5G技術(shù)助力高速公路安全智能建造

5G技術(shù)助力高速公路安全智能建造目 錄5G技術(shù)優(yōu)勢(shì)基于5G的隧道智慧工地5G智慧工地的展望第一部分

5G技術(shù)優(yōu)勢(shì)低時(shí)延5G高度契合新型智慧工地發(fā)展新要求由于工地環(huán)境復(fù)雜多變，有線網(wǎng)絡(luò)部署繁雜、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，導(dǎo)致智慧工地?zé)o法實(shí)現(xiàn)真正升級(jí)；承載大量新技術(shù)的“新型智慧工地”發(fā)展，亟需穩(wěn)定可靠低時(shí)延、易部署的連通網(wǎng)絡(luò)。大帶寬廣連接

滿足傳輸實(shí)時(shí)性要求承載多元數(shù)據(jù)回傳增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）支持大量智能設(shè)備連接超高可靠、低時(shí)延通信（uRLLC） 海量機(jī)器類通信（mMTC）5G賦能智慧工地應(yīng)用場(chǎng)景的時(shí)代已到來(lái)高清監(jiān)控視頻回傳建造場(chǎng)景的實(shí)時(shí)感知BIM+AI輔助施工特種設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控AI分析結(jié)果及時(shí)反饋移動(dòng)巡檢實(shí)時(shí)回傳傳感設(shè)備聯(lián)動(dòng)機(jī)器人作業(yè)數(shù)字化裝備遠(yuǎn)程操控特色應(yīng)用5G+AI+IoT等新技術(shù)與交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)融合碰撞，激發(fā)智慧工地新模式、新理念、新應(yīng)用。1432定制專屬網(wǎng)絡(luò)因地制宜的設(shè)計(jì)專屬的5G網(wǎng)絡(luò)及局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋實(shí)用化AI+IOT通過(guò)AI+IOT實(shí)現(xiàn)即時(shí)數(shù)據(jù)分析提升預(yù)警能力功能按需配置根據(jù)監(jiān)管需要配置相關(guān)模塊數(shù)據(jù)云端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)云端存儲(chǔ)方便溯源56多層級(jí)協(xié)同管理多終端實(shí)協(xié)同結(jié)合遠(yuǎn)程服務(wù)打造智慧工地新理念多元設(shè)備接入基于5G，移動(dòng)場(chǎng)景下海量設(shè)備連接特性，可適配多種硬件設(shè)備5G智慧工地的架構(gòu)基于5G的先進(jìn)感知能力建設(shè)目標(biāo)基于AI的智能控制能力5G智慧工地架構(gòu)實(shí)時(shí)化可視化多元化智能化便捷化實(shí)施手段以“5G+先進(jìn)感知+AI”為核心打造5G智慧工地智能建造智慧隧道+智慧橋梁+智慧路面作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化管理基于BIM+GIS的建設(shè)管理建設(shè)管理AI智慧大腦數(shù)字化裝備的遠(yuǎn)程操控工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用5G智慧工地的定位安全智能經(jīng)濟(jì)高效通過(guò)BIM、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用和先進(jìn)感知等新技術(shù)的綜合應(yīng)用：讓施工現(xiàn)場(chǎng)感知更透徹互通互聯(lián)更全面智能化更深入大大提升現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的工作效率。通過(guò)“5G智慧工地”的應(yīng)用，提升對(duì)施工重大隱患的監(jiān)控能力；提升對(duì)重大危險(xiǎn)因素的監(jiān)測(cè)能力；提升應(yīng)急預(yù)案的相響應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)數(shù)字底座深化工程管理五大要素：人、機(jī)、料、法、環(huán)智能引擎應(yīng)用集成第二部分 基于5G的隧道智慧工地功能模塊一：定制化5G網(wǎng)絡(luò)定制化5G通信解決方案+定制一體化服務(wù)建設(shè)5G信息高速公路，提供運(yùn)營(yíng)商級(jí)別網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。讓企業(yè)自主智慧工地平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行、暢通無(wú)阻。目前工地網(wǎng)絡(luò)環(huán)境普遍較差，根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)需求定制5G網(wǎng)絡(luò)部署方案，實(shí)現(xiàn)高空、地下全方位網(wǎng)絡(luò)覆蓋；實(shí)現(xiàn)工地5G網(wǎng)絡(luò)最高速率954Mbps，平均速率700Mbps，支持全部高清廣角攝像頭的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。隧道作業(yè)面5G基站隧道智慧信息島網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)置小型基站，以點(diǎn)覆蓋的方式解決了地上和地下通訊的難題。實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)全覆蓋洞內(nèi)信號(hào)全覆蓋遠(yuǎn)程作業(yè)指導(dǎo)在線智慧圖紙預(yù)覽在線BIMAR1.

傳統(tǒng)光纜組網(wǎng)傳統(tǒng)光纜

的不足布設(shè)復(fù)雜：工程量大，需要大量的人工和材料，且施工進(jìn)度慢。維護(hù)難：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)需要逐段對(duì)光纜進(jìn)行檢查，檢修維護(hù)難度大。組網(wǎng)繁瑣：網(wǎng)絡(luò)部署需要大量的設(shè)備、后期調(diào)整升級(jí)難度大。2.

5G

CPE組網(wǎng)便捷：可以根據(jù)實(shí)時(shí)需求攜帶及應(yīng)用。例如：山區(qū)信號(hào)覆蓋不到的隧道、指揮場(chǎng)所的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。靈活：滿足特殊場(chǎng)景及地形下的網(wǎng)絡(luò)需求，搭配組合靈活，無(wú)網(wǎng)絡(luò)死角。簡(jiǎn)單易布局：簡(jiǎn)化應(yīng)用場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、部署和后期調(diào)整，并且極大簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的工作。建設(shè)成本低：相比于傳統(tǒng)的光纜工程量大，CPE不需要大量鋪設(shè)光纜傳輸設(shè)備。山區(qū)隧道CPE組網(wǎng)拓?fù)?G

CPE的優(yōu)勢(shì)功能模塊二：5G高清視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括前端視頻采集設(shè)備、通訊傳輸設(shè)備，以及后端的視頻處理服務(wù)器。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、回放、檢索、查詢功能，值班人員可時(shí)時(shí)關(guān)注洞內(nèi)外施工情況，從而達(dá)到隨時(shí)隨地（可實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程訪問(wèn)）及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管，為隧道安全施工保駕護(hù)航。功能模塊二：5G高清視頻監(jiān)控靈活部署、快捷實(shí)施。洞內(nèi)視頻監(jiān)控點(diǎn)一般選擇二襯臺(tái)車和防水臺(tái)車上安裝攝像頭，二襯臺(tái)車上攝像頭主要監(jiān)控進(jìn)入該區(qū)域人員，防水臺(tái)車上攝像頭主要監(jiān)控開挖面的情況。一般選擇防爆球形攝像頭，以防止洞內(nèi)爆破損毀設(shè)備，同時(shí)方便臺(tái)車移動(dòng)后調(diào)整攝像頭利用5G將視頻實(shí)時(shí)傳送到智慧工地平臺(tái)。掌子面二襯洞口功能模塊三：隧道門禁系統(tǒng)-人行門禁該采用人臉識(shí)別采集人員進(jìn)出信息，不需要人工刷卡，只需人員和以往一樣正常進(jìn)出隧道即可，系統(tǒng)對(duì)所有進(jìn)入隧道施工人員進(jìn)行實(shí)名管理，施工人員通過(guò)人員人臉識(shí)別后，人行通道開門，施工人員方能進(jìn)出通道，同時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)記錄人員姓名、工種、進(jìn)入時(shí)間及人員數(shù)量。門禁管理軟件通過(guò)統(tǒng)計(jì)后實(shí)時(shí)同步利用5G將人員出入情況實(shí)時(shí)傳送到智慧工地平臺(tái)。功能模塊四：隧道門禁系統(tǒng)-車行門禁該系統(tǒng)實(shí)行人走人道，車行車道，互不相擾，行人與車輛通道完全隔離，實(shí)現(xiàn)人車分流，進(jìn)洞車輛和人員一目了然，洞口管理井然有序，安全保障品質(zhì)升級(jí)。人車分流及門禁系統(tǒng)的建立，有效提升了現(xiàn)場(chǎng)管理效率和品質(zhì)，對(duì)隧道洞內(nèi)施工安全提供了有力保障。車輛通過(guò)分流后也便于進(jìn)出車輛統(tǒng)計(jì)，并同步顯示到LED顯示屏上，實(shí)現(xiàn)對(duì)洞內(nèi)車輛具體數(shù)量實(shí)時(shí)掌控。利用5G將車輛出入情況實(shí)時(shí)傳送到智慧工地平臺(tái)。功能模塊五：UWB人員定位系統(tǒng)該系統(tǒng)通過(guò)定位基站感應(yīng)到人員定位卡，通過(guò)定位基站上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器，然后經(jīng)過(guò)軟件分析處理后，系統(tǒng)采用地圖的形式實(shí)時(shí)顯示洞內(nèi)人員所處的位置情況，對(duì)洞內(nèi)人員分布情況做到實(shí)時(shí)掌握，對(duì)施工人員進(jìn)行實(shí)時(shí)位置跟蹤管理，了解施工人員在洞內(nèi)的位置軌跡。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)地圖實(shí)時(shí)位置顯示，快速人員檢索，報(bào)表管理，人員定位統(tǒng)計(jì)，歷史數(shù)據(jù)回放，可設(shè)置危險(xiǎn)區(qū)域和禁止區(qū)域報(bào)警等功能。對(duì)人員實(shí)時(shí)監(jiān)督管理(可實(shí)時(shí)查看人員位置、人員數(shù)量、人員信息、人員運(yùn)動(dòng)利用5G將定位信息實(shí)時(shí)傳送到智慧工地平臺(tái)。定位方式定位精度覆蓋能力（可視）續(xù)航能力定位維度抗干擾建設(shè)成本區(qū)域定位無(wú)精度0-100米≤1年模擬定位強(qiáng)低Zigbee定位3-5米800米-1000米≤15天一維或模擬二維一般較低UBW定位0.1-0.5米80-130米≤25天一維、二維、三維強(qiáng)高UWB又叫超寬帶（Ultra-Wideband,

UWB）技術(shù)，不需要產(chǎn)生連續(xù)的高頻載波，僅僅需要產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間間隔極短（小于nS）的脈沖，因此也稱做脈沖無(wú)線電（Impulse

Radio，

IR），便可通過(guò)天線進(jìn)行發(fā)送。需要傳送信息可以通過(guò)改變脈沖的幅度、時(shí)間、相位進(jìn)行加載，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息傳輸。在隧道定位中用到的UWB遵循802.15.4a標(biāo)準(zhǔn)，在測(cè)距的時(shí)候，采用ToF(Time

ofFlight)的方式，計(jì)算

A、B兩點(diǎn)電磁波飛行的時(shí)間，通過(guò)時(shí)間計(jì)算出兩點(diǎn)之間的距離。功能模塊六：氣體檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)隧道有害氣體的、二氧化碳(CO2)

作為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，而把一些含量低、濃度小的有害氣體作為輔助監(jiān)控對(duì)象。利用5G將氣體情況實(shí)時(shí)傳送到智慧工地平臺(tái)。氣體檢測(cè)系統(tǒng)安裝示意圖二合一氣體檢測(cè)（氣體任意組合）四合一氣體檢測(cè)（含風(fēng)速、溫濕度）氣體檢測(cè)防爆接線箱XX高速隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)方案功能模塊七：隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1）采用激光位移計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)。激光位移計(jì)具備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸。配備具有數(shù)據(jù)處理分析、預(yù)警軟件平臺(tái)。XX高速隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)方案拱頂沉降監(jiān)測(cè)--基于直角三角形測(cè)高原理的隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)采用滯后掌子面一定距離的邊墻上安裝激光器，拱頂安裝平板，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取斜距與傾角獲取拱頂沉降。測(cè)點(diǎn)布置測(cè)量原理XX高速隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)方案周邊收斂--采用邊墻水平安裝激光器，通過(guò)對(duì)測(cè)的方式獲得水平收斂為防止爆破損傷，激光測(cè)距儀通過(guò)暗裝的方式實(shí)現(xiàn)。激光器暗裝方式現(xiàn)場(chǎng)暗裝激光器功能模塊八：LED信息顯示系統(tǒng)將LED大屏幕安裝在隧道入口附近，用于實(shí)時(shí)顯示隧道內(nèi)施工人員的統(tǒng)計(jì)信息、施工工序、安全公告及洞內(nèi)各參數(shù)信息；能充分體現(xiàn)隧道施工項(xiàng)目部管理上的施工信息透明化、信息實(shí)時(shí)性。利用5G將施工現(xiàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)投放到LED屏幕。功能模塊九：指揮調(diào)度系統(tǒng)隧道智慧工地由視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、氣體監(jiān)測(cè)、圍巖監(jiān)測(cè)、人員定位、5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、大屏顯示、指揮調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成，在監(jiān)控中心根據(jù)各模塊的發(fā)出的預(yù)警信息可以由監(jiān)控調(diào)度人員及時(shí)通過(guò)指揮調(diào)度系統(tǒng)發(fā)布聲光電預(yù)警信息，指示作業(yè)人員及時(shí)撤離，全面提升應(yīng)急預(yù)案的響應(yīng)能力，提升隧道施工的安全管理水平第三部分 5G智慧工地展望未來(lái)智慧工地四步走統(tǒng)籌推進(jìn)“五位一體”總體布局，協(xié)調(diào)推進(jìn)“四個(gè)全面”戰(zhàn)略布局，按照“鞏固、增強(qiáng)、提升、暢通”八字方針，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機(jī)遇，堅(jiān)持推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展，堅(jiān)持以人民為中心，堅(jiān)持以創(chuàng)新為第一動(dòng)力，促進(jìn)先進(jìn)信息技術(shù)與交通運(yùn)輸深度融合，以“數(shù)據(jù)鏈”為主線，構(gòu)建數(shù)字化的采集體系、網(wǎng)絡(luò)化的傳輸體系和智能化的應(yīng)用體