱患以及人員違規行為，實現工地現場實時監管。

（5）AR現場巡檢抓拍。巡查人員利用5G+AR眼鏡，通過人臉識別技術，抓拍采集進出人員人臉圖片，通過人臉庫自動分析比對，顯示人員的姓名、工號、所屬公司等身份信息，并記錄時間，分析出當天項目現場人員的工作區域、人員工種、出勤率等，實現對施工人員的工作規范行為的精細化管理

（6）無人機巡視。結合5G高質量通訊帶寬，發揮無人機優勢。通過遠程操控端可隨時隨地向施工現場的無人機下發作業任務和控制指令，使用無人機自動周界巡視，現場違章違紀高空喊話、示警，作業現場的無人機實時回傳監測數據和現場畫面，實時查看項目現場進度，毫秒級時延的無人機遠程直播。

（7）環境監測。將公共平臺和現場環境監測設備監測到的值實時回傳至智慧工地平臺，并將數據建模，以直觀的圖表形式呈現，管理人員可遠程、實時監控項目環境情況。通過24小時環境變化曲線、月度環境變化曲線，對揚塵、噪音治理效果進行判斷，或者根據趨勢對未來情況進行預判。

（8）安全監測。塔機加裝各類傳感器，為塔機提供安全運行的保障。司機身份識別認證;通過重量傳感器實時監測現場的塔機吊重、力矩、幅度、風速等，一旦超過設定臨界值，塔機進行報警;通過對每臺塔吊運行數據監測，系統自動劃定群塔作業碰撞區間，一旦發生風險，自動預警;安裝在塔機上的攝像頭能實時跟蹤吊鉤下方吊物的情況，并能根據吊鉤的位置自動調整攝像頭的倍率，保障駕駛員可以清晰的看到吊鉤吊載運行的情況;系統數據通過5G網絡與監控平臺無縫對接，通過監控平臺可以對塔機運行情況進行遠程實時監控。

采用高精度傳感器和自動采集儀，對模板沉降、支架變形和立桿軸力的實時監測、超限預警、危險報警，配置5G傳輸功能的設備，數據傳輸至智慧工地平臺或第三方監測機構實現實時監測。

4.結束語

5G技術在各個領域的應用還在探索中，其具有的大帶寬、低時延和大連接的特點，更適用于2B業務，特別是行業應用，本文研究了5G技術在智慧工地管控平臺中的應用，為5G技術的應用探索提供了案例，將促進5G技術在其它各種相似領域的發展。

參考文獻

[1]李明 安紅波 5G技術特點分析及網絡規劃思考 中國新通信2020（22）.

[2]張艷超 智慧工地建設需求和信息化集成應用探討 2018（05）.