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浅析通信网络技术与智慧工地网络层建设

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：张贞湖陈溟民李金明张锦徐旭

[导读] 摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的各行各业的发展也有了改善。

        中建八局第一建设有限公司山东济南 250000
        摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的各行各业的发展也有了改善。针对建筑业生产效率较低、管理形式粗放、安全生产隐患多、安全生产事故频发等问题,许多行业专家都将“智慧工地”作为一种系统化的创新解决方案加以研究和探索。同时,《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中提出:“‘十三五’时期,全面提高建筑业信息化水平,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。”虽然各地实施的程度进展有所不同,但建设智慧工地已逐渐成为建筑施工中的必选项,成为行业发展的趋势。
        关键词：通信网络技术；智慧工地；网络层建设
        1常用的通信网络技术介绍
        1.1光纤传输技术
        光纤传输技术是一种目前最常用的成熟的有线传输技术,由于其具有传输信息量大、速度快(100Gbps)、远距离传输损耗低、数据保密性强和抗干扰能力强等特点,因此得到了各行业的广泛应用,但也存在布线困难、施工周期长、后期扩展维护不方便、无法支持移动通信等问题。
        1.24G技术
        第四代移动电话行动通信标准(The4thGenerationmobilecommunicationtechnology,4G)技术通信速度快(下行最高可达约100Mbps,上行最高可达约50Mbps)、移动性好,相对于第三代移动电话行动通信标准(The3rdGenerationmobilecommunicationtechnology,3G)网络大大的提高了小区的容量,同时将网络延迟大大降低:内部单向传输时延低于5ms,控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。4G技术是目前运营商移动通信的主流技术,信号已覆盖了全国的绝大部分区域,可为各类信息提供通信传输服务,但在部分区域存在传输容量受限、信号盲区、不易扩容等问题。
        1.35G技术
        5G技术速度更快(最高理论传输速度可达每秒数十Gbps),比现行4G网络的传输速度快数百倍,整部超高清画质电影可在1s之内下载完成;超大带宽,5G使用毫米波主要工作在6GHz以上的频段,以28GHz频段为例,其可用频谱带宽达到了1GHz,而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则为2GHz;超低延时与高可靠性,在3G网络中,时延约为100ms,4G网络的时延为20～30ms,而5G网络的端到端时延可缩短到1ms,足以应用于汽车自动驾驶功能、工业制造等领域;可以容纳海量的终端用户,实现万物互联,5G网络将提供1000亿的连接数量,可以提供人与人、人与物、物与物的随时随地的接入,实现真正意义上的万物互联。5G技术三个典型的应用场景是增强型移动宽带(eMBB)、超高可靠与低时延通信(URLLC)与大规模机器类通信(mMTC),为智慧城市、企业专网提供更好的通信服务,是移动通信未来的主要技术,目前处于试商用阶段,尚未大规模覆盖和应用。5G技术最大的缺点就是传输距离很短、穿透力差、衰减大,需要通过增加基站密度来满足覆盖的要求。
        2通信网络技术与智慧工地网络层建设优化
        2.1推进智慧工地建设的措施
        智慧工地是围绕项目全生命周期建立的一整套的信息化系统和设施，不是单纯的技术的组合应用和数据的罗列排序。经研究可知建设智慧工地仍存在许多问题，为了建立一套科学有效的施工现场管理体系，推进智慧工地的建设，应从政府、企业、软件本身以及社会先进技术的发展等多方面入手。对于软件本身来说，应加强提高软件的质量，减少管理盲区的存在，使得管理的效果更加接近我们想要的目标。企业应选择自身所需要的软件，充分发挥软件的自身作用，充分挖掘数据，分析和处理数据，从而达到将施工现场管理高效的目的。

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另外对于企业来说要充分使用各种资源，包括人力资源，大力引进高层次技术人员，培训员工学习新的技术，例如学习BIM建模技术等。现代信息技术快速发展，但是在建设智慧工地时还存在许多不足之处，例如上述问题中硬件设施不完善，施工现场在偏僻地区时网络状况不好，导致软件在运行的时候遇到一些问题，这一点需要加以完善。建设智慧工地是未来建筑行业不可避免的趋势，尽管建设智慧工地存在很多困难，但是不管对于施工过程还是工程项目全生命周期来说都是至关重要的，对于参与各方来说都应致力于解决困难，大力建设智慧工地。
        2.2专项监测系统
        专项监测系统主要针对施工现场重要部位进行监控和管理，其功能和应用主要包括以下几个方面：
        （1）塔吊安全监测
        在大臂前端安装高清夜用摄像头实现吊钩可视化，自动追踪吊钩的运行轨迹、球机可自动变焦保障画面的清晰度。工作人员根据司机室中吊钩运行画面进行操作，避免盲区作业。
        （2）升降机安全监控
        本模块由升降机主控、编码器、质量与倾角传感器、摄像头组成，通过前端设备采集的数据，可实现司机身份识别、超载和超员报警、楼层和速度等重要参数检测、远程锁车等功能。
        （3）高支模监测
        本模块由前端采集器、智能采集仪和监控软件组成，通过前端传感器对模板沉降、支架变形和立杆轴力等进行实时监测，实现超限预警、危险报警等功能。
        （4）深基坑监测
        深基坑监测选取液位、沉降等指标，监测深基坑的水位状态;选取监测基坑顶部的水平位移、竖向位移及基坑深层的水平位移，监测基坑状态。
        3.3智慧工地网络层通信网络建设分析
        智慧工地的网络层通信网络应该能为工地相关的人和物实现互联互通提供传输通道,在智慧工地需要传输的信息中,安全生产视频监控信息传输需要高速率的网络、施工人员出入门禁及身份信息传输需要低时延高速可靠的网络,人员物资位置信息需要低时延低速可靠的网络,扬尘信息、噪音信息主要是需要低速可靠的网络。根据工地主要信息的特点,从技术实现角度分析,光纤传输+白频谱超级WiFi技术+LoRa技术组网模式是目前智慧工地网络层建设的首选,光纤传输网络可以为工地与外部的连接提供高速稳定大容量的通道,白频谱超级WiFi网络可以在不受地域限制不用布线的情况下灵活部署,轻松覆盖整个工地,为视频监控、施工人员出入门禁及身份信息传输提供高速可靠的通道,LoRa网络可以在需要的地方进行部署,独立组网,为人员物资位置信息、扬尘信息、噪音信息传输提供低速可靠的通道;从实际应用角度分析,在可以与广电合作的情况下,采用光纤传输+白频谱超级WiFi技术+LoRa技术组网模式,在无法与广电合作且运营商移动网络未能覆盖的场景,采用光纤传输+2.4G/5GHzWiFi技术,但需要使用大量的网桥中继克服2.4G/5GHzWiFi技术传输距离短的缺点,在无法与广电合作但运营商移动网络已覆盖的场景,可以采用光纤传输+4G技术+NB-IoT技术组网模式,但信息传输的大小受到运营商网络部署的限制,可能无法完全满足工地需求。
        结语
        建筑行业是我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一，在改善居住条件、完善基础设施、吸纳劳动力就业、推动经济增长等方面发挥着重要作用。建筑业未来的发展要求是节能环保、过程安全、精益建造、质量保证；以节能为原则，以信息化结合工业化为基础打造一种新型的建造模式将成为整个行业的发展趋势，通过建设智慧工地，将会在施工现场打造一套系统有效的管理系统，对工程的建设实现精细化、可视化、参数化、有效化的管理。我们应积极利用科学技术，建设智慧工地，为中国建筑行业的转型升级和持续健康发展做出贡献。
        参考文献
        [1]宋丙坤，谭春波.基于异构数据融合的智慧工地移动化解决方案[J].信息通信，2018（3）：83-85.