5G技术在建筑施工中的应用探究
摘要
关键词
5G技术;建筑施工;安全监管;建筑质量
正文
引言
随着互联网应用技术的不断普及,信息化技术在企业中的作用不断显现,企业利用互联网平台能够有效的提升办公效率、节省管理成本,建筑施工企业在施工过程中,涉及到的材料和数据比较复杂,利用信息化技术对相关的数据进行归档,实现数据库管理,能够有效的提升建筑施工过程中的管理效率。“信息化”概念是由20世纪60年代的一名日本学者提出,而后随着各个行业的日常管理业务逐渐转移到信息管理平台,“信息化”技术逐渐被世界了解并得到广泛应用。
1建筑施工技术管理的特点
首先,施工项目及内容复杂。现在的建筑工程在规模上往往都比较庞大,工程所需的建筑材料以及施工设备众多,施工环节复杂内容繁多,且互相穿插,因此施工技术管理工作也极其复杂。其次,建筑施工安全风险大。由于在建筑施工中,多为高空作业,却需要使用多种建筑材料以及施工设备,在施工的过程中,如果施工安全管控不到位,容易引发严重的安全事故,这不仅会造成人身伤害,同时给施工企业带来直接的经济损失。最后,建筑施工周期长。尤其是现如今很多施工项目都属于大型高层建筑,需要做好充足的准备工作。例如,前期定位规划,方案设计,成本预结算,过程施工质量管理,施工完成后还需要做好工程验收等,具有明显的长期性特点,由于过程冗长,各环节都有大量的数据统计汇总分析,对企业的管理水平要求高。
2当前现场施工存在的主要问题
2.1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。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。
2.2缺乏先进的信息技术设备
我国的信息技术水平相比过去有了长足的发展,但是相比欧美等发达国家仍然存在着一定的不足。尤其是在建筑施工技术管理工作中所需要使用的信息技术设备较为落后,如果通过引进先进的国外产品,一方面会提高工程成本,另一方面在于出现问题后难以及时维修。所以,为了能够更好地发挥信息技术的作用,就需要能够开发更符合我国建筑工程特点的信息技术软件,才可以更好地完成建筑施工技术管理工作。
2.3管理平台无法充分整合
当前信息化管理平台的开发方案主要由企业和软件开发公司进行制定,缺乏一套标准的平台开发方案,在后期的平台整合上,无法与其他企业的平台进行交互,一定程度上影响了管理效率,加大了管理成本。当前该建设管理有限公司在建筑施工过程中的应用平台整合性不高,导致信息的低效传递,增加信息传递和数据处理的成本。尤其是公司的业务涉及到其他地区时,由于建筑施工方案复杂性较高,公司针对个别项目的信息化管理会出现偏差,整体上看,当前建设管理有限公司建筑施工管理平台实现整体可用仍然需要一定的努力。
2.4信息技术软件不成熟
当前,我国建筑工程领域所使用的信息化软件,如AutoCAD、Revit、SketchUp、3DsMax等,均是国外相关技术公司对外发布的产品,国产建筑工程管理领域相关软件仍处于起步阶段,其功能与性能均不够强大、实用性未得到现实检验,市场占有率较低。而上述国外的常用建筑工程管理软件最初是按照国外建筑工程组织与实施单位的结构与应用需求进行设计的,与国内的建筑工程管理实情并不完全贴合。同时,国外的建筑工程管理软件多为英文版本,对于建筑工程领域工作人员而言,其操作性受阻。即使国内已有上述软件的汉化版本,但软件本身价格昂贵,运维与升级费用不菲,给建筑工程管理相关单位带来较大的成本支出,降低了建筑工程实施单位的建设盈利。因此,当前大多数建筑工程项目在诸多管理环节仍然采用传统的管理方法,影响了我国建筑工程管理的信息化发展进程。
3 5G在建筑施工中的应用探究
3.1 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。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。
3.2 BIM+VR(虚拟现实)体验系统
施工现场往往存在多种安全隐患,然而传统的安全教育模式基于文字、图片和视频等形式,难以让人产生直观的印象与感受、对安全隐患场景产生深刻的认识与体验。本项目基于BIM+VR技术,在智能行走平台上,以纯三维动态的形式逼真模拟出24种施工安全隐患场景(包括高处坠落、物体打击、机械伤害等)。通过沉浸式安全教育体验,让体验者身临其境体验施工安全事故发生全过程,训练管理人员和作业人员的危险感知能力,并提升其安全意识,以实现预防安全事故目标。同时,利用VR技术,结合项目建筑模拟体验,使用数据平台上的BIM模型,实现了建筑BIM漫游体验功能,让体验者能够在远程对项目进行全面参观,加深体验者对项目的直观认识。
3.3基于5G的AI测量系统应用
5G+AI测量系统由点云数据采集终端(三维激光扫描仪)、AI云平台、数据管理系统和手机APP四部分组成。基于5G网络技术,可实现超高层建筑、超深地下室结构实测设备的网络信号覆盖及数据上传。每完成一次实测任务,生成的点云数据通过5G终端实时回传至AI云平台进行计算分析,云平台基于“虚拟模拟靠尺法”进行数据计算。测量结果即时通过云平台下发给手机APP和网页后台,经手机和电脑向用户输出实测结果,输出形式包括实测成绩数据库、不合格点分布图和综合实测成绩单。历史数据可永久保存,所有实测信息可追溯、可重复利用。在此基础上可实现对不同区域、不同历史时期项目的实测信息进行智能化对比分析,同时通过实测缺陷的可视化表达,可以帮助项目总结缺陷规律、发现问题,进一步加强质量管控。
3.4健康体检一体机
项目设置健康体检一体机,实现了快速体检、未病预警评估、人体89项指标检测、早期风险评估、身体状况检测并建立智能健康档案、生成体检报告以及对应改善方案等功能。该一体机可通过二代身份证、健康卡登录,应用专业医用级健康传感器,保障检测数据准确无误,采用智能一体化集成设计,通过机器屏幕动画和语音提示,增强人机交互体验感。健康体检一体机操作端采用“云+端”服务模式,确保数据采集安全、及时准确。该机器能够对现场人员健康状况进行筛查,及时发现不良身体状况,有利于保障管理人员及作业人员的身体健康。
3.5 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。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。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。
3.6优化项目现场的业务协作和数据关联
针对不同项目上的实际工作情况和业务流程需要,引入如流程自动化机器人、人工智能分析报警等线上、自动化的效率工具,实现各项业务数据的自动录入、抓取、生成以及数据的自动关联,解放基层生产力同时提高工作准确度。如在“彭一小区旧改项目”施工现场的一体化管控系统应用中,应用项目级业务工作自动化工具,实现台账、结算单、报告、标准合同等自动生成;自动调整尾差、自动报告周期和自动分析财务数据等,预计可减少66%以上物资和经合类的重复录入和计算等工作,提升工作效率。在此基础上,将智慧工地系统真正全面地运用到工程项目的业务流程中,将各业务环节的重要数据进行关联和沉淀、分析,及时反映业务流程中的各类履约、经济生产、设备运行等情况,进行问题溯源和管理干预。智慧工地技术已经在多个示范工程项目中得到了应用,包括大型基建项目、高层建筑、城市轨道交通等。在上海铁建的“彭一小区旧改项目”和“中铁二十四局闵行综合预制构件厂”案例中,都已运用了智能信息报送、项目管理等系统,显著提升了项目管理效能和项目质量。
3.7完善信息技术的管理系统
建筑工程具有体量大、工期长、技术多样等特点,涉及诸多人力、物力、财力的统筹调度。为提高建筑工程管理的精细化水平,需要将建筑工程实施的全过程数据按照一定的标准规范进行组织、管理后,纳入完善的建筑工程管理信息系统中。例如,对于建筑工程管理中的重要流程,包括进度计划、资金规划、质量安全、物资调配、设计变更等均需要纳入建设工程管理系统中,利用同一个系统实现数据的共享式应用,优化各环节的作业顺序与流程关系,将这个重要的工程要素高度集成,形成良好的闭环管理机制。
结束语
随着5G与AI技术的发展,越来越多的企业和项目开始探索5G智慧工地,本项目通过在公司层级建立企业级数字化管控平台、创新组织模式、统一标准化流程,在项目层级建立基于BIM的项目数字管控平台和5G数据抓取AI分析平台等技术,对5G+AI智慧工地集成化应用的探索与研究,获得了相关国际领先技术,制定了5G智慧工地实施策划及建设标准,实现了工程施工真正意义上的可视化、智能、智慧管理,在项目管理中扮演着前沿角色,也为其他项目5G智慧工地建设提供了良好借鉴。
参考文献
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