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物联网和5G的融合将如何塑造建筑行业

时间:2023-03-17 01:47:01 科技观察

物联网(IoT)正在改变建筑行业开展业务的方式,使业务更快、更智能、更安全、更高效。新建筑技术该行业已通过物联网和其他支持技术进入数字化的新阶段。物联网设备不再只是初级传感器,它们正在演变成先进的计算机,能够在建筑项目中进行新的和要求苛刻的应用,例如远程操作、补给、施工工具、设备跟踪、设备服务、维修、远程使用监控、增强现实(AR))、建筑信息模型(BIM)、预测性维护、进度监控、建筑安全和质量监控。显然,对带宽的需求越来越大。鉴于物联网在工业中的采用预计将继续增长,未来部署的成功将取决于5G等互连技术的创新。尽管采用分散式方法,物联网解决方案已经被业内早期采用者使用。目前还没有用于完全集成的业务决策支持的发达生态系统,这主要是由于缺乏可以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,而其总部位于城市。站点内的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需要持续的沟通。目前,找到一个具有成本效益、功能丰富且能够提供多种服务的网络是一个挑战。5G最大的创新之一是使物联网能够以各种形式在建筑物中使用:提供高速数据访问、解决关键任务问题以及实现受限设备的连接。在施工中,项目交付取决于高效的数据收集、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快速纠正问题。5G最关键的区别在于带宽,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,大致可以通过三种不同的方式来思考物联网。宽带物联网:实现大容量和高速数据传输。关键物联网:适用于依赖高带宽的关键任务应用程序。大规模物联网:连接大量设备。大规模连接的目标是很少发送或接收小数据量的低复杂性窄带设备,例如混凝土成熟度监测传感器、GPS和RFID标签。这些设备可能会暴露在具有挑战性的无线电条件下,例如外壳,因此需要扩展范围的能力,通常需要电池供电。此外,物联网涉及的“物”的数量很大,因此它与计算机网络有很大区别,因为节点的数量增加了网络的复杂性。宽带连接可以为带宽比大型物联网设备大得多的设备提供海量数据传输、极高的数据速率和低延迟。如果数据速率和延迟要求不严格,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。宽带物联网对于大多数需要高数据速率和低延迟的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。关键任务连接可实现超低延迟通信。它旨在以严格限制的低延迟传递消息,即使在负载很重的蜂窝网络上也是如此。在IoT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。这证明高延迟意味着响应延迟,并且事物无法充分发挥其潜力。一些物联网系统旨在应对紧急情况,而延迟响应可能会导致生命或财产损失,例如在自动驾驶汽车中。建筑中可能的5G用例(1)实时自动化:实时自动化是建筑应用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操作。它通常用于对延迟、可用性、可靠性和安全性至关重要的任务关键型应用程序。鉴于建筑工地是复杂且不断变化的环境,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。结合高通信速度,这将使从事建筑工作的人员能够近乎即时地访问数据密集型边缘和云应用程序,从而允许多个用户实时远程交互。虽然可靠性和信任是所有物联网应用的关键考虑因素,但它们在任务关键型应用中至关重要,例如向机器人传输数据的可预测性。(2)监测、跟踪和监视:自动驾驶汽车在建筑工地越来越受欢迎,它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摄像头。随着5G的出现,随着公司和城市在实时数据输出之上叠加人工智能和机器学习等其他技术,并彻底改变安全高效地完成工作的方式,这些信息将变得至关重要。5G对于监控各种资产的健康状况、位置、状态和规格至关重要,包括:确保运行能力、可用性、远程或自主施工工作的现场机械。站点组件确保与项目的协调,允许对更改和更新做出实时响应。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。(3)供应链优化:施工现场有很多重复活动,寻找材料是一个永恒的挑战。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,将大大提高生产率。有关非现场生产的材料或各种组件的订单状态的实时信息对于保持项目按时运行至关重要。这将使项目经理、主要建筑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、先进的建筑信息模型(BIM)和设计到制造技术,对提高质量和减少现场花费的时间有直接影响。这需要实时协作,而5G的宽带物联网是一个可能的解决方案。(4)增强视频服务:在视频采集方面,5G也将帮助企业以低成本部署技术,快速采集、组织和分析海量视频信息。这减少了一些团队甚至访问建筑工地的需要。此外,这种实时、丰富、直观的信息可以在任何给定时刻为业主提供保证,以及按需、透明的项目视图。无人机已被用于拍摄4K视频片段,而5G将实现实时视频共享和分析。施工状态和报告现在可以依靠使用计算机可视化来了解工作并自动更新项目进度。计算机可以处理现场工程师80%的重复性工作。这将使知识工作者腾出时间来解决问题,而无需实际检查工作状态。另一个例子是通过增强现实和混合现实将主题专家直接部署到工作场所的能力,无论物理位置如何。凭借BIM模型和5G功能,它可以立即使用并启用丰富的视频内容,以在工作现场或周围提供更高级别的可视化。(5)危险和维护感知:视觉数据可以帮助我们立即识别危险并主动干预以减少事故和伤害。视频而不是静态图像可以帮助简化检查、检查清单、审计、安全审查、竣工验收甚至合规性。5G支持视觉数据。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,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,在问题发生之前报告潜在的风险区域。(6)促进协作:随着建设项目变得越来越复杂,我们看到越来越多的合资企业。现在分享知识非常重要,不仅在内部,而且与同行。通常,我们尝试使用相同的资源(设计、供应商和贸易伙伴)来解决相同的问题。5G使这个过程变得更加容易。5G建设注意事项与其他任何新的建设技术一样,5G必须有策略地采用。公司需要考虑以下因素:标准化:虽然5G将有助于增加数据的收集、捕获和分析,但当今有许多组织和项目没有围绕项目交付制定标准化战略。这降低了5G的潜在好处,也影响了项目的安全、质量、完成时间和预算。安全性:鉴于5G将支持的连接设备数量庞大,对更新和遵守安全标准的要求将越来越高。为了充分发挥5G的潜力,建筑行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,一个有令人信服的投资回报率支持的问题。选择一个值得信赖的合作伙伴来帮助您决定采用哪种生态系统、渠道模型和业务模型。构建内部能力以部署解决方案并保护技术支持者。实施解决方案并发展其能力。在您试验和学习的过程中进行改进,直到您可以扩展您的解决方案。尽管5G仍处于部署的早期阶段,但该技术的开发和测试正在取得快速进展,预计3GPPRelease16将于2020年完成标准化过程。5G开辟了一个看似无限的新用例。在边缘收集的数据可以近乎实时地被理解和采取行动。高带宽和低延迟确保可以比以往更快、更轻松地收集和分析更多数据,将更多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。