首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 建筑工程论文 > 建筑施工论文 > 建筑施工中5G技术的应用策略

建筑施工中5G技术的应用策略

2022-03-03 57 上传者：管理员

摘要：为了解决现阶段建筑施工中存在的安全监管局限性与建筑质量难调控的问题，文章聚焦5G的优点及发展现状，提出5G+可穿戴技术，5G+视频监控，5G+BIM可以有效地解决施工中存在的主要问题，以此增加建筑安全监管的方式，调控建筑工程的质量，并在此基础上对5G在建筑施工中的应用进行展望。

关键词：
5G技术
安全监管
建筑施工
建筑质量
施工安全
加入收藏

5G即第五代通信网络，相比于其他几代通信网络，它具有大带宽、万物互联和低时延的优势，可以助力建筑施工安全有序的进行，在助推智能建造过程中发挥着重要的作用。由于5G技术具有间接影响性，要同其他科学技术相结合才能够发挥其优势。“十四五”规划明确指出智能建造将是我国建筑业整体转型升级的关键。而被视为智能建造重要组成之一的建筑施工，在现阶段仍存在一些问题。近年来，许多学者对5G应用于整个建筑行业进行了探索。有学者提出5G可以应用于智慧建筑场景中，提高服务、会议、运营、安防的智慧性[1]。

有学者认为5G技术+AR技术是可以实现工程管理的数字化，助力智慧工地的建设[2]。有学者利用5G+BIM收集地震的相关信息，制作建筑“黑匣子”记录地震来时建筑物的详细情况，有利于抗震减灾的研究[3]。也有学者尝试将5G通信技术可以广泛应用于建筑的其他方面，包括建筑材料的智慧称重[4]、管线碰撞检测[5]。基于5G技术搭建的超级物联网平台，相关人员可以对整个建筑过程进行精细化管控[6]。还有学者探索5G在视频监控、安全管控、质量管理、技术交底等方面发挥的作用[7]。大多数学者都没有深入分析将5G应用于这些场景的可行性。笔者将在前人研究的基础上，对5G+可穿戴设备、5G+监控设备、5G+BIM技术在施工中的应用进行分析与探讨。

1、当前现场施工存在的主要问题

1.1 安全监管的局限性

现阶段的施工中，由于建筑工程的庞大、施工环境的复杂以及安全监管方式的单一，使得安全监管比较困难。一些学者认为安全事故的发生是由多种因素控制，其中安全的操作或状态被认为是导致安全事故的直接原因，其他因素则为间接原因。可见要减小事故的发生概率，最根本的解决方法之一就是规范施工作业人员的施工操作[8]。然而现阶段的施工现场，一些施工作业人员不够重视安全施工问题，如：不佩戴安全帽，不规范佩戴安全帽，高空作业时不系安全带等行为。因此需要一些方法对他们的行为进行监督，以此防止安全事故的发生。

但目前看来，在传统的施工过程中，相关部门对施工人员的施工监控管理无法达到一对一，且安全工作主要由人为控制即安全员的监督，加上建筑施工作业沿着水平和垂直方向展开，使得施工场地范围较大，这使安全员很难做到时刻去监管每一个工人。此外，施工作业人员的身体状态也是致使事故发生的原因之一。建筑施工环境的艰苦，作业的繁重，对施工人员的身体素质提出了较高的要求，但是目前在建筑施工中对施工人员的身体生理信息的监测措施很少，当一些施工作业人员在高强度作业下出现身体不适，而施工管理人员又对施工作业人员的身体状况一无所知，这就可能导致安全事故的发生。

1.2 建筑工程的质量问题

1.2.1 建筑材料的质量难把控

建筑施工质量调控被视为建筑施工中的核心，但现阶段无法对建筑材料的整个生产过程、运输过程、装卸过程及质量检测过程进行时时监管。建筑材料的质量问题就难以确保。

1.2.2 不规范操作影响工程质量

传统的施工过程，工程质量的降低与施工人员的不规范操作紧密相关。再加上施工人员大多是根据经验判断某些构件是否满足要求，定量分析比较少，因此不能对施工质量做出有根据的判定。而装配式建筑的规范化操作则格外重要，在组装与拼接过程中，会用到大量的新技术新设备，需要施工操作熟练的工人来完成整个拼装，只有规范的操作，才可以保证各连接节点合格。

2、5G在建筑施工中的应用探究

2.1 5G+可穿戴技术在建筑施工中的应用

5G+可穿戴技术可以在建筑施工过程中为施工人员保驾护航。已经有研究人员对基于可穿戴技术的安全监管报警系统应用于某地铁工程进行了测试，且该应用被证实是有效的。基于WLAN的可穿戴技术对施工人员的生理指标进行监测，包括心率、血压、体感温度和加速度进行检测，再将这些数据传入安全报警系统[9]。而这项技术之所以可行，其根本原因在于WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)无线局域网，它不通过通信电缆，而是使用电磁波将网络和计算机连接，具有很强的移动性。但电磁波的传输会受到外物的干扰，建筑物、树木等都可以在一定程度上阻挡它的传播而降低网络性能。并且WLAN的安全性是比较低，由于它无边界化，信号开放，使得在应用中安全得不到保障。

而5G是属于广域网，相比于WLAN的传播速度更快，在室内覆盖方面，5G也可以做到建立小基站，并且高频段的5G比起WLAN更易被隔离，使得它有更好的系统共存性。就目前看来，5G蜂窝移动通信会有很大的发展，也基本会实现室内覆盖。不难看出虽然WLAN现在应用十分广泛，但5G技术更优的性能、超高的传播速度、更高的传播频段，使得5G+可穿戴技术更加可靠和智慧。因此5G+可穿戴技术在建筑施工中的应用可行性是较高的。只有施工人员的安全得到更加可靠的保障，建筑施工过程才可以变得更有序，建筑行业才会更快地向前发展。

2.2 5G+监控设备在施工中的应用

就目前看来，5G+监控设备在施工中的应用探究是较多的。主要是因为在施工过程中无法做到一对一的监控管理，很多潜在的危险就不会出现在视野之中。因此通过多个方位安装摄像头，会更有效的避免视野盲区的出现。同时5G边缘化计算可以使得视频监控更加高清。相较4G无线监控，基于5G移动边缘化计算可以解决网络部署复杂的问题[10]。5G+MEC同其他技术一起，对施工安全隐患排查和整改的全流程进行闭环管理，能有效降低安全事故的发生。同时也验证了5G网络、边缘云的运算和存储能力与智慧工地场景的适配性，最后取得了较好的效果[11]。在疫情防控期间，网友通过网络平台，在线监督工程进度，这得益于5G技术的发展。由此可见，在智慧工地的发展中，5G+监控设施将在施工阶段发挥重要的作用，助力于施工管理的智慧化与标准化。

2.3 5G+BIM技术在施工中的应用

5G+BIM是依靠5G低延时，高速度来实现。相较传统的施工，应用BIM的装配式建筑在施工过程中可以提高建筑质量，工业化生产的构件只需要到现场进行组装即可，而5G可以让构件的制作朝着更加精准的方向发展。此外，通过BIM可以给每个构件一个身份信息，这些信息包括构件的尺寸大小，材质等[12,13],因此可实现建筑材料可追溯[14]。这个可追溯的平台，使得建筑材料从制作到被应用的整个过程公开透明。基于5G+BIM技术的建筑材料可追溯平台的详细搭建过程为：先利用BIM建立一个信息库，这个信息库可以储存建筑材料的相关信息，再将此共享信息库上传至云端，相关部门可随时登录查看建筑材料信息。此平台的搭建就主要利用了5G高速度的特点，5G千兆级别的云端读取文件速度，让从前的缓慢加载变得更加流畅，弥补了BIM由于数据储存过多而加载缓慢的不足，实现了对建筑材料的时时监管。

BIM的优势之一是可视化，即将二维平面转换为三维空间，让相关的从业人员通过施工模拟可以亲眼看到整个施工过程的相关情况。4G网络存在较大的网络延迟，而5G移动通信网络将延迟减少了48/50～49/50,因此可以使整个施工模拟过程变得更加高效，这样有助于施工过程中问题的及早发现和及时处理。同时，相关技术人员可以通过RFID技术、BIM与LiDAR集成技术、BIM与AR集成技术分别采集原材料信息、建筑结构位移信息以及施工现场操作信息。利用5G的低延时、高速率、万物互联的特点，让这一过程更加高效快捷，实现对建筑施工过程中建筑材料质量、构件强度、现场操作的管控。

3、结论

基于对施工阶段所存在问题的研究，笔者结合5G特点，以前辈研究成果为基础，提出解决这些问题的方法。5G技术在解决建筑施工中的问题发挥着重要的作用，增加了安全监管的方式，让建筑施工质量变得可控，但5G在建筑施工中的应用实践还需要依靠科学技术进步使这些应用在未来变得更加成熟，因此对现阶段5G在施工中的应用提出以下展望：

(1)针对用于室内覆盖的5G+可穿戴设备：5G的毫米波频段能满足无线通信中对系统容量以及传输速率的要求，但同时也让衰减性变大，这使得室外宏站覆盖室内难以实现，所以需要依靠小基站来加强信号，但会加大经济的投入，这就需要毫米波光载射频来改变现状，然而这项技术目前正处于研究之中。除了继续探究5G技术以外，还可以考虑将小基站的利用率最大化，让它的使用贯穿整个建筑物的生命。

(2)5G+视频监控存在着安全问题。目前，我国在视频监控密码方面还处于探索状态，相关的研究也比较少。所以怎样解决视频监控安全的问题是摆在我们面前的难题。

(3)对于5G+BIM,在现阶段BIM未制定统一的标准，并且数据共享还未做到真正的实现[15]。如果想要5G更好的应用于施工阶段，我们还需要解决许多科学技术问题。

相信在不久的将来5G会对建筑施工产生更深远的影响，推动建筑施工的智能化，提高施工的安全性，维持施工过程的有序性。

参考文献:

[1]霍丹阳,白雪涛.5G未来在智慧建筑中的应用[J].智能建筑电气技术,2020,14(1):41-43.

[2]尚超.5G技术在建筑工程项目管理中的应用研究[J].住宅与房地产,2020(29):86-87.

[3]朱争光,张童,李娜.5G背景下BIM技术在建筑抗震减灾中的应用[J].陶瓷,2020(12):98-99+149.

[4]杨涛,于洋,马广生.基于BIM5G技术+的建筑工地主材进场称重管理系统应用[J].安徽建筑,2021,28(2):93+99.

[5]牛云,李娜.5G时代BIM发展研究[J].中国市场,2020(2):189+196.

[6]罗振宇,黄建娟,王磬悦,等,5G通信技术对施工建造领域管理信息系统的影响探讨[J].信息通信,2020(3).:234+236.

[7]向宇伟,陈新刚,谢永涛,等,5G技术在智慧工地应用探讨[J].中国建设信息化,2020(15):64-65.

[8]李杰,陈伟炯.海因里希安全理论的学术影响分析[J].中国安全科学学报,2017,27(9):1-7.