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物联网与5G融合将如何塑造建筑业

物联网(IoT)正在改变建筑业的经营方式,使企业变得更快、更智能、更安全、更高效。

新建筑技术

通过物联网和其他支持技术,该行业已进入数字化的新阶段。物联网设备不再只是主要的传感器,它们正在发展成为先进的计算机,能够在建设项目中用于新的和苛刻的应用,例如远程操作,补给,建筑工具,设备跟踪,设备服务,维修,远程使用监视,增强现实(AR),建筑信息模型(BIM),预测性维护,进度监视,建筑安全和质量监视。显然,对带宽的需求越来越大。鉴于物联网在行业中的应用预计将持续增长,未来部署的成功将依赖于5G等互联技术的创新。

尽管采用的是分散的方法,但业内的早期采用者已经在使用IoT解决方案。 目前还没有用于全面集成业务决策支持的发达生态系统,这主要是由于缺乏能够处理来自分布式位置的通信的快速、可靠和强大的连接选项。 通常,建筑工地位于偏远地区,其总部位于城市。 站点内各个利益相关者之间以及从站点办公室到总部以及参与项目的其他合作伙伴的办公室之间都需要进行持续的沟通。 当前,要找到一种具有成本效益,功能丰富且能够提供多种服务的网络是一项挑战。

5G中最大的创新之一就是支持各种形式的建筑中的物联网使用:提供高速数据访问,解决任务关键性问题以及使受限设备连接成为可能。在建设中,项目交付取决于有效的数据收集,捕获和分析/评估,所有这些都需要可靠的连接。5G提供了实时数据处理的可能性,因此几乎可以立即做出决策并迅速纠正问题。

5G最关键区别在于带宽,即高达10Gbps的数据传输速率。 但是,根据爱立信的说法,在支持5G的世界中,大约有三种不同的方式来考虑物联网。

  1. 宽带物联网:实现高容量和高速数据传输。
  2. 关键物联网:适用于依赖大带宽的关键任务应用。
  3. 大规模物联网:连接大量设备。

大规模连接的目标是低复杂度的窄带设备,很少发送或接收小数据量,例如混凝土成熟度监测传感器、GPS和RFID标签。这些设备可能处于具有挑战性的无线电条件下,如外壳,因此需要覆盖范围扩展能力,通常需要电池供电。此外,在物联网中涉及的“事物”数量很大,因此它与计算机网络有很大的不同,因为节点的数量增加了网络的复杂性。

宽带连接可为带宽比大型物联网设备大得多的设备提供大量数据传输,极高的数据速率和低延迟。 如果对数据速率和延迟的要求不严格,宽带物联网连接还可以增强每个基站的信号覆盖范围并延长设备电池寿命。 宽带物联网对于要求高数据速率和低延迟的大多数移动设备用例至关重要,例如建筑设备远程信息处理,车队管理,传感器共享和基本安全性。

关键任务连接可实现超低延迟的通信。 它旨在以严格限制的低延迟来传递消息,即使在负载很重的蜂窝网络中也是如此。 在物联网生态系统中,传感器,执行器和其他小工具取决于系统或网络的响应能力,以使其有效工作。 这证明了高延迟意味着延迟的响应能力,随之而来的是事物无法发挥其全部功能。 一些物联网系统被设计为在紧急情况下做出响应,而延迟的响应可能会导致人员伤亡或财产损失,例如在自动驾驶汽车中。

施工中可能的5G用例

实时自动化:实时自动化是建筑应用程序中最受欢迎的部分之一。它由自动化应用程序(例如机器人泥瓦匠、焊工和起重机)组成,这些应用程序实时利用来自传感器的数据来触发特定的动作。它通常用于关键任务应用程序,其中延迟、可用性、可靠性和安全性至关重要。

鉴于施工现场是复杂且不断变化的环境,因此团队可以依靠5G实时了解工地上的活动并执行远程或自主施工操作。结合高通讯速度,这将使从事建筑工作的人员几乎可以即时访问数据密集型边缘和云应用程序,从而使多个用户可以实时,远程地进行交互。

尽管可靠性和信任度是所有物联网应用程序的关键考虑因素,但它们在关键任务应用程序中至关重要,例如向机器人传输数据的可预测性。

监测,跟踪和监视:自动驾驶车辆在建筑工地上日益受到关注,结合了从各种传感器收集和融合的数据,包括混凝土成熟度,结构健康,废物管理,位置,天气,GPS和IP摄像机。随着5G的到来,随着公司和城市将诸如人工智能和机器学习之类的其他技术叠加到实时数据输出上,并彻底改变了安全高效的工作方式,这些信息将变得必不可少。

5G对于监控各种资产的健康,位置,状态和规格至关重要,其中包括:

  • 确保操作能力、可用性、远程或自主施工作业的现场机械。
  • 站点组件可确保与项目的协调,从而对更改和更新进行实时响应。
  • 提高安全性。借助5G,可以通过智能背心,头盔和鞋子跟踪个人的安全合规性,从而更有效地部署传感器以提高安全性。

供应链优化:施工现场有很多重复性活动,寻找材料是一个持续的挑战。 可以使用自动驾驶汽车,RFID,计算机视觉,BLE(低功耗蓝牙)或其他数字工具来帮助解决此类问题。 如果材料可以按需到达,它将大大提高生产率。

对于确保一个项目的按时运行来说,关于在现场外生产的材料或各种部件的订单状态的实时信息非常重要。这将使项目经理、主要施工承包商和供应商受益。

多行业预制,包括使用网络物理辅助系统、先进的建筑信息建模(BIM)和从设计到制造的技术,对提高质量和减少在工地上花费的时间有直接影响。这需要实时协作,5G的宽带物联网是一个可能的解决方案。

增强视频服务:在视频捕获方面,5G还将帮助组织以低成本部署技术,以快速捕获、组织和分析海量视频信息。这就减少了一些团队甚至参观施工现场的需要。此外,这种实时、丰富、直观的信息可以为业主提供保证,也可以在任何特定时刻按需提供项目的透明视图。

无人机已经被用于拍摄4K视频片段,而5G将实现实时视频共享和分析。 现在,施工状态和报告可以依靠计算机可视化的使用来理解工作并自动更新项目进度。 计算机可以处理80%的现场工程师的重复工作。 这将使知识工作者腾出更多精力来解决问题,而无需实际核实工作状态。

另一个例子是,通过增强现实和混合现实,无论物理位置如何,都可以将主题专家直接部署到工作场所。有了BIM模型和5G功能,就可以立即使用它,并使丰富的视频内容在工作现场或现场周围提供更高层次的可视化。

危害和维护感测:视觉数据可以帮助我们立即识别危害并主动进行干预,以减少事故和伤害。 视频而非静态图像可以帮助简化检查,打孔清单,审核,安全审核,竣工验收乃至合规性。5G支持可视数据。 图像使我们反应灵敏。 在积极的情况下,数据捕获是自动化的,可通过各种来源继续进行,并进行实时分析。人工智能和机器学习成为您的预测分析引擎,可以在问题发生之前报告潜在的风险领域。

促进合作:随着建筑项目的复杂化,我们看到合资企业的数量不断增加。 现在,分享知识非常重要,不仅在内部,而且与同行交流也很重要。 通常,我们试图使用相同的资源(设计,供应商和贸易伙伴)来解决相同的问题。 5G使这一过程变得更加容易。

关于5G建设的注意事项

就像任何其他新的建筑技术一样,5G必须在战略上被采用。公司需要考虑以下几点注意事项:

标准化:虽然5G将有助于增加数据的收集、捕获和分析,但现在有许多组织和项目没有围绕项目交付标准化的战略。这会降低5G的潜在效益,也会影响项目的安全、质量、完工时间和预算。

安全性:鉴于5G支持的联网设备数量众多,因此对更新和遵循安全性标准的要求越来越严格。

为了充分发挥5G的潜力,建筑业需要量身定制的实施策略。 作为一般方法,以下步骤可能会有用:

  • 明确定义你想要解决的问题,并确定价值创造的驱动因素。
  • 确保你正在解决一个重要的问题,即一个由引人注目的投资回报率支持的问题。
  • 选择一个可信的合作伙伴来帮助你决定要追求的生态系统、渠道模式和商业模式。
  • 建立内部功能以部署解决方案并保护技术支持者。
  • 实施解决方案并使其功能不断发展。在您进行实验和学习的过程中不断改进,直到可以扩展解决方案为止。

尽管5G仍处于早期部署阶段,但在技术的开发和测试方面正在快速进步,并且标准化进程预计将在2020年随着3GPP版本16完成。

结论

说到物联网,5G的功能打开了一个看似无限的新用例。在边缘收集的数据可以被理解并在近实时的情况下执行。高带宽和低延迟时间确保了比以往任何时候都能更快、更容易地收集和分析更多的数据,将更多的智能叠加到边缘的每个设备中。5G和物联网的集成可以帮助AEC组织提高生产力、安全性和合规性。

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