文｜国家电网有限公司直流建设分公司 向宇伟 陈新刚 谢永涛 曹建泉 巨斌 陈鄂球

智慧工地系统已经广泛的应用于工程建设中。但是传统无线通讯技术由于施工现场环境复杂，无法有效传输现场信息，采用光纤等有限传输技术，现场施工易挖断光纤导致传输中断。传统通讯技术影响了智慧工地的数据传输，限制了智慧工地平台的部分功能。5G通讯技术则能够解决以上问题。

一、智慧工地概述

智慧工地是一种工程施工管理体系，指在工程施工过程中运用BIM 模型、物联网技术、VR 技术、定位技术等手段对工程进行管理，准确预测工程施工中出现的问题，并及时制定解决方案。智慧工地建设目标是围绕施工现场“人、机、料、法、环”各模块，实现对人员、车辆及施工进度、安全质量的实时动态管控，打破传统施工现场粗放型管理方式，实现“安全、高效、高质”项目现代化生态圈。

图1 新型智慧工地构架

二、5G技术优势分析

3月4日，中共中央政治局常委召开会议，从统筹推进疫情防控和经济社会发展的的大局出发，作出了加快5G等新型基础建设进度的工作部署。4月1日，习总书记在浙江考察时，强调要抓住产业数字化、数字化产业赋予的机遇，加快5G网络等新型基础设施建设。这一系列举措体现出国家层面对5G发展重视。5G技术应用于智慧工地主要有以下几点优势：

1.穿透性强

施工现场环境复杂，施工现场各种建筑材料堆放，大型施工机械作业，很多大型工程地处偏远地区，现场气象、地质环境复杂。2G、3G、4G 都存在着穿透能力不强的弊端，障碍物会影响其传输速度，在情况复杂的施工现场情况下，传统的通讯技术会造成数据传输缓慢，导致现场数据不能及时传输到智慧工地平台，无法达到实时监控的目标。5G技术具有强穿透性的特点，能够克服施工现场环境复杂的不利因素，实现现场信息即时传输。

2.超高速率

5G网络下行峰值速率可以达到20Gbit/s，上行峰值速率可以达到10Gbit/s，是目前4G 通讯技术的20 倍。如此超高速率，使得智慧工地云平台能在极快的时间内接收来自施工现场的大量信息。

3.低时延高可靠性

理想状态下，5G的时延速度是毫秒级，端到端的理想时延是10ms 左右，LTE 的端到端的典型时延是50-100ms，5G的时延是4G 的十分之一。5G将实现误码率小于十万分之一，提升了数据传输的稳定性。低时延高可靠性，对于施工现场的视频监控设备、单兵设备有极大的意义，能真正保证实时监控现场情况，第一时间排查现场质量、安全隐患，远程处理现场突发情况。

4.兼容性强

在传统的通讯网络框架内，不同的通讯技术之间兼容性不佳。为了实现工程建设通讯的需要，施工现场布置了手机网络、无线WIFI 网络，无线电通讯等方案。5G无线通信技术作为第五代通信技术，巧妙的融合了2G、3G、4G 通信协议和NFC、WIFI 等通信技术，具备着较高的兼容性，一定程度上减少了后期维护和开发成本。

5.设备安装简单

5G设备容量是4G 设备的20 倍，但是体积大幅缩小、重量大幅减轻，安装更为便捷。很多大型工程周边地质环境复杂，5G网络的安装上的便携，可以更为方便建立智慧工地通讯系统。

三、5G通讯技术在智慧工地应用研讨

3.1 工程概况

该工程是我国电力发展规划重点工程。该工程位于四川省凉山彝族自治州，工程总占地面积29.38 公顷，海拔高度2468m，地震烈度8 度。该工程在智慧工地平台的基础上，加上了5G通讯技术的应用。

3.2 智慧工地系统主要构架

智慧工地平台整体架构分为感知层、传输层、支持层、应用层、用户层5 层，平台的建设依据行业标准和管理体系保证系统的质量和安全。系统架构如图1所示。

3.3 5G技术在智慧工地建设中的主要应用

3.3.1 视频监控

该工程在施工现场内设置了13 个智慧灯塔，其中12 个智慧灯塔在施工场地内，一个智慧灯塔在塔吊顶端。智慧灯塔上设置了常用照明设备之外，还安装了高清摄像头。5G通讯技术能够实现实时传输现场图像，同时，能够将信息传输到手机端，管理人员能够随时随地了解现场实际情况。

3.3.2 环境监测

施工现场布置了微气象站，微气象站包括：风速传感仪、温度传感仪、PM2.5颗粒检测仪等传感器。通过传感器能够搜集温度、湿度、风速、风向、气压、噪声以及空气污染情况等环境要素信息。通过5G通讯技术将信息传输到智慧工地平台，同步展示环境信息。环境监测系统与报警、控制措施联动，对安全施工提供科学指导。

3.3.3 安全管控

为应对疫情，进站闸机设置了红外测温装置，实现批量人员体温测量，快速找出体温异常个体，提高防护水平。工程现场设置了电子围栏、车辆防碰撞雷达等安全设施有利于施工现场设备安全，降低施工事故。运用虚拟现实技术，建立VR 体验馆，建立施工现场危险情景模型，提供虚拟体验，加强工人安全意识。通过5G通讯技术和物联网技术，采集现场施工人员的进出站及轨迹信息、安全工器具的佩戴与使用信息，对施工人员主要安全隐患、高危区域、问题、规律进行动态监控，实现对现场人员的精准安全管控。

3.3.4 质量管理

利用5G技术、蓝牙、GPS、物联网等技术手段，对关键施工作业进行智能监测，将检测过程数据传输到统一的平台当中，避免人为操作偏差与主观失误。实现了现场动态感知，形成图像、指标参数数据，主体建筑、关键设备安装环境监控、混凝土温度监测、墙体沉降自动观测，进行实时、精准的全要素管控。施工作业信息化监控是管控工程实体质量的重要措施，也是目前工程建设现场信息化应用的薄弱环节。

3.3.5 技术交底

平台展示现场数字化三维设计、数字化施工，集中进行设计方案校核、图纸交底、施工方案推演等工作，实现可视化交底管理。展示大件运输模拟、大跨度钢结构吊装模拟、大型设备安装。现场交底支持指纹识别，视频记录，5G技术改变了传统现场技术交底信息无法无线传输的问题。

四、总结

智慧工地系统的飞速发展对通讯技术提出了新的要求，5G作为信息基础设施的核心领先技术，相较于传统技术有着不可比拟的优越性。抓住5G技术的先进性、便携性，进一步完善智慧工地系统，提升工程施工质量，保障建设安全，促进建筑行业转型升级。