《5G时代建筑行业未来发展的5大趋势》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: shenxiang
  • 发布时间:2020-10-16
  • 随着我国市场经济的快速发展和信息化水平的不断提高,作为国民经济重要支柱产业的建筑业也随之开始进行数字化转型升级。但是由于施工环境复杂、露天作业多、人员流动性大等建筑业自身特点,安全事故仍频繁发生。

    5G 时代的加速到来,具有关键作用的5G凭借其高速率、大带宽、低时延、高可靠等特性应用于建筑业各业务场景,必将会大大降低施工现场安全事故的发生。

    5G技术 将进一步推动整个建筑施工过程智能化、无人化,为建筑业企业打造数字化新模式,加强产业数字化建设,助力推动建筑业的安全、创新发展。

    在2019世界5G大会上,中国联通与 华为 、广联达联合发布《5G与数字建造白皮书》。2020年6月17日,华为携手广联达,举行了题为“以数字的画笔描绘建筑业转型蓝图5G助力建筑业转型升级”的线上会议。

    5G势不可挡,5G技术与建筑业数字化转型深度融合,将对建筑行业产生深远的影响。以下,我们为大家分享5G时代建筑行业未来发展的5大趋势。

    1、施工现场将大规模组网5G网络

    建筑业的数字化发展的核心是对数据的获取和应用,在5G时代,可以结合物联网、移动互联网等技术更好的实现万物互联,更高质量的在工地现场收集建造过程信息。

    再结合BIM技术将建造阶段产生的实际数据与进度、成本计划在数字实体做关联,实现现实世界与数字世界的实时对照,更好的利用数字化手段实现建筑业的转型升级。

    在此施工过程中,5G技术的应用至关重要,同时也对5G技术在施工现场的组网搭建提出了更高的要求与挑战。

    建筑工程项目时间周期长、场景差异大、环境复杂恶劣、安全性要求高,建造过程是一个从无到有的创造过程,工程物理环境、空间关系随时可能发生变化,导致网络可能也需要频繁做出相应调整。

    对于建筑企业是个繁琐的负担,所以我们提出建设“柔性5G网络”的解决方案,用来适配建筑业特殊的场景化诉求。这将有利于施工现场的规模组网。

    2、工程现场多 传感器 融合的智能感知

    建筑业的数字化转型,首先要实现建筑物数据以及管理行为与结果的“数据化”,而实现“数据化”的前提是要先获取精确的数据。

    将5G技术与物联网技术深度融合,可以把所有的物品通过信息传感设备,按约定的协议,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、 监控 和管理。

    以多传感器为 触点 ,结合高速移动通讯、无线射频、近场通讯及二维码识别等物联网技术,与工程项目管理信息系统的集成应用,积极探索工程信息化管理技术,将物联网技术与施工现场管理深度融合,利用互联网的海量数据进行项目精细化和标准化管理,让传统的建筑工地长出“智慧大脑”。

    电线 杆上长出了“眼睛”、“耳朵”和“鼻子”,看得到违规,听得到噪音,闻得到粉尘;混凝土底板不用人管,自己也能“量体温”;

    高支模全身遍布“末梢神经”,一有异常就发出警报,每一个传感器的应用都相当于是在统一机体上延长了智慧触手。

    使用物联网实时立体视觉技术,可以在工地现场跟踪每位工作人员的精确位置和行动轨迹,精度可以达到厘米级。结合对工地实时危险源的监控,及时提醒工作人员与危险区域保持足够的安全距离。

    同时,在出现安全事故的时候,也可以及时救援伤者。通过对人员的位置精确统计,项目的工作计划、安全管理、 物料 和资源调配等各项工作流程都可以随之进行优化。

    有了5G技术的支撑,海量物联网设备采集的数据就可以实时传送到统一的数据平台,进而更有效的感知工程项目的情况。

    3、项目现场与BIM模型的数字孪生

    BIM作为工程领域数字化转型升级的核心技术,已经得到越来越多工程从业人员的认可。

    基于对工程项目的智能感知,实现数据的采集与处理,将实时采集的数据与BIM模型进行挂接,形成数字模型与真实场景的关联,实现数字模型与实际工程数据的实时交互,通过数字模型为数据载体最终实现数字化管理。

    当然,项目在建造过程中,现场的情况每时每刻都会发生变化,这些变化如何实时关联到BIM模型上,真正做到数字世界和现实世界的信息联动,这就对工地现场的网络带宽、可靠性带来了巨大的挑战。

    5G技术低延时、高带宽、稳定性的特点可以很好的解决网络问题,保证项目现场与BIM模型实时交互的数字孪生场景的更好实现。

    实现以BIM技术为核心的项目数字化管理的过程中,网络的稳定性和低延时性是保证数据传送与应用的重要环节,有了5G技术的支撑,工程项目海量数据的价值将得到更大程度的发挥与利用,真正实现了“可以穿越时空的7D世界建模 数据库 ”。

    另外,借助数字孪生,可以很好地解决工艺工法标准化的落地问题,可以将带有工地现场实时数据的BIM模型与工地实际工作面进行虚实场景交互。

    工人通过佩戴 VR /AR眼镜等方式在视野前呈现出虚实两个场景的叠加,要做的工作内容与步骤可以叠加在实际工作场景上模拟演示,工人只需按照演示方式进行操作即可,过程中还可以对工人是否按照工艺工法要求施工,结合现场智能感知能力进行监控和错误预警。

    4、工程项目的多方协同

    智能感知和数字孪生的实现,为工程项目的协同带来了更多的可能性,通过对视觉的共享和对BIM模型相关数据的共享,可以更好地实现工地现场人员的协同、人员与 机械 设备的协同、机械设备间的协同工作,甚至还可以是来自于项目各业务线间以及项目各参与方之间的协同。

    (1)5G网络环境实现作业过程中的要素协同

    工程现场的环境相对复杂,人员、材料、机械设备间的协作情况非常普遍,在项目的作业过程中涉及到很多协同的场景,其中主要以人人协同、人机协同和机械间的协同为主,下面就针对这三个主要场景进行详细描述。

    (1)人人协同:目前,在建筑行业提倡建筑精度能够与工业产品近似,高精度可通过现场的全方位智能感知,实现多人感知互通的精准操作。

    (2)人机协同:人机协同是通过远程操控、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、扩展现实(XR)等方式实现在施工现场更高效地完成工作,节省人力,避免工地上常出现的凭经验判断合规性和安全性的操作。

    (3)机器之间协同:在施工现场不仅可以做到人机协同的远程控制,还可以做到部分简单工作的自动化,由机器人来更精准的完成生产任务,节省人力的使用度。

    (2)5G网络环境实现生产过程中的数据协同

    在5G网络环境下,通过对工地现场的智能感知,并将实时数据关联在BIM模型上,可以更好的实现生产过程中的数据共享与协同。其中,主要集中在项目部各部门间的数据协同、公司与项目部之间的数据协同、各参建方之间的数据协同。

    (3)5G网络环境实现云边端的技术协同

    传统的云计算在5G的加持下,未来将属于基于异构网络的分布式的云、边、端协同计算环境, CPU , GPU ,NPU, FPGA , ASIC 分散在个人电脑、服务器、手机、路由器、摄像头和各种传感器中,通过高带宽、低延迟的5G无线网络和高速大容量同轴或光线线缆等连接形成了一个可伸缩的拥有众多异构计算节点和海量存储的虚拟的超级 计算机 。

    5G的无线和有线网络的高带宽能够解决这种分布式异构计算架构用于计算任务分配和下发、数据的交换、结果验证广播所需的数据传输带宽需求,非常适合在工地这种整体TPS要求不高,但是算力要求高并且对时延敏感和不敏感的请求混杂的计算环境。

    5、推进新时代的建筑行业治理模式

    在数字时代,数字建筑产业的治理模式在不断演化。2016年5月9日,《政府工作报告》提出,持续推进简政放权、放管结合、优化服务,不断提高政府效能。“放、管、服”成为新时代城市建设治理模式发展方向。

    在此趋势下,建筑业的各个参与方包括但不限于行政主管机关、建设类企业、经营类企业、金融机构、城市居民以建立美好的生活和工作环境为宗旨,以区块链、 大数据 、人工智能技术建立数字化的新时代行业共同治理模式。

    其中相关主管机关充分减政放权,转向加强事中和事后监管。

    在5G时代,结合物联网、大数据、 AI 和区块链等技术的数字化系统,可以安全可靠地解决海量数据的权属问题,数据流转过程全程透明可控,每个参与者的贡献清晰明了,还不会被篡改,用户隐私和商业机密不被泄漏,行业共识和规则透明,可靠的自动执行,所有结果具有司法效力。

    行业的各个参与方,借着数据互通、业务互联,结合数字签名背书,构成了行业整体利益共同体和生态系统。

    整个行业从非合作博弈导致的“纳什均衡”进化成基于信任、行业准则和价值观实现各方利益最大化的“合作性均衡”。

    所有阻碍生态系统健康发展的行为,都会在系统中暴露无疑,恶意分子也无处躲藏,自然就会慢慢被系统淘汰,从而改善行业的整体运行环境。

    6、结语

    今后几年,在5G技术全面商用化的助推下,建筑业将全面提高数字化水平,着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力,建筑业数字化、网络化、智能化将取得突破性进展,更好实现成熟的一体化行业监管服务平台,数据资源利用水平和能力的明显提升。

    5G技术的全面利用,为建筑业的数字化发展提供了机遇。无论是工地精细化管理的内在需求还是当代先进技术快速发展和综合应用的外在动力,都将驱动着建筑业向更加集成统一管理、高效协同工作以及更加自动化和智能化的智慧化趋势演进,逐步实现全链条产业链的和谐可持续发展。

相关报告
  • 《这四大趋势驱动智能制造未来发展》

    • 来源专题:数控机床——战略政策
    • 编译者:杨芳
    • 发布时间:2017-09-25
    • 数字化工厂(Digital Factory) 工业物联网(Industrial IoT) 人机协作(Human-Machine Collaboration) 智造新生态(Intelligent Manufacturing Ecosystem) 四大主题皆由工业4.0衍生,相互关联,共同发展,其中蕴藏着开启智能制造未来之门的钥匙。 数字化工厂(Digital Factory) 数字化工厂是综合利用软件技术、网络技术、通讯技术,以及其他各种相关支撑技术,对涵盖工厂研发设计、工艺路径规划、生产工程、生产执行以及服务全价值链进行数字化整合,从而帮助制造业企业加快生产速度、提高生产效率及灵活性,以应对日益激烈的市场竞争。 工信部《中国制造2025 》将优先推进制造业数字化、网络化、智能化发展列为制造业转型提质八大行动之首,认为数字化是制造业未来发展的重要方向,同时也是“工业化”和“信息化”融合的必由之路。 无独有偶,德国工业4.0的领军企业们,也将数字化工厂认为是实现工业4.0不可或缺的重要条件之一。数字化工厂的重要意义,可见一斑。 工业物联网(Industrial IoT) 2017年被称为工业物联网元年,从GE Predix到Siemens MindSphere、ABB AbilityTM、SAP Leonardo,再到航天云网INDICS、三一重工的树根互联,制造业大鳄们纷纷投身工业物联网之战,战略重心如今已然跃上云端,“织网”无疑已成为新一轮抢占市场竞争至高点的不二法门。 工业物联网致力于实现数字虚体与物理实体之间的互联与融合,并在此基础之上对数据进行收集与分析,进而辅助企业管理决策,这恰恰与数字化、智能化的发展方向高度吻合。至于实现方法,则是八仙过海,各显其能,究竟是试图借助通用软件与平台打破行业藩篱,以期有效解决不同行业间的共性问题,从而帮助制造业企业降低成本,提高效率的美国派会取得胜利?还是以垂直专业领域know-how和历史积淀为基础,邀请各领域合作伙伴共同构建生态系统的德国派会成为主流?亦或是擅用中庸之道的中国派会最终胜出?让我们拭目以待吧!.
  • 《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》

    • 来源专题:数控机床——战略政策
    • 编译者:icad
    • 发布时间:2020-04-09
    • 为深入贯彻落实习近平总书记关于推动5G网络加快发展的重要讲话精神,全力推进5G网络建设、应用推广、技术发展和安全保障,充分发挥5G新型基础设施的规模效应和带动作用,支撑经济高质量发展。 一、加快5G网络建设部署 (一)加快5G网络建设进度。基础电信企业要进一步优化设备采购、查勘设计、工程建设等工作流程,抢抓工期,最大程度消除新冠肺炎疫情影响。支持基础电信企业以5G独立组网(SA)为目标,控制非独立组网(NSA)建设规模,加快推进主要城市的网络建设,并向有条件的重点县镇逐步延伸覆盖。 (二)加大基站站址资源支持。鼓励地方政府将5G网络建设所需站址等配套设施纳入各级国土空间规划,并在控制性详细规划中严格落实;在新建、改扩建公共交通、公共场所、园区、建筑物等工程时,统筹考虑5G站址部署需求;加快开放共享电力、交通、公安、市政、教育、医疗等公共设施和社会站址资源。对于支持力度大的地区,基础电信企业要加大投资,优先开展5G建设。 (三)加强电力和频率保障。支持基础电信企业加强与电力企业对接,对具备条件的基站和机房等配套设施加快由转供电改直供电;积极开展网络绿色化改造,加快先进节能技术应用推广。调整700MHz频段频率使用规划,加快实施700MHz频段5G频率使用许可;适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划,开展5G行业(含工业互联网)专用频率规划研究,适时实施技术试验频率许可。进一步做好中频段5G基站与卫星地球站等其他无线电台(站)的干扰协调工作。 (四)推进网络共享和异网漫游。进一步深化铁塔、室内分布系统、杆路、管道及配套设施共建共享。引导基础电信企业加强协调配合,充分发挥市场机制,整合优势资源,开展5G网络共享和异网漫游,加快形成热点地区多网并存、边远地区一网托底的网络格局,打造资源集约、运行高效的5G网络。 二、丰富5G技术应用场景 (五)培育新型消费模式。鼓励基础电信企业通过套餐升级优惠、信用购机等举措,促进5G终端消费,加快用户向5G迁移。推广5G+VR/AR、赛事直播、游戏娱乐、虚拟购物等应用,促进新型信息消费。鼓励基础电信企业、广电传媒企业和内容提供商等加强协作,丰富教育、传媒、娱乐等领域的4K/8K、VR/AR等新型多媒体内容源。 (六)推动“5G+医疗健康”创新发展。开展5G智慧医疗系统建设,搭建5G智慧医疗示范网和医疗平台,加快5G在疫情预警、院前急救、远程诊疗、智能影像辅助诊断等方面的应用推广。进一步优化和推广5G在抗击新冠肺炎疫情中的优秀应用,推广远程体检、问诊、医疗辅助等服务,促进医疗资源共享。 (七)实施“5G+工业互联网”512工程。打造5个产业公共服务平台,构建创新载体和公共服务能力;加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用,内网建设改造覆盖10个重点行业;打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆网络、样板工程,形成至少20大典型工业应用场景。突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术,显著提升“5G+工业互联网”产业基础支撑能力,促进“5G+工业互联网”融合创新发展。 (八)促进“5G+车联网”协同发展。推动将车联网纳入国家新型信息基础设施建设工程,促进LTE-V2X规模部署。建设国家级车联网先导区,丰富应用场景,探索完善商业模式。结合5G商用部署,引导重点地区提前规划,加强跨部门协同,推动5G、LTE-V2X纳入智慧城市、智能交通建设的重要通信标准和协议。开展5G-V2X标准研制及研发验证。 (九)构建5G应用生态系统。通过5G应用产业方阵等平台,汇聚应用需求、研发、集成、资本等各方,畅通5G应用推广关键环节。组织第三届“绽放杯”5G应用征集大赛,突出应用落地实施,培育5G应用创新企业。推动5G物联网发展。以创新中心、联合研发基地、孵化平台、示范园区等为载体,推动5G在各行业各领域的融合应用创新。 三、持续加大5G技术研发力度 (十)加强5G技术和标准研发。组织开展5G行业虚拟专网研究和试点,打通标准、技术、应用、部署等关键环节。加速5G应用模组研发,支撑工业生产、可穿戴设备等泛终端规模应用。持续支持5G核心芯片、关键元器件、基础软件、仪器仪表等重点领域的研发、工程化攻关及产业化,奠定产业发展基础。 (十一)组织开展5G测试验证。基础电信企业进一步优化5GSA设备采购测试流程,根据建设计划明确测试时间表,促进相关设备加快成熟。持续开展5G增强技术研发试验,组织芯片和系统开展更广泛的互操作测试,加速技术和产业成熟。结合国家频率规划进度安排,组织开展毫米波设备和性能测试,为5G毫米波技术商用做好储备。 (十二)提升5G技术创新支撑能力。支持领先企业利用5G融合新技术,打造并提供行业云服务、能力开放平台、应用开发环境等共性平台,鼓励建设相关开源社区、开源技术基地,促进开放式应用创新。加快5G检测认证平台建设,面向5G系统、终端、服务、安全等各环节提升测试、检验、认证等服务能力,降低企业研发及应用成本。 四、着力构建5G安全保障体系 (十三)加强5G网络基础设施安全保障。加快构建5G关键信息基础设施安全保障体系,加强5G核心系统、网络切片、移动边缘计算平台等新对象的网络安全防护,建立风险动态评估、关键设备检测认证等制度和机制。研究典型应用场景下的安全防护指南和标准。试点开展5G安全监测手段建设,完善网络安全态势感知、威胁治理、事件处置、追踪溯源的安全防护体系。 (十四)强化5G网络数据安全保护。围绕5G各类典型技术和车联网、工业互联网等典型应用场景,健全完善数据安全管理制度与标准规范。建立5G典型场景数据安全风险动态评估评测机制,强化评估结果运用。合理划分网络运营商、行业服务提供商等各方数据安全和用户个人信息保护责任,明确5G环境下数据安全基线要求,加强监督执法。推动数据安全合规性评估认证,构建完善技术保障体系,切实提升5G数据安全保护水平。 (十五)培育5G网络安全产业生态。加强5G网络安全核心技术攻关和成果转化,强化安全服务供给。大力推进国家网络安全产业园区建设和试点示范,加快培育5G安全产业链关键环节领军企业,促进产业上下游中小企业发展,形成关键技术、产品和服务的一体化保障能力。积极创新5G安全治理模式,推动建设多主体参与、多部门联动、多行业协同的安全治理机制。 五、加强组织实施 (十六)加强组织领导。各单位要建立健全组织领导制度,做好各项要素保障,把加快5G发展作为当前一项重点工作来抓。加强与地方住建、交通、电力、医疗、教育等主管部门的协调配合,合力推进5G建设发展各项工作。 (十七)加强责任落实。各地工业和信息化主管部门、无线电管理机构、通信管理局要进一步加大工作力度,及时细化各项支持政策和举措,确保各项政策落到实处。各基础电信企业要发挥主体作用,做好5G研发、试验、建设、应用、安全等各项工作,全力推进5G建设发展。 (十八)加强总结交流。各单位要定期梳理经验做法,及时发现问题不足,不断调整优化工作举措,相关情况及时报送工业和信息化部。工业和信息化部将组织开展各地5G建设发展情况评估,适时发布相关推进情况。