物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)對(duì)建筑業(yè)有什么影響

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）正在改變建筑業(yè)的經(jīng)營(yíng)方式，使企業(yè)變得更快、更智能、更安全、更高效。

新建筑技術(shù)

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和其他支持技術(shù)，該行業(yè)已進(jìn)入數(shù)字化的新階段。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不再只是主要的傳感器，它們正在發(fā)展成為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)，能夠在建設(shè)項(xiàng)目中用于新的和苛刻的應(yīng)用，例如遠(yuǎn)程操作，補(bǔ)給，建筑工具，設(shè)備跟蹤，設(shè)備服務(wù)，維修，遠(yuǎn)程使用監(jiān)視，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR），建筑信息模型（BIM），預(yù)測(cè)性維護(hù)，進(jìn)度監(jiān)視，建筑安全和質(zhì)量監(jiān)視。顯然，對(duì)帶寬的需求越來(lái)越大。鑒于物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)中的應(yīng)用預(yù)計(jì)將持續(xù)增長(zhǎng)，未來(lái)部署的成功將依賴于5G等互聯(lián)技術(shù)的創(chuàng)新。

盡管采用的是分散的方法，但業(yè)內(nèi)的早期采用者已經(jīng)在使用IoT解決方案。 目前還沒(méi)有用于全面集成業(yè)務(wù)決策支持的發(fā)達(dá)生態(tài)系統(tǒng)，這主要是由于缺乏能夠處理來(lái)自分布式位置的通信的快速、可靠和強(qiáng)大的連接選項(xiàng)。 通常，建筑工地位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，其總部位于城市。 站點(diǎn)內(nèi)各個(gè)利益相關(guān)者之間以及從站點(diǎn)辦公室到總部以及參與項(xiàng)目的其他合作伙伴的辦公室之間都需要進(jìn)行持續(xù)的溝通。 當(dāng)前，要找到一種具有成本效益，功能豐富且能夠提供多種服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

5G中最大的創(chuàng)新之一就是支持各種形式的建筑中的物聯(lián)網(wǎng)使用：提供高速數(shù)據(jù)訪問(wèn)，解決任務(wù)關(guān)鍵性問(wèn)題以及使受限設(shè)備連接成為可能。在建設(shè)中，項(xiàng)目交付取決于有效的數(shù)據(jù)收集，捕獲和分析/評(píng)估，所有這些都需要可靠的連接。5G提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的可能性，因此幾乎可以立即做出決策并迅速糾正問(wèn)題。

5G最關(guān)鍵區(qū)別在于帶寬，即高達(dá)10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。 但是，根據(jù)愛(ài)立信的說(shuō)法，在支持5G的世界中，大約有三種不同的方式來(lái)考慮物聯(lián)網(wǎng)。

寬帶物聯(lián)網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)高容量和高速數(shù)據(jù)傳輸。

關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)：適用于依賴大帶寬的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。

大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)：連接大量設(shè)備。

大規(guī)模連接的目標(biāo)是低復(fù)雜度的窄帶設(shè)備，很少發(fā)送或接收小數(shù)據(jù)量，例如混凝土成熟度監(jiān)測(cè)傳感器、GPS和RFID標(biāo)簽。這些設(shè)備可能處于具有挑戰(zhàn)性的無(wú)線電條件下，如外殼，因此需要覆蓋范圍擴(kuò)展能力，通常需要電池供電。此外，在物聯(lián)網(wǎng)中涉及的“事物”數(shù)量很大，因此它與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的數(shù)量增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。

寬帶連接可為帶寬比大型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大得多的設(shè)備提供大量數(shù)據(jù)傳輸，極高的數(shù)據(jù)速率和低延遲。 如果對(duì)數(shù)據(jù)速率和延遲的要求不嚴(yán)格，寬帶物聯(lián)網(wǎng)連接還可以增強(qiáng)每個(gè)基站的信號(hào)覆蓋范圍并延長(zhǎng)設(shè)備電池壽命。 寬帶物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于要求高數(shù)據(jù)速率和低延遲的大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備用例至關(guān)重要，例如建筑設(shè)備遠(yuǎn)程信息處理，車隊(duì)管理，傳感器共享和基本安全性。

關(guān)鍵任務(wù)連接可實(shí)現(xiàn)超低延遲的通信。 它旨在以嚴(yán)格限制的低延遲來(lái)傳遞消息，即使在負(fù)載很重的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中也是如此。 在物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，傳感器，執(zhí)行器和其他小工具取決于系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)能力，以使其有效工作。 這證明了高延遲意味著延遲的響應(yīng)能力，隨之而來(lái)的是事物無(wú)法發(fā)揮其全部功能。 一些物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為在緊急情況下做出響應(yīng)，而延遲的響應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失，例如在自動(dòng)駕駛汽車中。

施工中可能的5G用例

（1） 實(shí)時(shí)自動(dòng)化：實(shí)時(shí)自動(dòng)化是建筑應(yīng)用程序中最受歡迎的部分之一。它由自動(dòng)化應(yīng)用程序（例如機(jī)器人泥瓦匠、焊工和起重機(jī)）組成，這些應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)利用來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)觸發(fā)特定的動(dòng)作。它通常用于關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序，其中延遲、可用性、可靠性和安全性至關(guān)重要。

鑒于施工現(xiàn)場(chǎng)是復(fù)雜且不斷變化的環(huán)境，因此團(tuán)隊(duì)可以依靠5G實(shí)時(shí)了解工地上的活動(dòng)并執(zhí)行遠(yuǎn)程或自主施工操作。結(jié)合高通訊速度，這將使從事建筑工作的人員幾乎可以即時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)密集型邊緣和云應(yīng)用程序，從而使多個(gè)用戶可以實(shí)時(shí)，遠(yuǎn)程地進(jìn)行交互。

盡管可靠性和信任度是所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的關(guān)鍵考慮因素，但它們?cè)陉P(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序中至關(guān)重要，例如向機(jī)器人傳輸數(shù)據(jù)的可預(yù)測(cè)性。

（2） 監(jiān)測(cè)，跟蹤和監(jiān)視：自動(dòng)駕駛車輛在建筑工地上日益受到關(guān)注，結(jié)合了從各種傳感器收集和融合的數(shù)據(jù)，包括混凝土成熟度，結(jié)構(gòu)健康，廢物管理，位置，天氣，GPS和IP攝像機(jī)。隨著5G的到來(lái)，隨著公司和城市將諸如人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)之類的其他技術(shù)疊加到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出上，并徹底改變了安全高效的工作方式，這些信息將變得必不可少。

5G對(duì)于監(jiān)控各種資產(chǎn)的健康，位置，狀態(tài)和規(guī)格至關(guān)重要，其中包括：

確保操作能力、可用性、遠(yuǎn)程或自主施工作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械。

站點(diǎn)組件可確保與項(xiàng)目的協(xié)調(diào)，從而對(duì)更改和更新進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。

提高安全性。借助5G，可以通過(guò)智能背心，頭盔和鞋子跟蹤個(gè)人的安全合規(guī)性，從而更有效地部署傳感器以提高安全性。

（3） 供應(yīng)鏈優(yōu)化：施工現(xiàn)場(chǎng)有很多重復(fù)性活動(dòng)，尋找材料是一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)。 可以使用自動(dòng)駕駛汽車，RFID，計(jì)算機(jī)視覺(jué)，BLE（低功耗藍(lán)牙）或其他數(shù)字工具來(lái)幫助解決此類問(wèn)題。 如果材料可以按需到達(dá)，它將大大提高生產(chǎn)率。

對(duì)于確保一個(gè)項(xiàng)目的按時(shí)運(yùn)行來(lái)說(shuō)，關(guān)于在現(xiàn)場(chǎng)外生產(chǎn)的材料或各種部件的訂單狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息非常重要。這將使項(xiàng)目經(jīng)理、主要施工承包商和供應(yīng)商受益。

多行業(yè)預(yù)制，包括使用網(wǎng)絡(luò)物理輔助系統(tǒng)、先進(jìn)的建筑信息建模（BIM）和從設(shè)計(jì)到制造的技術(shù)，對(duì)提高質(zhì)量和減少在工地上花費(fèi)的時(shí)間有直接影響。這需要實(shí)時(shí)協(xié)作，5G的寬帶物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)可能的解決方案。

（4） 增強(qiáng)視頻服務(wù)：在視頻捕獲方面，5G還將幫助組織以低成本部署技術(shù)，以快速捕獲、組織和分析海量視頻信息。這就減少了一些團(tuán)隊(duì)甚至參觀施工現(xiàn)場(chǎng)的需要。此外，這種實(shí)時(shí)、豐富、直觀的信息可以為業(yè)主提供保證，也可以在任何特定時(shí)刻按需提供項(xiàng)目的透明視圖。

無(wú)人機(jī)已經(jīng)被用于拍攝4K視頻片段，而5G將實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻共享和分析。 現(xiàn)在，施工狀態(tài)和報(bào)告可以依靠計(jì)算機(jī)可視化的使用來(lái)理解工作并自動(dòng)更新項(xiàng)目進(jìn)度。 計(jì)算機(jī)可以處理80%的現(xiàn)場(chǎng)工程師的重復(fù)工作。 這將使知識(shí)工作者騰出更多精力來(lái)解決問(wèn)題，而無(wú)需實(shí)際核實(shí)工作狀態(tài)。

另一個(gè)例子是，通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)，無(wú)論物理位置如何，都可以將主題專家直接部署到工作場(chǎng)所。有了BIM模型和5G功能，就可以立即使用它，并使豐富的視頻內(nèi)容在工作現(xiàn)場(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)周圍提供更高層次的可視化。

（5） 危害和維護(hù)感測(cè)：視覺(jué)數(shù)據(jù)可以幫助我們立即識(shí)別危害并主動(dòng)進(jìn)行干預(yù)，以減少事故和傷害。 視頻而非靜態(tài)圖像可以幫助簡(jiǎn)化檢查，打孔清單，審核，安全審核，竣工驗(yàn)收乃至合規(guī)性。5G支持可視數(shù)據(jù)。 圖像使我們反應(yīng)靈敏。 在積極的情況下，數(shù)據(jù)捕獲是自動(dòng)化的，可通過(guò)各種來(lái)源繼續(xù)進(jìn)行，并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)成為您的預(yù)測(cè)分析引擎，可以在問(wèn)題發(fā)生之前報(bào)告潛在的風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域。

（6） 促進(jìn)合作：隨著建筑項(xiàng)目的復(fù)雜化，我們看到合資企業(yè)的數(shù)量不斷增加。 現(xiàn)在，分享知識(shí)非常重要，不僅在內(nèi)部，而且與同行交流也很重要。 通常，我們?cè)噲D使用相同的資源（設(shè)計(jì)，供應(yīng)商和貿(mào)易伙伴）來(lái)解決相同的問(wèn)題。 5G使這一過(guò)程變得更加容易。

關(guān)于5G建設(shè)的注意事項(xiàng)

就像任何其他新的建筑技術(shù)一樣，5G必須在戰(zhàn)略上被采用。公司需要考慮以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

標(biāo)準(zhǔn)化：雖然5G將有助于增加數(shù)據(jù)的收集、捕獲和分析，但現(xiàn)在有許多組織和項(xiàng)目沒(méi)有圍繞項(xiàng)目交付標(biāo)準(zhǔn)化的戰(zhàn)略。這會(huì)降低5G的潛在效益，也會(huì)影響項(xiàng)目的安全、質(zhì)量、完工時(shí)間和預(yù)算。

安全性：鑒于5G支持的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量眾多，因此對(duì)更新和遵循安全性標(biāo)準(zhǔn)的要求越來(lái)越嚴(yán)格。

為了充分發(fā)揮5G的潛力，建筑業(yè)需要量身定制的實(shí)施策略。 作為一般方法，以下步驟可能會(huì)有用：

明確定義你想要解決的問(wèn)題，并確定價(jià)值創(chuàng)造的驅(qū)動(dòng)因素。

確保你正在解決一個(gè)重要的問(wèn)題，即一個(gè)由引人注目的投資回報(bào)率支持的問(wèn)題。

選擇一個(gè)可信的合作伙伴來(lái)幫助你決定要追求的生態(tài)系統(tǒng)、渠道模式和商業(yè)模式。

建立內(nèi)部功能以部署解決方案并保護(hù)技術(shù)支持者。

實(shí)施解決方案并使其功能不斷發(fā)展。在您進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的過(guò)程中不斷改進(jìn)，直到可以擴(kuò)展解決方案為止。

盡管5G仍處于早期部署階段，但在技術(shù)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試方面正在快速進(jìn)步，并且標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程預(yù)計(jì)將在2020年隨著3GPP版本16完成。

結(jié)論

說(shuō)到物聯(lián)網(wǎng)，5G的功能打開(kāi)了一個(gè)看似無(wú)限的新用例。在邊緣收集的數(shù)據(jù)可以被理解并在近實(shí)時(shí)的情況下執(zhí)行。高帶寬和低延遲時(shí)間確保了比以往任何時(shí)候都能更快、更容易地收集和分析更多的數(shù)據(jù)，將更多的智能疊加到邊緣的每個(gè)設(shè)備中。5G和物聯(lián)網(wǎng)的集成可以幫助AEC組織提高生產(chǎn)力、安全性和合規(guī)性。

責(zé)任編輯：ct