物聯網與5G融合将如何塑造建築業

物聯網（IoT）正在改變建築業的經營方式，使企業變得更快、更智能、更安全、更高效。

建立築技術

通過物聯網和其他支援技術，該行業已進入數字化的新階段。物聯網裝置不再隻是主要的傳感器，它們正在發展成為先進的計算機，能夠在建設項目中用于新的和苛刻的應用，例如遠端操作，補給，建築工具，裝置跟蹤，裝置服務，維修，遠端使用監視，增強現實（AR），建築資訊模型（BIM），預測性維護，進度監視，建築安全和品質監視。顯然，對帶寬的需求越來越大。鑒于物聯網在行業中的應用預計将持續增長，未來部署的成功将依賴于5G等互聯技術的創新。

盡管采用的是分散的方法，但業内的早期采用者已經在使用IoT解決方案。 目前還沒有用于全面內建業務決策支援的發達生态系統，這主要是由于缺乏能夠處理來自分布式位置的通信的快速、可靠和強大的連接配接選項。 通常，建築工地位于偏遠地區，其總部位于城市。 站點内各個利益相關者之間以及從站點辦公室到總部以及參與項目的其他合作夥伴的辦公室之間都需要進行持續的溝通。 目前，要找到一種具有成本效益，功能豐富且能夠提供多種服務的網絡是一項挑戰。

5G中最大的創新之一就是支援各種形式的建築中的物聯網使用：提供高速資料通路，解決任務關鍵性問題以及使受限裝置連接配接成為可能。在建設中，項目傳遞取決于有效的資料收集，捕獲和分析/評估，所有這些都需要可靠的連接配接。5G提供了實時資料處理的可能性，是以幾乎可以立即做出決策并迅速糾正問題。

5G最關鍵差別在于帶寬，即高達10Gbps的資料傳輸速率。 但是，根據愛立信的說法，在支援5G的世界中，大約有三種不同的方式來考慮物聯網。

1. 寬帶物聯網：實作高容量和高速資料傳輸。
2. 關鍵物聯網：适用于依賴大帶寬的關鍵任務應用。
3. 大規模物聯網：連接配接大量裝置。

大規模連接配接的目标是低複雜度的窄帶裝置，很少發送或接收小資料量，例如混凝土成熟度監測傳感器、GPS和RFID标簽。這些裝置可能處于具有挑戰性的無線電條件下，如外殼，是以需要覆寫範圍擴充能力，通常需要電池供電。此外，在物聯網中涉及的“事物”數量很大，是以它與計算機網絡有很大的不同，因為節點的數量增加了網絡的複雜性。

寬帶連接配接可為帶寬比大型物聯網裝置大得多的裝置提供大量資料傳輸，極高的資料速率和低延遲。 如果對資料速率和延遲的要求不嚴格，寬帶物聯網連接配接還可以增強每個基站的信号覆寫範圍并延長裝置電池壽命。 寬帶物聯網對于要求高資料速率和低延遲的大多數移動裝置用例至關重要，例如建築裝置遠端資訊處理，車隊管理，傳感器共享和基本安全性。

關鍵任務連接配接可實作超低延遲的通信。 它旨在以嚴格限制的低延遲來傳遞消息，即使在負載很重的蜂窩網絡中也是如此。 在物聯網生态系統中，傳感器，執行器和其他小工具取決于系統或網絡的響應能力，以使其有效工作。 這證明了高延遲意味着延遲的響應能力，随之而來的是事物無法發揮其全部功能。 一些物聯網系統被設計為在緊急情況下做出響應，而延遲的響應可能會導緻人員傷亡或财産損失，例如在自動駕駛汽車中。

施工中可能的5G用例

實時自動化：實時自動化是建築應用程式中最受歡迎的部分之一。它由自動化應用程式（例如機器人泥瓦匠、焊工和起重機）組成，這些應用程式實時利用來自傳感器的資料來觸發特定的動作。它通常用于關鍵任務應用程式，其中延遲、可用性、可靠性和安全性至關重要。

鑒于施工現場是複雜且不斷變化的環境，是以團隊可以依靠5G實時了解工地上的活動并執行遠端或自主施工操作。結合高通訊速度，這将使從事建築工作的人員幾乎可以即時通路資料密集型邊緣和雲應用程式，進而使多個使用者可以實時，遠端地進行互動。

盡管可靠性和信任度是所有物聯網應用程式的關鍵考慮因素，但它們在關鍵任務應用程式中至關重要，例如向機器人傳輸資料的可預測性。

監測，跟蹤和監視：自動駕駛車輛在建築工地上日益受到關注，結合了從各種傳感器收集和融合的資料，包括混凝土成熟度，結構健康，廢物管理，位置，天氣，GPS和IP錄影機。随着5G的到來，随着公司和城市将諸如人工智能和機器學習之類的其他技術疊加到實時資料輸出上，并徹底改變了安全高效的工作方式，這些資訊将變得必不可少。

5G對于監控各種資産的健康，位置，狀态和規格至關重要，其中包括：

• 確定操作能力、可用性、遠端或自主施工作業的現場機械。
• 站點元件可確定與項目的協調，進而對更改和更新進行實時響應。
• 提高安全性。借助5G，可以通過智能背心，頭盔和鞋子跟蹤個人的安全合規性，進而更有效地部署傳感器以提高安全性。

供應鍊優化：施工現場有很多重複性活動，尋找材料是一個持續的挑戰。 可以使用自動駕駛汽車，RFID，計算機視覺，BLE（低功耗藍牙）或其他數字工具來幫助解決此類問題。 如果材料可以按需到達，它将大大提高生産率。

對于確定一個項目的按時運作來說，關于在現場外生産的材料或各種部件的訂單狀态的實時資訊非常重要。這将使項目經理、主要施工承包商和供應商受益。

多行業預制，包括使用網絡實體輔助系統、先進的建築資訊模組化（BIM）和從設計到制造的技術，對提高品質和減少在工地上花費的時間有直接影響。這需要實時協作，5G的寬帶物聯網是一個可能的解決方案。

增強視訊服務：在視訊捕獲方面，5G還将幫助組織以低成本部署技術，以快速捕獲、組織和分析海量視訊資訊。這就減少了一些團隊甚至參觀施工現場的需要。此外，這種實時、豐富、直覺的資訊可以為業主提供保證，也可以在任何特定時刻按需提供項目的透明視圖。

無人機已經被用于拍攝4K視訊片段，而5G将實作實時視訊共享和分析。 現在，施工狀态和報告可以依靠計算機可視化的使用來了解工作并自動更新項目進度。 計算機可以處理80％的現場工程師的重複工作。 這将使知識工作者騰出更多精力來解決問題，而無需實際核實工作狀态。

另一個例子是，通過增強現實和混合現實，無論實體位置如何，都可以将主題專家直接部署到工作場所。有了BIM模型和5G功能，就可以立即使用它，并使豐富的視訊内容在工作現場或現場周圍提供更高層次的可視化。

危害和維護感測：視覺資料可以幫助我們立即識别危害并主動進行幹預，以減少事故和傷害。 視訊而非靜态圖像可以幫助簡化檢查，打孔清單，稽核，安全稽核，竣工驗收乃至合規性。5G支援可視資料。 圖像使我們反應靈敏。 在積極的情況下，資料捕獲是自動化的，可通過各種來源繼續進行，并進行實時分析。人工智能和機器學習成為您的預測分析引擎，可以在問題發生之前報告潛在的風險領域。

促進合作：随着建築項目的複雜化，我們看到合資企業的數量不斷增加。 現在，分享知識非常重要，不僅在内部，而且與同行交流也很重要。 通常，我們試圖使用相同的資源（設計，供應商和貿易夥伴）來解決相同的問題。 5G使這一過程變得更加容易。

關于5G建設的注意事項

就像任何其他新的建築技術一樣，5G必須在戰略上被采用。公司需要考慮以下幾點注意事項：

标準化：雖然5G将有助于增加資料的收集、捕獲和分析，但現在有許多組織和項目沒有圍繞項目傳遞标準化的戰略。這會降低5G的潛在效益，也會影響項目的安全、品質、完工時間和預算。

安全性：鑒于5G支援的聯網裝置數量衆多，是以對更新和遵循安全性标準的要求越來越嚴格。

為了充分發揮5G的潛力，建築業需要量身定制的實施政策。 作為一般方法，以下步驟可能會有用：

• 明确定義你想要解決的問題，并确定價值創造的驅動因素。
• 確定你正在解決一個重要的問題，即一個由引人注目的投資回報率支援的問題。
• 選擇一個可信的合作夥伴來幫助你決定要追求的生态系統、管道模式和商業模式。
• 建立内部功能以部署解決方案并保護技術支援者。
• 實施解決方案并使其功能不斷發展。在您進行實驗和學習的過程中不斷改進，直到可以擴充解決方案為止。

盡管5G仍處于早期部署階段，但在技術的開發和測試方面正在快速進步，并且标準化程序預計将在2020年随着3GPP版本16完成。

結論

說到物聯網，5G的功能打開了一個看似無限的新用例。在邊緣收集的資料可以被了解并在近實時的情況下執行。高帶寬和低延遲時間確定了比以往任何時候都能更快、更容易地收集和分析更多的資料，将更多的智能疊加到邊緣的每個裝置中。5G和物聯網的內建可以幫助AEC組織提高生産力、安全性和合規性。

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