5G技术助力高速公路安全智能建造

5G技术助力高速公路安全智能建造目 录5G技术优势基于5G的隧道智慧工地5G智慧工地的展望第一部分

5G技术优势低时延5G高度契合新型智慧工地发展新要求由于工地环境复杂多变，有线网络部署繁杂、无线网络不稳定，导致智慧工地无法实现真正升级；承载大量新技术的“新型智慧工地”发展，亟需稳定可靠低时延、易部署的连通网络。大带宽广连接

满足传输实时性要求承载多元数据回传增强移动宽带（eMBB）支持大量智能设备连接超高可靠、低时延通信（uRLLC） 海量机器类通信（mMTC）5G赋能智慧工地应用场景的时代已到来高清监控视频回传建造场景的实时感知BIM+AI辅助施工特种设备远程监控AI分析结果及时反馈移动巡检实时回传传感设备联动机器人作业数字化装备远程操控特色应用5G+AI+IoT等新技术与交通基础设施建设融合碰撞，激发智慧工地新模式、新理念、新应用。1432定制专属网络因地制宜的设计专属的5G网络及局域网络进行覆盖实用化AI+IOT通过AI+IOT实现即时数据分析提升预警能力功能按需配置根据监管需要配置相关模块数据云端存储数据实现云端存储方便溯源56多层级协同管理多终端实协同结合远程服务打造智慧工地新理念多元设备接入基于5G，移动场景下海量设备连接特性，可适配多种硬件设备5G智慧工地的架构基于5G的先进感知能力建设目标基于AI的智能控制能力5G智慧工地架构实时化可视化多元化智能化便捷化实施手段以“5G+先进感知+AI”为核心打造5G智慧工地智能建造智慧隧道+智慧桥梁+智慧路面作业现场数字化管理基于BIM+GIS的建设管理建设管理AI智慧大脑数字化装备的远程操控工业机器人应用5G智慧工地的定位安全智能经济高效通过BIM、云计算、大数据、物联网、移动应用和先进感知等新技术的综合应用：让施工现场感知更透彻互通互联更全面智能化更深入大大提升现场作业人员的工作效率。通过“5G智慧工地”的应用，提升对施工重大隐患的监控能力；提升对重大危险因素的监测能力；提升应急预案的相响应能力实现数字底座深化工程管理五大要素：人、机、料、法、环智能引擎应用集成第二部分 基于5G的隧道智慧工地功能模块一：定制化5G网络定制化5G通信解决方案+定制一体化服务建设5G信息高速公路，提供运营商级别网络服务。让企业自主智慧工地平台稳定运行、畅通无阻。目前工地网络环境普遍较差，根据工地现场需求定制5G网络部署方案，实现高空、地下全方位网络覆盖；实现工地5G网络最高速率954Mbps，平均速率700Mbps，支持全部高清广角摄像头的实时数据传输。隧道作业面5G基站隧道智慧信息岛网络覆盖设置小型基站，以点覆盖的方式解决了地上和地下通讯的难题。实现通信网络全覆盖洞内信号全覆盖远程作业指导在线智慧图纸预览在线BIMAR1.

传统光缆组网传统光缆

的不足布设复杂：工程量大，需要大量的人工和材料，且施工进度慢。维护难：当网络发生故障时需要逐段对光缆进行检查，检修维护难度大。组网繁琐：网络部署需要大量的设备、后期调整升级难度大。2.

5G

CPE组网便捷：可以根据实时需求携带及应用。例如：山区信号覆盖不到的隧道、指挥场所的网络覆盖。灵活：满足特殊场景及地形下的网络需求，搭配组合灵活，无网络死角。简单易布局：简化应用场景下的网络组网、部署和后期调整，并且极大简化网络维护的工作。建设成本低：相比于传统的光缆工程量大，CPE不需要大量铺设光缆传输设备。山区隧道CPE组网拓扑5G

CPE的优势功能模块二：5G高清视频监控视频监控系统包括前端视频采集设备、通讯传输设备，以及后端的视频处理服务器。该系统具有实时存储、回放、检索、查询功能，值班人员可时时关注洞内外施工情况，从而达到随时随地（可实现手机远程访问）及时准确地对其进行监管，为隧道安全施工保驾护航。功能模块二：5G高清视频监控灵活部署、快捷实施。洞内视频监控点一般选择二衬台车和防水台车上安装摄像头，二衬台车上摄像头主要监控进入该区域人员，防水台车上摄像头主要监控开挖面的情况。一般选择防爆球形摄像头，以防止洞内爆破损毁设备，同时方便台车移动后调整摄像头利用5G将视频实时传送到智慧工地平台。掌子面二衬洞口功能模块三：隧道门禁系统-人行门禁该采用人脸识别采集人员进出信息，不需要人工刷卡，只需人员和以往一样正常进出隧道即可，系统对所有进入隧道施工人员进行实名管理，施工人员通过人员人脸识别后，人行通道开门，施工人员方能进出通道，同时系统将自动记录人员姓名、工种、进入时间及人员数量。门禁管理软件通过统计后实时同步利用5G将人员出入情况实时传送到智慧工地平台。功能模块四：隧道门禁系统-车行门禁该系统实行人走人道，车行车道，互不相扰，行人与车辆通道完全隔离，实现人车分流，进洞车辆和人员一目了然，洞口管理井然有序，安全保障品质升级。人车分流及门禁系统的建立，有效提升了现场管理效率和品质，对隧道洞内施工安全提供了有力保障。车辆通过分流后也便于进出车辆统计，并同步显示到LED显示屏上，实现对洞内车辆具体数量实时掌控。利用5G将车辆出入情况实时传送到智慧工地平台。功能模块五：UWB人员定位系统该系统通过定位基站感应到人员定位卡，通过定位基站上传到监控中心服务器，然后经过软件分析处理后，系统采用地图的形式实时显示洞内人员所处的位置情况，对洞内人员分布情况做到实时掌握，对施工人员进行实时位置跟踪管理，了解施工人员在洞内的位置轨迹。该系统可实现地图实时位置显示，快速人员检索，报表管理，人员定位统计，历史数据回放，可设置危险区域和禁止区域报警等功能。对人员实时监督管理(可实时查看人员位置、人员数量、人员信息、人员运动利用5G将定位信息实时传送到智慧工地平台。定位方式定位精度覆盖能力（可视）续航能力定位维度抗干扰建设成本区域定位无精度0-100米≤1年模拟定位强低Zigbee定位3-5米800米-1000米≤15天一维或模拟二维一般较低UBW定位0.1-0.5米80-130米≤25天一维、二维、三维强高UWB又叫超宽带（Ultra-Wideband,

UWB）技术，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间间隔极短（小于nS）的脉冲，因此也称做脉冲无线电（Impulse

Radio，

IR），便可通过天线进行发送。需要传送信息可以通过改变脉冲的幅度、时间、相位进行加载，进而实现信息传输。在隧道定位中用到的UWB遵循802.15.4a标准，在测距的时候，采用ToF(Time

ofFlight)的方式，计算

A、B两点电磁波飞行的时间，通过时间计算出两点之间的距离。功能模块六：气体检测系统根据隧道有害气体的、二氧化碳(CO2)

作为主要监测对象，而把一些含量低、浓度小的有害气体作为辅助监控对象。利用5G将气体情况实时传送到智慧工地平台。气体检测系统安装示意图二合一气体检测（气体任意组合）四合一气体检测（含风速、温湿度）气体检测防爆接线箱XX高速隧道自动化监测技术方案功能模块七：隧道自动化监测系统1）采用激光位移计进行结构位移自动监测。激光位移计具备数据自动采集、自动传输。配备具有数据处理分析、预警软件平台。XX高速隧道自动化监测技术方案拱顶沉降监测--基于直角三角形测高原理的隧道围岩与支护结构沉降位移自动监测，现场采用滞后掌子面一定距离的边墙上安装激光器，拱顶安装平板，通过实时获取斜距与倾角获取拱顶沉降。测点布置测量原理XX高速隧道自动化监测技术方案周边收敛--采用边墙水平安装激光器，通过对测的方式获得水平收敛为防止爆破损伤，激光测距仪通过暗装的方式实现。激光器暗装方式现场暗装激光器功能模块八：LED信息显示系统将LED大屏幕安装在隧道入口附近，用于实时显示隧道内施工人员的统计信息、施工工序、安全公告及洞内各参数信息；能充分体现隧道施工项目部管理上的施工信息透明化、信息实时性。利用5G将施工现场信息实时投放到LED屏幕。功能模块九：指挥调度系统隧道智慧工地由视频监控、门禁系统、气体监测、围岩监测、人员定位、5G网络系统、大屏显示、指挥调度系统构成，在监控中心根据各模块的发出的预警信息可以由监控调度人员及时通过指挥调度系统发布声光电预警信息，指示作业人员及时撤离，全面提升应急预案的响应能力，提升隧道施工的安全管理水平第三部分 5G智慧工地展望未来智慧工地四步走统筹推进“五位一体”总体布局，协调推进“四个全面”战略布局，按照“巩固、增强、提升、畅通”八字方针，抓住新一轮科技革命和产业变革的机遇，坚持推动高质量发展，坚持以人民为中心，坚持以创新为第一动力，促进先进信息技术与交通运输深度融合，以“数据链”为主线，构建数字化的采集体系、网络化的传输体系和智能化的应用体