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)勢低時延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、無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，導(dǎo)致智慧工地?zé)o法實現(xiàn)真正升級；承載大量新技術(shù)的“新型智慧工地”發(fā)展，亟需穩(wěn)定可靠低時延、易部署的連通網(wǎng)絡(luò)。大帶寬廣連接

滿足傳輸實時性要求承載多元數(shù)據(jù)回傳增強移動寬帶（eMBB）支持大量智能設(shè)備連接超高可靠、低時延通信（uRLLC） 海量機器類通信（mMTC）5G賦能智慧工地應(yīng)用場景的時代已到來高清監(jiān)控視頻回傳建造場景的實時感知BIM+AI輔助施工特種設(shè)備遠程監(jiān)控AI分析結(jié)果及時反饋移動巡檢實時回傳傳感設(shè)備聯(lián)動機器人作業(yè)數(shù)字化裝備遠程操控特色應(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)計專屬的5G網(wǎng)絡(luò)及局域網(wǎng)絡(luò)進行覆蓋實用化AI+IOT通過AI+IOT實現(xiàn)即時數(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)云端存儲數(shù)據(jù)實現(xiàn)云端存儲方便溯源56多層級協(xié)同管理多終端實協(xié)同結(jié)合遠程服務(wù)打造智慧工地新理念多元設(shè)備接入基于5G，移動場景下海量設(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)實時化可視化多元化智能化便捷化實施手段以“5G+先進感知+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)字化裝備的遠程操控工業(yè)機器人應(yīng)用5G智慧工地的定位安全智能經(jīng)濟高效通過BIM、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用和先進感知等新技術(shù)的綜合應(yīng)用：讓施工現(xiàn)場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)場作業(yè)人員的工作效率。通過“5G智慧工地”的應(yīng)用，提升對施工重大隱患的監(jiān)控能力；提升對重大危險因素的監(jiān)測能力；提升應(yīng)急預(yù)案的相響應(yīng)能力實現(xiàn)數(shù)字底座深化工程管理五大要素：人、機、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，提供運營商級別網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。讓企業(yè)自主智慧工地平臺穩(wěn)定運行、暢通無阻。目前工地網(wǎng)絡(luò)環(huán)境普遍較差，根據(jù)工地現(xiàn)場需求定制5G網(wǎng)絡(luò)部署方案，實現(xiàn)高空、地下全方位網(wǎng)絡(luò)覆蓋；實現(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時數(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，以點覆蓋的方式解決了地上和地下通訊的難題。實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)全覆蓋洞內(nèi)信號全覆蓋遠程作業(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，且施工進度慢。維護難：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時需要逐段對光纜進行檢查，檢修維護難度大。組網(wǎng)繁瑣：網(wǎng)絡(luò)部署需要大量的設(shè)備、后期調(diào)整升級難度大。2.

5G

CPE組網(wǎng)便捷：可以根據(jù)實時需求攜帶及應(yīng)用。例如：山區(qū)信號覆蓋不到的隧道、指揮場所的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。靈活：滿足特殊場景及地形下的網(wǎng)絡(luò)需求，搭配組合靈活，無網(wǎng)絡(luò)死角。簡單易布局：簡化應(yīng)用場景下的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、部署和后期調(diào)整，并且極大簡化網(wǎng)絡(luò)維護的工作。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)拓撲5G

CPE的優(yōu)勢功能模塊二：5G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)具有實時存儲、回放、檢索、查詢功能，值班人員可時時關(guān)注洞內(nèi)外施工情況，從而達到隨時隨地（可實現(xiàn)手機遠程訪問）及時準(zhǔn)確地對其進行監(jiān)管，為隧道安全施工保駕護航。功能模塊二：5G高清視頻監(jiān)控靈活部署、快捷實施。洞內(nèi)視頻監(jiān)控點一般選擇二襯臺車和防水臺車上安裝攝像頭，二襯臺車上攝像頭主要監(jiān)控進入該區(qū)域人員，防水臺車上攝像頭主要監(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，同時方便臺車移動后調(diào)整攝像頭利用5G將視頻實時傳送到智慧工地平臺。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別采集人員進出信息，不需要人工刷卡，只需人員和以往一樣正常進出隧道即可，系統(tǒng)對所有進入隧道施工人員進行實名管理，施工人員通過人員人臉識別后，人行通道開門，施工人員方能進出通道，同時系統(tǒng)將自動記錄人員姓名、工種、進入時間及人員數(shù)量。門禁管理軟件通過統(tǒng)計后實時同步利用5G將人員出入情況實時傳送到智慧工地平臺。功能模塊四：隧道門禁系統(tǒng)-車行門禁該系統(tǒng)實行人走人道，車行車道，互不相擾，行人與車輛通道完全隔離，實現(xiàn)人車分流，進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。人車分流及門禁系統(tǒng)的建立，有效提升了現(xiàn)場管理效率和品質(zhì)，對隧道洞內(nèi)施工安全提供了有力保障。車輛通過分流后也便于進出車輛統(tǒng)計，并同步顯示到LED顯示屏上，實現(xiàn)對洞內(nèi)車輛具體數(shù)量實時掌控。利用5G將車輛出入情況實時傳送到智慧工地平臺。功能模塊五：UWB人員定位系統(tǒng)該系統(tǒng)通過定位基站感應(yīng)到人員定位卡，通過定位基站上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器，然后經(jīng)過軟件分析處理后，系統(tǒng)采用地圖的形式實時顯示洞內(nèi)人員所處的位置情況，對洞內(nèi)人員分布情況做到實時掌握，對施工人員進行實時位置跟蹤管理，了解施工人員在洞內(nèi)的位置軌跡。該系統(tǒng)可實現(xiàn)地圖實時位置顯示，快速人員檢索，報表管理，人員定位統(tǒng)計，歷史數(shù)據(jù)回放，可設(shè)置危險區(qū)域和禁止區(qū)域報警等功能。對人員實時監(jiān)督管理(可實時查看人員位置、人員數(shù)量、人員信息、人員運動利用5G將定位信息實時傳送到智慧工地平臺。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)域定位無精度0-100米≤1年模擬定位強低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)生一個時間間隔極短（小于nS）的脈沖，因此也稱做脈沖無線電（Impulse

Radio，

IR），便可通過天線進行發(fā)送。需要傳送信息可以通過改變脈沖的幅度、時間、相位進行加載，進而實現(xiàn)信息傳輸。在隧道定位中用到的UWB遵循802.15.4a標(biāo)準(zhǔn)，在測距的時候，采用ToF(Time

ofFlight)的方式，計算

A、B兩點電磁波飛行的時間，通過時間計算出兩點之間的距離。功能模塊六：氣體檢測系統(tǒng)根據(jù)隧道有害氣體的、二氧化碳(CO2)

作為主要監(jiān)測對象，而把一些含量低、濃度小的有害氣體作為輔助監(jiān)控對象。利用5G將氣體情況實時傳送到智慧工地平臺。氣體檢測系統(tǒng)安裝示意圖二合一氣體檢測（氣體任意組合）四合一氣體檢測（含風(fēng)速、溫濕度）氣體檢測防爆接線箱XX高速隧道自動化監(jiān)測技術(shù)方案功能模塊七：隧道自動化監(jiān)測系統(tǒng)1）采用激光位移計進行結(jié)構(gòu)位移自動監(jiān)測。激光位移計具備數(shù)據(jù)自動采集、自動傳輸。配備具有數(shù)據(jù)處理分析、預(yù)警軟件平臺。XX高速隧道自動化監(jiān)測技術(shù)方案拱頂沉降監(jiān)測--基于直角三角形測高原理的隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)沉降位移自動監(jiān)測，現(xiàn)場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，通過實時獲取斜距與傾角獲取拱頂沉降。測點布置測量原理XX高速隧道自動化監(jiān)測技術(shù)方案周邊收斂--采用邊墻水平安裝激光器，通過對測的方式獲得水平收斂為防止爆破損傷，激光測距儀通過暗裝的方式實現(xiàn)。激光器暗裝方式現(xiàn)場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，用于實時顯示隧道內(nèi)施工人員的統(tǒng)計信息、施工工序、安全公告及洞內(nèi)各參數(shù)信息；能充分體現(xiàn)隧道施工項目部管理上的施工信息透明化、信息實時性。利用5G將施工現(xiàn)場信息實時投放到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、圍巖監(jiān)測、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)度人員及時通過指揮調(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智慧工地展望未來智慧工地四步走統(tǒng)籌推進“五位一體”總體布局，協(xié)調(diào)推進“四個全面”戰(zhàn)略布局，按照“鞏固、增強、提升、暢通”八字方針，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機遇，堅持推動高質(zhì)量發(fā)展，堅持以人民為中心，堅持以創(chuàng)新為第一動力，促進先進信息技術(shù)與交通運輸深度融合，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