智能建造理论与实践 课件 3.9节 5G时代下的智能建造

第三章智能建造平台体系3.95G时代下的智能建造5G时代建筑业未来发展趋势建筑业作为国民经济重要支柱产业也随之开始进行数字化转型升级。但是由于施工环境复杂、露天作业多、人员流动性大等建筑业自身特点，安全事故仍频繁发生5G凭借其高速率、大带宽、低时延、高可靠等特性应用于建筑业各业务场景，必将会大大降低施工现场安全事故的发生;

5G推动整个建筑施工过程智能化、无人化5G技术与建筑业数字化转型深度融合，将对建筑行业产生深远的影响，为建筑行业未来发展带来新的发展趋势3.95G时代下的智能建造施工现场5G网络的大规模组网结合物联网、移动互联网等技术更好地实现万物互联，更高质量地在工地现场收集建造过程信息。再结合BIM技术将建造阶段产生的实际数据与进度、成本计划在数字实体做关联，实现现实世界与数字世界的实时对照5G时代施工现场5G网络大规模组网示意图3.95G时代下的智能建造施工现场多传感器融合的智能感知建筑业的数字化转型，首先要实现建筑物数据以及管理行为与结果的“数据化”，而实现“数据化”的前提是要先获取精确的数据“数据化”将5G技术与物联网技术深度融合，可以把所有的物品通过信息传感设备，按约定的协议，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理深度融合使用物联网实时立体视觉技术跟踪现场人员精确位置和行动轨迹；结合危险源监控提醒人员与危险区域保持足够安全距离；通过位置精确统计可优化各项工作流程各类应用3.95G时代下的智能建造施工现场与BIM模型的数字孪生基于对工程项目的智能感知，实现数据的采集与处理，将实时采集的数据与BIM模型进行挂接，形成数字模型与真实场景的关联，实现数字模型与实际工程数据的实时交互，通过数字模型为数据载体最终实现数字化管理“5G技术:低延时、高带宽、稳定性解决网络问题，更好实现项目现场与BIM模型实时交互的数字孪生场景;数字孪生:解决工艺工法标准化的落地问题，可以将带有工地现场实时数据的BIM模型与工地实际工作面进行虚实场景交互“3.95G时代下的智能建造工程项目的多方协同工程现场环境相对复杂，人员、材料、机械设备间的协作情况非常普遍，在项目的作业过程中涉及很多协同的场景，其中主要以人人协同、人机协同和机械间的协同为主通过对工地现场的智能感知，并将实时数据和

BIM模型关联，实现生产过程中的数据共享与协同。项目部各部门间数据协同、公司与项目部之间数据协同、各参建方之间数据协同基于异构网络的分布式云、边、端协同计算环境，CPU、GPU等分散各种传感器中，通过5G无线网络和线缆等连接形成了一个可伸缩的、众多异构计算节点和海量存储的虚拟超级计算机5G网络环境实现作业过程中的要素协同5G网络环境实现生产过程中的数据协同5G网络环境实现云边端的技术协同3.95G时代下的智能建造推进新时代的建筑行业治理模式建筑业的各个参与方以建立美好的生活和工作环境为宗旨，以区块链、大数据、人工智能技术建立数字化的新时代行业共同治理模式在5G时代，结合物联网、大数据、AI和区块链等技术的数字化系统，可以安全可靠地解决海量数据的权属问题，数据流转过程全程透明可控5G技术的全面利用，为建筑业的数字化发展提供了机遇。内在需求和外在动力驱动着建筑业向集成统一管理、高效协同工作以及自动化和智能化3.95G时代下的智能建造5G技术场景支撑智能制造5G下的智能建造：智能工厂自动化新模式1物联网5云化机器人3物流追踪4工业AR随着工厂智能化转型的推进，物联网作为连接人、机器和设备的关键支撑技术正受到企业的高度关注这是制造工厂中最基础的应用，核心是闭环控制系统。5G可提供极低时延长、高可靠、海量连接的网络，使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能5G网络是云化机器人理想的通信网络，是使能云化机器人的关键从仓库管理到物流配送均需要广覆盖、深覆盖、低功耗、大连接、低成本的连接技术为快速满足新任务和生产活动的需求，增强现实AR将发挥很关键作用，在智能制造过程中可用于如下场景：如：监控流程和生产流程2工业自动化控制3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——5G基础研发测试分为三个阶段15G关联技术试验35G系统验证25G技术方案验证我国于2016年1月启动了5G技术试验，为保证实验工作的顺利开展，IMT-2020（5G）推进组在北京怀柔规划建设了30个站的5G外场在5G第二阶段试验完成之后，第三阶段试验于2017年年底或2018年年初启动5G第一个标准版本于2018年6月完成，完整版本于2019年9月完成，并在2020年实现大规模商用3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望Ⅰ.助推柔性制造，实现个性化生产Ⅱ.工厂维护模式全面升级Ⅲ.工业机器人加入“管理层”Ⅳ.按需分配资源3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——助推柔性制造，实现个性化生产A一方面，在企业工厂内，柔性生产对工业机器人的灵活移动性和差异化业务处理能力有很高要求。5G利用其自身无可比拟的独特优势，助力柔性化生产的大规模普及。B另一方面，5G可构建连接工厂内外的人和机器为中心的全方位信息生态系统，最终使任何人和物在任何时间、任何地点都能实现彼此信息共享。国际生产工厂研究协会的定义为：柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。柔性生产的到来，催生了对新技术的需求。3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——工厂维护模式全面升级智能工厂维护工作大型企业的生产场景中，经常涉及跨工厂、跨地域设备维护，远程问题定位等场景。5G技术可以提升运行、维护效率，降低成本5G带来的不仅是万物互联，还有万物信息交互，使得未来智能工厂的维护工作突破工厂边界复杂场景处理5G技术使得人和工业机器人在处理更复杂场景时也能游刃有余。如在需要多人协作修复的情况下，即使相隔了几大洲的不同专家也可以各自通过VR和远程触觉感知设备，第一时间“聚集”在故障现场3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——工业机器人加入“管理层”在未来智能工厂生产的环节中涉及物流、上料、仓储等方案判断和决策；大量工业级数据通过5G网络收集起来，庞大的数据库开始形成，工业机器人结合云计算的超级计算能力进行自主学习和精确判断，给出最佳解决方案方案判断和决策通过信息计算和精确判断，进行生产协调和生产决策，只需要少数人承担工厂的运行监测和高级管理工作。机器人成为人的高级助手，替代人完成人难以完成的工作，人和机器人在工厂中得以共生。机器人成为中、基层管理人员3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——按需分配资源首先，利用网络切片技术保证按需分配网络资源，以满足不同制造场景下对网络的要求其次，5G能够优化网络连接，采取本地流量分流，以满足低延迟的要求此外，采用分布式云计算技术，以灵活的方式在本地数据中心或集中数据中心部署基于NFV技术的工业应用和关键网络功能。3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——按需分配资源首先，利用网络切片技术保证按需分配网络资源，以满足不同制造场景下对网络的要求不同应用对时延、移动性、网络覆盖、连接密度和连接成本有不同需求，对5G网络的灵活配置尤其是对网络资源的合理快速分配及再分配提出了更严苛的要求作为5G网络最重要的特性，基于多种新技术组合的端到端的网络切片能力，可以将所需的网络资源灵活动态地在全网中面向不同的需求进行分配及能力释放在创建网络切片的过程中，需要调度基础设施中的资源，包括接入资源、传输资源和云资源等。而各个基础设施资源也都有各自的管理功能。通过网络切片管理，根据客户不同的需求，为客户提供共享的或者隔离的基础设施资源。3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——按需分配资源其次，5G能够优化网络连接，采取本地流量分流，以满足低延迟的要求每个切片针对业务需求的优化，不仅体现在网络功能特性的不同，还体现在灵活的部署方案上切片内部的网络功能模块部署非常灵活，可按照业务需求分别部署在多个分布式数据中心原型中的关键事务切片为保证事务处理的实时性，对时延要求很高，将用户数据面功能模块部署在靠近终端用户的本地数据中心，尽可能地降低时延控制和响应模块部署网络优化3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望——按需分配资源此外，采用分布式云计算技术，以灵活的方式在本地数据中心或集中数据中心部署基于NFV（NetworkFunctionVirtualization，意为：网络功能虚拟化）技术的工业应用和关键网络功能。5G网络的高带宽和低时延特性，使智能处理能力通过迁移到云端而大幅提升，为提升智能化水平铺平了道路。3.95G时代下的智能建造5G时代智慧工地前景展望