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市场方面，国内建筑业数字化市场规模容量可达千亿元，前景可期。工地上涉及大 量工程机械，挖掘机、吊机、塔吊等相关车辆众多，作业环境十分复杂，这给工地管理 带来了很大的难度。通过数字化技术的建设与发展，可实现工地核心数据的实时传送， 使工程管理更智慧。
作为实现产业数字化场景的关键技术，5G 技术将进一步推动整个建筑施工过程智 能化、无人化。利用 5G 技术可以进一步贯彻落实“智慧建造、绿色施工、人文工地”的理念，为建筑业企业打造数字化新模式，进一步加强产业数字化建设，助力推动建筑 业的安全、创新发展。
5G 核心技术和灵活开放的架构叠加其他领域通用技术，将为全社会全行业提供数字化转型的基础，未来将出现数以万计的 5G 行业应用。从这个角度看，5G 技术在行业应用的过程就是 5G 作为供给侧与需求侧（各个垂直行业）互相沉淀，不断探索创新应用的过程，是不断进行能力供给、能力融合、能力推广的过程。5G 技术伴随着人工智能、云计算、大数据等高精新技术的融合与渗透，与垂直行业中从事专业技术服务的合作伙伴进行技术与资源的对接与整合，实现万物感知、万物互联、万物智能，推动全产业链创新融合发展，将会引领一场新的工业革命。
2.1 建筑业数字化转型的主要业务诉求
2.1.1 管理诉求
企业的经营利润核心来源于一个个项目的交付，项目的收益直接决定了企业的收益。项目管理是建筑业企业创造利润的基础，也是项目运营的属性。每个企业都希望项目管理是标准的、可执行的、科学合理的、盈利的。如何缩短管理链条？通过怎样的管理方式或者运营模式来有效决策项目 ? 怎样通过合理有效的管理手段降低工程成本？一个有效便捷的项目管理集成平台的重要性不言而喻。
现阶段的项目管理工作，涉及管理领域众多、管理链条复杂、协同互通频繁，管理的抓手基本源自于管理者的“经验”。项目一旦开始施工，人、材、机、料、法、环等要素就会实时发生变化，但管理工作无法全面覆盖，过程信息无法及时传递，数据不能全面分析并有效支撑决策判断。公司更是很难对项目管理到达实时数据掌握及对比分析，困于“以查代管”的窘境。因此，要解决工程项目管理的问题，需要周全、有效的项目管理解决方案。
随着经济的发展、建筑产业的快速变革和数字时代的到来，工程管理的复杂和施工现场的变动等因素都在要求建筑工程管理必须实现与互联网、智能软硬件的无缝融合，于是原来越来越多的传统型企业开始了解、学习并重视新型项目管理方式，引入最新项目管理的现代化方法、工具。曾经传统的管理手段已经无法使建筑企业做到精细化管理，但 BIM、云计算、物联网、人工智能、区块链、移动技术和智能应用等先进技术的应用突破，建筑业企业数字化的发展和成熟，将彻底改变项目管理方式，更好实现精益建造的目标。
总之，项目管理信息化、数字化、集成化、统一化是大势所趋，但在此过程中，企业需要综合考虑自身的发展阶段、业务形态、行业竞争环境等要素，有针对性地提出自身的项目管理诉求，深度结合高新技术，从而最大化发挥项目管理价值。
2.1.2 技术创新诉求
在市场经济快速发展的宏观环境下，我国建筑行业也取得了较为显著的成长，但竞争环境日益严峻的今天，行业中也逐渐对技术创新是企业竞争力的重要组成部分，也是改革转型的必经之路达成了共识。建筑行业施工技术创新是经济时代的基本要求，建筑业作为一个拥有悠久历史的传统行业，要想在这个急速发展的时代延续辉煌，就必须以创新的思想来寻求发展与机遇。创新是经济时代的主要趋势，任何人、任何行业都只能顺势而不能背离。
近年来，“工匠精神”逐渐成为各企业的行为准则，追求企业“高、精、尖”也成为行业前沿的标准，建筑业的发展要求企业通过学习、研究、创造各种新的方法及工艺来达到降低能耗、节约成本、提高效率的目的。随着国家逐年大力推广建筑业的创新理念，支持建筑业企业技术创新，鼓励以技术带动发展，以创新创造效益，深化技术革新，强化创新管理，希望从根本上改变以往高消耗、低技术、高投入、低产出的传统行业定位。但同西方发达国家相比，我国建筑工程技术还显得比较落后，尤其在技术创新的实践方面还有很大的提升空间。
但“中国速度”的发展，为我们的目标添加了“核动力”发动机，社会生产力的快速发展为技术创新提供了经济和管理基础，而科技的迅猛发展以及信息传播技术在生活中的普及，为建筑业企业技术创新发展提供的坚实的基础，让我们在技术创新的思路上不再局限和满足于“节点创新”“工具创新”，而转向于更加系统全面的实践道路，更多的站在企业乃至行业发展的角度去看待技术创新。建筑业企业在未来的发展过程中，利用数字化、信息化等现代化技术提高技术创新能力将成为技术创新的主要努力方向。随着数字中国理念的推广，如今建筑业的数字化已成为企业发展与创新的指路明灯，BIM、云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链和移动互联网等先进技术的应用，数字建造等全新管理模式的诞生与成熟，但真正能运用好这些技术的企业并不多，这主要源于企业还没有充分认识到实践技术创新的重要性。洞察科技的前沿性、新技术的运用性是检验企业能否适应市场变化的重要标准，一个企业是否愿意学习新技术，能否在技术创新上下苦功并取得技术上的突破，将成为决定企业能否在市场竞争中胜出的关键，企业如果没有技术创新能力，轻则企业效益低下，重则被市场所淘汰。
2.2 5G 网络环境在工程项目中的组织建设
建筑业的数字化发展的核心是对数据的获取和应用，在 5G 时代，可以结合物联网、移动互联网等技术更好的实现万物互联，更高质量的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，更好的利用数字化手段实现建筑业的转型升级。在此过程中，5G 技术的应用至关重要，同时也对 5G 技术在施工现场的组网搭建提出了更高的要求与挑战。
2.2.1 5G 网络建设在工程项目中的挑战
想要实现建筑业的数字化转型，首先要有数据，这就离不开对建造过程数据的收集。建造过程数据主要集中产生在施工工地，工地现场属劳动密集型环境，人员、材料、机械等情况相当复杂，同时参建各方例如业主方、设计方、承建方自身都存在不同诉求，这使得 5G 网络在工地上的建设存在很多方面的挑战，主要集中在：环境的挑战、成本的挑战、通讯设备运维和 IT 系统维护的挑战。
环境的挑战主要集中在工程项目类型复杂和信号稳定性这两方面。对于不同类型的建筑工地，实现 5G 网络建设的挑战是不同的，线性工程例如高速公路，项目长度都在几百公里甚至上千公里；地铁和隧道的建设环境在封闭的地下，同样也涉及到项目长且复杂的挑战；房建工程多处于大面积空地或相对偏远的区域，无法做到信号的覆盖。对于信号的稳定性问题，工地现场会涉及到大量金属构件的应用，且随着工程的进展这些金属件也会出现位置的移动，之前可能在某处堆放造成信号的屏蔽，结构建成后可能就会导致建筑空间信号屏蔽问题的出现；同时工地现场的环境简陋，水电等资源往往是临时性供给，缺乏稳定性，所以对于 5G 组网过程中终端设备的续航、发射功率的提供都提出了不同层面的诉求。
成本方面也是在工地进行 5G 组网建设要考虑的重要问题。对于一个工程项目而言，为了保证网络全覆盖，5G 基站数量需求大，但基站建设成本高、终端设备价格贵等都导致设备投资比较高，目前也需要解决如何能够节约成本建设 5G 网络的问题。在建造过程中涉及的参与方众多，核心包括业主方、设计方和承建方。在 5G 网络组网建设过程中，产生的费用主要会由承建方承担，由于建设方在工程交付后就结束了与业主方的履约过程，5G 基站的建设费用只覆盖了建造过程，在投入产出比方面并不划算，所以在 5G 组网的建设中，成本问题不容忽视。
对于 5G 组网建设中通讯设备运维和 IT 系统维护方面，作为承建方的施工单位将会面对多方面的挑战。工地环境较为复杂，有线设备和线路在施工过程中很容易被工人损坏，无意的挖断光纤、损坏设备的情况时有发生，同时雨水冲泡、粉尘腐蚀也会造成通讯设备的损坏。此外，工地现场属于高危环境，对于网络的稳定性就提出了一定的要求，承建方又不具备设备维护的能力，5G 网络建设完成后，如何快速响应海量通讯设备发生故障后的发现、诊断和维护工作也是主要挑战之一。
2.2.2 在工程项目中如何进行 5G 组网的建设
在网络规划和建设阶段，会涉及超远距离高速公路、封闭空间的地铁 / 隧道、地处偏远的房建等差异很大的多种场景。
在网络运维和使用阶段，施工现场存在位置随时变化的大量金属构件、不断新建出来的建筑结构，需要不断优化调整网络；水、电等资源临时性供给缺乏稳定性，对设备节能续航、备电等要求高；施工可能会挖断光纤、损坏设备，导致部署位置选择困难；雨水冲泡、粉尘腐蚀要求设备的环境适应性更强。在网络安全方面，为提升工程效率、提升施工安全水平，人工智能在建造现场的应用会越来越多，自动化、智能化程度越来越高，这就会导致承载智能应用的 5G 网络的安全性越来越重要，不稳定的网络会导致施工效率受影响，在涉及关键作业流程的应用上，甚至会出现严重的安全事故，所以要求作为数字建造基础的 5G 网络，要在实现良好性能的前提下，做到可靠、稳定、安全。
综上，建筑工程项目时间周期长、场景差异大、环境复杂恶劣、安全性要求高，建造过程是一个从无到有的创造过程，工程物理环境、空间关系随时可能发生变化，导致网络可能也需要频繁做出相应调整，对于建筑企业是个繁琐的负担，所以编写组提出建设“柔性 5G 网络”的解决方案，用来适配建筑业特殊的场景化诉求。
1、网络规划阶段：“AI 自动精准网规”。
2、网络建设与交付阶段：“AI 优化快速交付”。
3、网络运维阶段：“自动驾驶的 5G 网络”。
2.2.3 工程项目 5G 网络的商业模式探索
对于工程项目而言，5G 网络环境的建设与维护将会是不小的投入。在之前“5G 网络建设在工程项目中的挑战”章节中也谈到了成本的问题。对此，编写组站在推动 5G技术应用能更好服务建筑业的视角，对工程项目 5G 网络建设方面进行了商业模式的探索。在费用方面，5G 网络建设的投入要比 4G 网络建设的投入高很多，5G 基站建设的资本支出要高于 4G 基站投入的 1.2 至 1.5 倍。另外，由于 5G 技术采用的频段高，所以基站需求是 4G 基站需求的二至三倍。而建筑工地所处的位置不定，有在城市内的房建，还有在荒郊野地的建筑工程，或者封闭空间中例如隧道地铁等工程，都需要从零开始建设 5G 网络，并且随着工程的进展，5G 网络建设也要随之跟进。当工程结束以后，施工设备可以退场，但是每一个工程项目在竣工后都会移交给相关需求方使用，开发的楼盘会向大众租售、建成的高速公路或是轨道交通将由交管部门运营维护，建设好的 5G 网络没有必要拆除，可以继续为后续的居民和用户提供 5G 服务。
5G 网络的建设费用很高，这些费用完全由承建方、运营商或者业主中的某一方单独承担并不合理，而且从环保避免浪费的角度来说，工地的 5G 网络设备在未来项目竣工之后肯定需要由运营商负责运营。因此需要设计一种 5G 运营商、承建方、业主等多方共同参与，从工程设计阶段就开始介入，5G 网络建设方案设计、建设、运维，多方利益和责任的分配和共担机制，这样统筹的考虑就能更好的解决前期 5G 网络环境建设费用的分摊和工程竣工后 5G 网络使用收入分成的问题，更有利于工程项目 5G 组网工作的顺利开展和更多工程项目 5G 环境的实现。
2.3 5G 网络环境将实现工程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。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。以多传感器为触点，结合高速移动通讯、无线射频、近场通讯及二维码识别等物联网技术，与工程项目管理信息系统的集成应用，积极探索工程信息化管理技术，将物联网技术与施工现场管理深度融合，利用互联网的海量数据进行项目精细化和标准化管理，让传统的建筑工地长出“智慧大脑”。电线杆上长出了“眼睛”、“耳朵”和“鼻子”，看得到违规，听得到噪音，闻得到粉尘；混凝土底板不用人管，自己也能“量体温”；高支模全身遍布“末梢神经”，一有异常就发出警报，每一个传感器的应用都相当于是在统一机体上延长了智慧触手。
2.3.1 精确智能感知的价值
每一次严重事故的背后都会存在 29 次轻微事故、300 起未遂的先兆以及 100 起事故隐患。对于环境复杂的工地现场，为防止安全、质量事故的发生，就需要更多的精确智能感知设备来辅助管理人员进行安全、质量的管理。项目上基于图像的感知尽管进步很大，但是依然存在识别率不高的问题，特别是对场景中各个物体语义的精确识别方面。而立体视觉技术可以提供图像中各个点的深度差异，从而对环境中的物体类型、大小、数量、距离、相对运动趋势和相互遮挡关系进行精确感知。
比如通过立体视觉，塔吊吊运货物时可以识别吊臂位置计算每个时刻危险区域的范围及运动趋势预测，及时提醒可能会处于危险区域的人员避让。再比如通过实时扫描泵站使用的传送带计算工程沙子总体用料，用于精准的成本核算和控制，还可以通过扫描仓库中沙子体积，精确完成库存盘点，从而帮助预测未来需要进货的时间点和数量。同样，深基坑挖掘土方的体积也可以借助精准的感知获得精确的数据。利用立体视觉配合激光扫描仪等精准三维感知可以为整个工程总体进展提供客观的数据支撑，进行精确的人工智能辅助，进而实现半自动或全自动的施工质量检查，确保工程实施精度达到工业级水准。精确的三维场景感知，可以辅助对大型构件装配、设备安装、高层建筑智慧施工平台和桥梁整体举升进行精确的施工过程的半自动甚至是全自动监测和控制工作。当感知技术发展足够成熟以后，就解决了机器人在建筑工地的感知难题，为工程项目的自动化施工打下坚实的基础。
此外，使用物联网实时立体视觉技术，可以在工地现场跟踪每位工作人员的精确位置和行动轨迹，精度可以达到厘米级。结合对工地实时危险源的监控，及时提醒工作人员与危险区域保持足够的安全距离。同时，在出现安全事故的时候，也可以及时救援伤者。通过对人员的位置精确统计，项目的工作计划、安全管理、物料和资源调配等各项工作流程都可以随之进行优化。
2.3.2 5G 网络环境实现项目现场的智能感知
想要真正实现项目现场的智能感知，需要通过全方位全频谱的超高清视频信号、现场模型和点云数据的实时采集、海量物联网传感设备数据的实时传送等方式实现。在此过程中，5G 技术能够提供高带宽、低延时、高稳定性的网络环境，为工地现场智能感知的实现提供网络环境的支撑。
1、全方位全频谱的超高清视频信号的传输。
2、现场模型和点云数据的实时采集。
3、海量物联网传感设备数据的实时采集和传送。
2.4 5G 网络环境将实现项目现场与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，通过数字模型为数据载体最终实现数字化管理。当然，项目在建造过程中，现场的情况每时每刻都会发生变化，这些变化如何实时关联到 BIM 模型上，真正做到数字世界和现实世界的信息联动，这就对工地现场的网络带宽、可靠性带来了巨大的挑战。5G 技术低延时、高带宽、稳定性的特点可以很好的解决网络问题，保证项目现场与 BIM 模型实时交互的数字孪生场景的更好实现。
2.4.1 以 BIM 技术为核心的交互方式
BIM 作为工程领域数字化转型升级的核心技术，已经得到越来越多工程从业人员的认可。工地现场实时的智能感知实现了对项目实际生产过程的采集和记录，再通过 BIM将虚拟建筑和实体建筑的信息连接在一起，就可以实现数字模型与实际工程数据的实时交互。
对于建筑业企业而言，实现工程项目的数字化需要主要考虑四个方面，即建筑实体的数字化、要素对象的数字化、作业过程的数字化、管理决策的数字化。建筑实体数字化核心是多专业建筑实体的模型化，即建立精细化项目 BIM 模型。在项目实施前，可以通过 BIM 模型先将整个项目的建造过程进行计算机模拟、优化，再进行工程项目的建设，减少后期返工问题。要素对象数字化是将工程项目上实时发生的情况，如“人、机、料、法、环”等要素的实时数据，通过智能感知设备进行收集，再将数据关联到 BIM 模型，让数字世界与工程现场的实时交互成为可能。作业过程数字化是在建筑实体数字化和要素对象数字化的基础上，从计划、执行、检查到优化改进形成效率闭环。项目进度、成本、质量、安全等管理过程数字化，将传统管理过程中散落在各个角色和阶段的工作内容通过数字化的手段进行提升，形成一线的实际生产过程数据。整个过程以 BIM 模型为数据载体，以要素数据为依据开展管理，实现对传统作业方式的替代与提升。管理决策数字化是通过对项目的建筑实体、作业过程、生产要素的数字化，可以形成基于 BIM 模型的工程项目数据中心，通过数据的共享、可视化的协作带来项目作业方式和项目管理方式的变革，提升项目各参与方之间的效率。同时，在建造过程中，将会产生大量的可供深加工和再利用的数据信息，不仅满足现场管理的需求，也为项目进行重大决策提供了数据支撑。
2.4.2 5G 网络环境实现以 BIM 技术为核心的项目数字化管理
实现以 BIM 技术为核心的项目数字化管理的过程中，网络的稳定性和低延时性是保证数据传送与应用的重要环节，有了 5G 技术的支撑，工程项目海量数据的价值将得到更大程度的发挥与利用，真正实现了“可以穿越时空的 7D 世界建模数据库”，在此过程中，其价值主要集中在生产全过程的数字化管理以及生产工艺工法的标准化管理。
1、生产全过程的数字化管理。
2、生产工艺工法的标准化管理。
2.5 5G 网络环境将实现工程项目的多方协同
智能感知和数字孪生的实现，为工程项目的协同带来了更多的可能性，通过对视觉的共享和对 BIM 模型相关数据的共享，可以更好地实现工地现场人员的协同、人员与机械设备的协同、机械设备间的协同工作，甚至还可以是来自于项目各业务线间以及项目各参与方之间的协同。
2.5.1 5G 网络环境实现作业过程中的要素协同
工程现场的环境相对复杂，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到很多协同的场景，其中主要以人人协同、人机协同和机械间的协同为主，下面就针对这三个主要场景进行详细描述。
（1）人人协同：目前，在建筑行业提倡建筑精度能够与工业产品近似，高精度可通过现场的全方位智能感知，实现多人感知互通的精准操作。比如在安装配件时，多人视野共享，每人配备 AR/VR 摄像头设备，不同人员提供不同的视角，每人能够互通视野，达成共识，便于在出现危险时及时发现问题，避免安全事故。这种场景更多可以应用在大型设备的使用中，例如盾构机的安装、构建装配等等。人人协同是通过智能辅助，避免一个人的视角和精力无法兼顾整个项目而导致的安全隐患，既能预防隐患，还能及时采取行动。同时可以通过在工地工人的视野或器械数据传输建立远程监控系统，来实现建筑工地互联网化智能监管，各级建设主管部门和工程项目责任主体可通过项目监管系统，对下辖的施工项目进行全方位实时监管，能够有效地推动传统建筑业转型升级。
（2）人机协同：人机协同是通过远程操控、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、扩展现实（XR）等方式实现在施工现场更高效地完成工作，节省人力，避免工地上常出现的凭经验判断合规性和安全性的操作。在各种工种施工过程中可以在部件安装显示流程，提醒操作应该注意的事项，实现最优化的操作。塔吊、挖掘机等大型设备的远程操控能够保障人员安全、提升生产效能，操控者根据收到的状态信息进行分析判断并做出决策，再通过通信网络向设备发送相应的动作指令，设备根据收到的动作指令执行相应的动作。为了保证操控效果，通信网络时延和可靠性非常重要，设备中的数据可以实时上传，远程的监控室可以获取监控画面进行操作驾驶，云端指令和本地自动化指令可以快速传递，从而保证室内即可操作大型设备，避免司机出现危险。
（3）机器之间协同：在施工现场不仅可以做到人机协同的远程控制，还可以做到部分简单工作的自动化，由机器人来更精准的完成生产任务，节省人力的使用度。比如搬砖等各类运输工作都可由机器人来独自完成。通常来说，机器人的动作一般比较固定、重复性较高，提前设定好每个机器人不同的运输路径就能保证工作的有效执行。但是从 A 点到 B 点的移动可能有许多种路径 , 不确定性较大，而且机器人在行进过程中会遇到障碍物，比如可能有其它机器人在移动，或是可能有人员走动等情况发生。这种多变的环境对机器人提出了更高的要求，因此我们需要使用激光导航技术或其他方式，通过 5G 网络进行海量数据的计算，并能够实时进行预警，停止机器人可能会出现的比如相互碰撞、物料摆放错误等非常规性的危险动作。
2.5.2 5G 网络环境实现生产过程中的数据协同
现阶段，工程项目在生产环节中的过程信息以人工填报为主，信息的真实性和及时性很难被解决，而且这些填报信息的多方共享也存在着较大的困难。在 5G 网络环境下，通过对工地现场的智能感知，并将实时数据关联在 BIM 模型上，可以更好的实现生产过程中的数据共享与协同。其中，主要集中在项目部各部门间的数据协同、公司与项目部之间的数据协同、各参建方之间的数据协同。
项目部各部门间的数据协同，可以避免各部门重复进行数据采集工作以及收集过程中存在偏差和版本不一致的问题，统一精准的数据还可以保证各部门间基于数据的协作效率和效果。公司与项目部之间的数据协同，可以在项目部需要物料和资金支持的情况下，公司基于项目真实数据进行决断，更有效的保证项目需求的实时响应；另外，公司也可以通过项目的实时数据，根据具体情况对项目进行更具针对性的管控和赋能。各参建方之间的数据协同，可以让业主方、设计方、总包单位以及分包单位形成基于统一数据平台的协作，避免了在沟通过程中信息不一致和信息不对称情况的发生，在协作过程中，参建各方通过数据的分析与应用可以更好的寻找到利益平衡点，真正促进各方之间建立利益共同体，实现收益的共赢。
2.5.3 5G 网络环境实现云边端的技术协同
传统的云计算在 5G 的加持下，未来将属于基于异构网络的分布式的云、边、端协同计算环境，CPU，GPU，NPU，FPGA，ASIC 分散在个人电脑、服务器、手机、路由器、摄像头和各种传感器中，通过高带宽、低延迟的 5G 无线网络和高速大容量同轴或光线线缆等连接形成了一个可伸缩的拥有众多异构计算节点和海量存储的虚拟的超级计算机。这些异构的计算设备有的通用性强，有的计算能力强、能耗低，通过异构网络和合理的分配计算任务，这个超级计算机可以很容易的提供强大的算力支持工地现场的感知与决策要求。结合服务原子化、云函数、无服务器计算等结构，通过算力众包模式，可以提供可靠的计算和数据处理服务。这个系统克服了完全基于云的高延时、高广域网络数据传输带宽的高费用，以及传统边缘设备不易扩展，应对峰值处理需求而建设硬件投资容易浪费的问题，做到系统整体运行费用和能源消耗的优化。同时通过使用类似 P2P网络协议、密码学的身份校验算法，结合高容错的共识算法和控制机制，系统的可靠性也能够极大程度的得以增强。
就像传统计算机系统性能受制于总线速率和延时性能一样，5G 的无线和有线网络的高带宽能够解决这种分布式异构计算架构用于计算任务分配和下发、数据的交换、结果验证广播所需的数据传输带宽需求，非常适合在工地这种整体 TPS 要求不高，但是算力要求高并且对时延敏感和不敏感的请求混杂的计算环境。比如安全巡检人员的实施视频采集，可以先传输给自己携带的手机或者 pad 用于图像分割，以 0.1s 为间隔进行未带护具识别、视频帧差异计算、视频中人员位置计算等，发现了不合规事件，再传输给边缘服务器统一处理。同时，边缘服务器对剧烈变化的视频帧，或者少量变化的视频进行以秒级间隔进行多种复杂 AI 算法进行验证。这个验证可以是实时进行，也可以在系统空闲时进行更细致的计算，这种边缘服务器不一定是专用的服务器，也可能是在办公室的工作人员正在充电或者闲置的手机。这种情况下，边缘服务器可以支持更多路的视频处理，而不用巨额的硬件投资，而相关人员因为贡献了自己的手机，通过协助 AI 分析计算，可以获得额外的话费、流量奖励，甚至如果他的手机工作时间足够长，都能够赚到换新手机的资金，形成了真正多方共赢的局面。
2.6 应对系统安全性挑战
安全问题是所有数字化系统中绕不开的话题，只有安全可靠的数字化系统，才能让使用者放心的把日常决策权和控制权交给数字化系统自动或半自动运行，以前所未有的效率支持行业发展。
2.6.1 数字化发展的安全挑战
1、可靠的系统运行
建筑业身处在相对恶劣的工作环境，工地现场多是高温、多尘、潮湿的环境，这使得工地中的传感器、网络设备、服务器面临巨大的可靠性挑战。系统任何一个错误都会导致严重且无法挽回的重大损失。比如几个字节内存失效的小故障，可能会导致某个建筑工人整体信用受损，从而造成影响后续的贷款等问题的发生。如果这几个字节的错误使得远程遥控的塔吊操作异常，导致塔吊倾覆，产生的事故将会更加严重。黑客攻击也是对各类数字化系统的严重威胁，一旦系统被黑客攻破，轻则导致数据泄漏，重则会产生重大的安全事故。特别是随着云计算、大数据、微服务、云函数和人工智能等技术的发展，类似的安全问题就显得更为突出。过去 IT 系统可以通过物理隔离，可控的人员访问限制和操作方式等方式保证足够的安全，但是在未来的世界中，IT 系统不可能对网络进行完全的物理隔离，反而要主动与不同的系统进行相互之间的数据共享，而传统的物理隔离，有限可控的访问人员的保守安全策略就不再适合这种云化、万物互联的智慧大脑系统。
2、数据资产化的隐私和商业机密保护
在 5G 技术引领的万物互联时代，用 AI 技术加持的数字系统对世界的感知、认知、决策和控制能力的进步离不开对数据的搜集和整理。系统对数据的时间跨度、数据量、数据质量的要求远超以往，数据正成为行业的核心资产。数据资产的特点是，数据因为容易复制因而单体价值极低，数据资产的整体价值会随着数据总量、数据维度的增加成非线性甚至指数级增长，数据资产必须通过流动才能充分发挥自身价值。这些多维度海量数据资产的采集、整理和发布往往需要同行业甚至是跨行业的协作才能完成。
数据资产的易于复制和传播是把双刃剑。一方面这种易于传播的特性很容易让数据资产变现产生巨额收益，但是这是建立在数据资产确权、流转消费等环节完全可控的前提下，否则在无限复制和传播的情况下，数据资产单体价格必然会趋向于无。同时，数据资产在无限之的流转的过程中，还会给数据资产的提供者带来自身隐私和商业机密的泄漏问题，比如工地的现场数据在给云端第三方服务处理，第三方服务就会了解工地的实际运行状况，当这个状况被工地施工方的竞争对手获得的时候，就形成了施工方商业机密的泄漏。这使得数据质量越高，越可能导致相关的隐私和机密泄漏的情况发生，最终直接导致数据资产的拥有者为了自我保护，不愿意与同行进行数据共享和交换，反而选择了将数据资产封闭起来，形成一个个的数据孤岛和数据烟囱，进而造成行业整体在数据资产领域采集、处理、存储等方面的巨大浪费，也阻碍了行业的快速发展。
3、数字身份
“你不会知道坐在那头跟你聊天的是不是一条狗。”这是上世纪 90 年代，当互联网刚刚兴起的时候，互联网先驱们对互联网匿名的描述，人们认为这种匿名性能够更好的保护用户的权益。而在万物互联的数字时代，这种匿名性只能保护恶意分子对普通用户合法权益的肆意侵害。通过木马和病毒植入、恶意插件，非法后台用户使用行为搜集和分析，再结合 AI 和大数据算法，可以精准地识别具体个人的身份，并监控各种信息。只有受过专门训练的专业人士，才能保证匿名性，而对普通用户来说，匿名性已经成为了一种奢望。
在数字的世界中，为了保证自身利益，证明自身的清白，首先需要一个无法伪造的可靠数字世界角色与真实世界法人实体的联系。传统的账户、密码、证书等用于证明自身数字身份的方式都存在相关信息泄漏以后，就会被第三方非法冒用的情况。特别是基于公私钥的系统中，私钥不仅用于身份的验证，还用于数据加密保护。私钥的泄漏，必然会导致之前加密数据的泄漏，企业在招投标这种需要强安全性的业务往来中，每个窗口都需要一套自己的密钥，再加上企业人员流动频繁，给这些密钥和相关的企业运营风险管理带来巨大挑战。
4、司法有效性
工程项目的建设涉及多方参与，为了保证工程质量，相关责任人都需要对各自的工作成果终身负责。为此，建筑项目从设计开始关键参与方都需要通过传统纸质资料的签名方式标示各自的责任范围，并进行所有纸质材料存档。在传统的数字化系统中，系统自身无法证明系统忠实的、以正确的顺序、准确的时间、完整的记录客观事实，这就阻碍了建筑业全数字化的进程。
2.6.2 重构数字化信息系统，建设新一代可信的计算基础设施
1、构建可信计算系统
传统数字化信息系统的安全策略，主要是通过访问控制、系统漏洞及时修复、不法活动的预防检测处置以及分布式冗余备份等手段让系统对外部入侵进行防范，并能够从系统故障中恢复。然而历史在不断的证明，再坚固的堡垒，往往都是很容易从堡垒内部被攻破的。而且堡垒一旦被攻破，获得了超级权限，整个系统就会像待宰的羔羊一样，毫无反抗能力，任人宰割。
为此不妨换个思路，我们用模仿生物免疫系统的工作模式，通过软硬件的组合，系统在遭受意外和恶意入侵时让部分设备失效，系统一样能够正常工作，同时能够及时发现入侵行为，并及时采取行动让受感染的系统通过隔离、替换、修复、重置的方式恢复正常，这样就建立了一个可信的计算系统。可信的计算系统是个软硬件整合在一起的整体方案，从单个节点角度来说，使用 TCM 技术的可信 CPU、可信主板、可信服务器、可信硬件等方案保证单节点的可信计算，从整个系统来说还需要架构设计保证系统整体的安全和可靠性。
2、用区块链作为可信计算的核心引擎
区块链可以作为可信计算的核心引擎是因为区块链具有如下的核心特点：第一，使用密码学的加密、摘要等算法，保证了数据生成以后的不可篡改性。第二，链式记账的形式保证了全量交易数据历史存储和记账事件的先后关系明确。第三，智能合约作为参与方一致认可的规则计算代码，实现了系统运行规则的透明化。第四，分布式共识机制保证数据及时、正确的存储在不同的节点上，整个系统的数据依然保持整体性、正确性和一致性。
如前所述，就像谍战剧里面的情节一样，不能假设可信计算系统中每个节点天然都是正确工作的，随机的硬件故障，不可预知的黑客的入侵，每次计算都有出错的可能。区块链技术提供了相关的基础设施能够实时地验证每一次计算和每一次数据存储的正确性。
首先源于比特币的区块链技术应对的就是去中心化的分布式计算系统。它要解决的就是在每一个参与方都有可能作恶，但大多数参与方愿意维护整个系统整体利益的情况下，使用 PBFT、POW、POS、DPOS、DAG，分片的各种整体或者局部共识算法，来保证最终的正确计算结果能够扩散到整个系统中。这些共识机制先让每次计算都会有多个参与方共同验证计算结果，同时对于验证方的选择保证作恶方不会占据大多数，这样偶尔发生的硬件故障不会影响到最终结果的正确性。黑客攻破系统后，要想让计算结果实现被黑客控制的目的，黑客必须攻克足够多的参与方系统。显然这种情况实现的难度要比过去中心化系统大得多，特别是计算的各个验证方都是仅仅通过区块链数据通道连接的独立系统，再加上足够多的验证参与方，个别系统故障和黑客局部入侵无法影响整体系统正常工作。总之，使用恰当共识机制的区块链为中枢，配合足够多的独立参与方，可以为系统提供安全保证，及时发现故障和黑客入侵事件。通过利用区块链可靠的记账能力，结合电子签名、哈希值校验和可信时间戳，数字系统的数据和记录的事实就与人以及真实时空联系起来，组成不可撤销的客观和完整的因果链条。在高院司法解释肯定了基于区块链的固证、存证的司法效力以后，区块链就为建筑业全数字化进程提供了一条司法认可的发展方向。
系统用户在数字世界的所有行为证据通过个人签名在区块链上存储，就不用担心运营方会恶意的删除关键证据，失去对自身权益的保证。而系统运营方也可以通过这些方式来证明自己所有的工作都是严格遵守各方同意认可的规则来执行。当用户和运营方出现纠纷的时候，可以通过提供充足的有司法效力的数字证据来帮助仲裁或者司法机构做出正确的裁决。
通过共识机制、去中心化的分布式处理架构和各方一致认可“数字法律”智能合约，保证写作规则可靠的自动执行，提供了一种公开、透明和可靠的机制促进多方互信。通过多维度的数据采集和大数据分析，配合数字身份体系，可以完整、客观、准确的描述每一方在协作过程中所做的实际工作。这些记录使某一方都无法单方销毁或伪造数据，来摆脱自己不按规矩行动和拒绝承担相应责任的后果，进而将系统治理从人治逐步演进成可靠的自动化数字法治。
2.7 5G 网络下的产业发展趋势
2.7.1 推进新时代的行业治理模式
在数字时代，数字建筑产业的治理模式在不断演化。2016 年 5 月 9 日，国务院召开全国推进放管服改革电视电话会议，中共中央政治局常委、国务院总理李克强在《政府工作报告》提出，持续推进简政放权、放管结合、优化服务，不断提高政府效能。“放、管、服”成为新时代城市建设治理模式发展方向。在此趋势下，建筑业的各个参与方包括但不限于行政主管机关、建设类企业、经营类企业、金融机构、城市居民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。其中相关主管机关充分减政放权，转向加强事中和事后监管。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，每个参与者的贡献清晰明了，还不会被篡改，用户隐私和商业机密不被泄漏，行业共识和规则透明，可靠的自动执行，所有结果具有司法效力。行业的各个参与方，借着数据互通、业务互联，结合数字签名背书，构成了行业整体利益共同体和生态系统。整个行业从非合作博弈导致的“纳什均衡”进化成基于信任、行业准则和价值观实现各方利益最大化的“合作性均衡”。所有阻碍生态系统健康发展的行为，都会在系统中暴露无疑，恶意分子也无处躲藏，自然就会慢慢被系统淘汰。在这个充满着利益共同体的生态系统里面，行业主管机关就可以充分放权，用透明的行业规范和自律规则的数字化实现智能合约以及自动报备机制逐步取代行政审批等职能，用数字签名技术让申请者为自己申请材料的真实有效性公开进行背书，并承担造假的法律后果。行业主管机构和行业协会可以专注于打通行业数据孤岛，见证行业数据可溯源的可信流转，结合物联网加强行业大数据自动搜集和分析能力，整合行业资源和智慧，为行业提供安全和环境监管、数字存证、真实性鉴别、信用评级、风险评估和预警等可溯源的数据分析公共服务，建设多方互信、公平透明的市场运营环境，为全行业赋能。
在万物互联的时代，以区块链技术为枢纽的数字化生态系统中，在行业主管机构和行业协同搭建的公共服务平台上，各个行业经营主体不用担心自身隐私和商业机密的泄漏以及数据资产权属不清，并因为非授权滥用而导致资产价值流失的问题，可以很容易以多种渠道将自身业务数据资产化，核心业务能力服务化，并赋能整个行业。当数据维度足够多，数据来源足够丰富，数据量足够大，实时性足够强，业务能力足够专业，隐私保护足够完善，整个行业的整体治理水平就能上一个台阶。比如通过多个竞争对手相互监督，用隐私保护不法行为揭发者，帮助相关方在保护商业机密和隐私的情况提供数据证据支持。当收缴非法所得和罚款后，相关的贡献方又能有所分润，甚至这些贡献还能作为相关产业支持政策的加分项，这样就能保护和鼓励每一个市场经营主体共同改善行业的整体运行环境。
2.7.2 推进普惠金融支持中小微企业
建筑业属于重资产行业，各个企业在运营中对资金需求比较大。在一个工程项目中，企业在承建项目的时候往往要预先垫付大量资金，对甲方来说必然是付款越晚越好，基于同样理由再加上甲方施工款项延迟支付，施工企业必然会将资金压力和风险也转嫁给下游供应商。这些供应商往往是已经给施工企业供货或提供服务后，还需要半年甚至更长的时间才能收到货款或服务款。这对于中小企业而言，因为缺少担保很难获得银行的资金支持，从而致使其承受着巨大的财务压力和风险。
而在数字建筑业可信的生态系统中，行业价值链条各个环节的经营主体都可以参与到对需要金融支持的企业实时信用评级中。在寻求金融支持的企业授权下，结合其客户的背书，可以将物联网中各种传感器采集的数据贡献出来，比如该企业客户建筑工地的现场各种视频图像、库存、工艺工法实施情况、管理水平、企业产品销售量和使用情况等数据，提供给信用模型计算服务，这个服务的运行在可信计算系统环境下，经过隐私安全审计后，保证运行时服务版本和审计时版本一致。这样服务使用的数据仅仅用于信用计算，不会泄漏隐私和商业机密，再经过层层的归纳和计算，给出企业的信用报告。这个信用报告可以回溯到每一次计算和服务提供者、每一个原始数据、每一个数据体提供者，这种可验证的结果带来的各种回报可以通过收益分成、及时结算等方式让每一个参与者根据贡献获得回报。同时，对金融机构来说可以快速和低成本获得专业的信用报告，保证小额贷款足够的收益率并控制风险，最终成为可持续运营的为中小微企业服务的普惠金融服务。
2.7.3 加强关怀广大建筑工人和他们的家庭
随着建筑业数字生态系统分享了足够多的数据，集成足够成熟的大数据智能算法，拥有足够的算力以后，行业可以关注到更具体的个体，即全中国近 4 千万建筑工人和他们的家人。建筑业的劳动群体为了撑起一个家，为了让子女有学上，在恶劣工作环境中承担着全行业最高的死亡率的风险，这也是越来越少的青壮年愿意加入中国建筑工人群体的原因。据统计，我国建筑工人的平均年龄已经超过了 45 岁，而且还在逐年增长，未来建筑业必然会面临“人荒”危机。
为了扭转这个局面，一方面需要通过 5G、物联网、大数据、人工智能等技术为建筑工人提供更安全、舒适的工作环境，通过对建筑工地整体态势感知和智能认知，以及对施工工艺工法的监控，提供安全预警，减少人身伤亡的安全事故的发生概率。工地现场的整体态势感知和智能认知可以利用 5G 的低延迟特性，用沉浸式遥控的方式进行挖掘、调运多种危险工作，还可以结合外骨骼，使用 AGV 物料运输等降低工人的体力消耗。
用 XR 设备提供现场智能测量和知识辅助，提升工作效率，减少工作时间。整合了整个行业的智能大数据系统，结合国家正在推行的劳务实名制，除了传统身份证、文化程度、专业类型、技能登记和相关培训经历以外，从不可篡改的工作经历、工作成果、工作量等情况为每一位建筑工人建立信用评级，提供普惠金融产品和服务，在还未发工资的情况下帮助他们解决家乡老人和妻子儿女的燃眉之急。再结合对给定区域内建筑工程的管理水平的评估，为该区域内的工人提供行业互助保险服务，进一步为工人和家属提供保障。
3.1 5G 网络下的智慧监控技术应用
1、5G 助力智慧监控技术的发展
在工地分布广泛、现场环境恶劣的建筑行业，确保规范施工，保证工程质量、工地作业人员安全及建筑材料与设备等财产安全是施工单位管理者关心的头等大事。因此，管理者对于工程监督、项目进度、设备及人员安全有实时监管需求，需要实时了解现场施工进度，远程监控现场的生产操作过程及现场人员和物料的安全。但建筑工地环境区域与人员复杂，安全监管和防范手段相对落后，工地信息化水平仍较低，信息化尚未深度融入安全生产核心业务。同时，传统的基于 DVS+、网络 +、数字矩阵的大规模网络视频监控系统虽已应用成熟，但这种模式下需要监视太多视频画面，远远超出人的接受能力。海量的图像信息依靠人工实时查看，监控效率极低，只能满足事后调阅、取证的需要，无法做到事前预防和事中管控。因此，亟需利用新的信息化手段，对建筑施工过程进行智能化视频监管。
现阶段，智慧监控技术已经逐步得到推广与应用，有了 5G 网络的支撑，智慧监控可以更好地通过图像处理、模式识别、计算机视觉等技术，融合视频监控系统与智能 AI视频分析，借助计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面无用或干扰信息，自动识别不同人、物，分析抽取视频源中关键有用信息，快速准确的定位现场，判断监控画面中异常情况，以最快和最佳的方式发出警报或触发监管动作，从而有效进行事前预警、事中处理、事后及时取证的全自动实时监控。依托于 5G 技术，智慧监控技术可以真正实现智能识别重要场景与时段，配置更高的分辨率，大量收集、分析 4K 分辨率监控摄像数据，保证视频数据源质量的同时，做到成本存储优化。
2、智慧监控的硬件设施
工地现场设备主要包括视频采集设备，如枪形高清网络摄像机、360 度高速球机、NVR 以及无线网桥、交换机等，采集设备通过同轴视频电缆、网线、光纤将视频图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各摄像监视器及录像设备，同时将需要传输的信号同步录入到录像机内。通过控制主机，操作人员可发出指令，对上、下、左、右动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并通过控制主机实现在多路摄像机之间的切换。利用特殊的录像处理模式，对图像进行录入、回放、处理等操作，使录像效果达到最佳。同时，AI 算法相关硬件可部署在云端或边缘侧，基于现场视频信息智能分析现场异常行为，对异常行为进行声光报警，同时存储异常行为录像与图片，并通过传输网络推送图像信息至监控平台。
未来采集设备高帧率、超高清和 WDR 特性将产生的大量数据流量，特别是未来 8K60 fps 视频将会超过 120 Mbps 带宽。因此，信息传输需要通过运营商 5G 通讯基站与传输网络来执行。设备推送的信息通过 5G 传输至管理者监管平台，平台根据网络协议，支持 PC、手持 PAD 等终端设备远程调取、查看与分析视频信息，并支持通过 5G 传输网络对现场下达指令。借助 5G 基站，可以把现场数据直接传输到云端服务器进行存储，机房任务将仅限于读取或调用数据。因此，光纤布线与存储设备将大幅减少。从布线到存储，整套智慧监控系统成本上将有极大降低。另外从 AI 人像识别角度上讲，视频数据的存储与传输运用上 5G 及云端服务器，盘查可疑人员与异常行为的效率将大幅提高。
3、智慧监控的业务应用
智慧监控技术可以对工地各区的关键要害部位、重点区域等现场情况进行 24 小时实时监控。对每个人员在监视区域的进入时间、离开时间以及在监视区的活动情况都会有清晰的显示。因此，智慧监控技术可广泛应用于施工现场安全管理。
5G 网络下的智慧监控可应用于项目现场周界入侵识别分析及预警，通过识别靠近危险区域的人员是否有靠近行为，通过声光传感实时发出预警警报，避免施工人员进入危险区域造成人身伤害，特别是深基坑周边、临边洞口等特定区域。
另外，明火预防也是现场管理中非常重要的环节，特别是很多施工作业区域无法安装防烟感报警。借助智慧监控技术，可对监控区域内画面的火焰以及工人违规吸烟进行识别与报警，同时将报警信息快照和报警视频存档。通过此项技术能及时发现现场灾情隐患，尤其是项目现场电路电线、生活区私搭乱建等重点隐患问题。一经发现，异常情况通知到相关人员后可立即采取相应措施，做到未雨绸缪，防范于未然。以轨道交通建设为例，施工现场可以建立 5G 网络通信环境，各参建单位统一 5G网络专线接入，组成项目现场的城域网，监控网络由各工点 5G 网络专线直接连接至监控中心。通过 5G 统一网络与通信平台布署，保障城市轨道综合监控平台的快速搭建及各信息系统的稳定运行。通过 5G 网络条件下的城市轨道综合管理智慧监控平台的应用，进行轨道交通项目全方位的的数据收集与整理、存储与查询、分析与决策，实现对轨道交通项目参与各方的协同工作与信息共享，以及施工过程的统一管控和动态监管。
4、智慧监控的应用价值
从项目管理角度来看，应用基于 5G 的智慧监控技术，可通过多个终端第一时间了解建筑工地现场的实时情况，发现隐患及时消除，发现问题即刻整改，做到事前预防，事中管控，事后追溯。出现异常状况和突发事件时，可以及时报警，提醒管理人员及时处理，保障工程实施质量和人员安全。
从企业管理角度来看，应用智慧监控可以远程对全国各个地区下属建筑工地进行统一管理，消耗人力频繁去现场监管、检查的现状得以改善。同时，传输速率的大幅增加便于企业建设统一的可视化工地系统，实现集约化管理，降低管理成本。从监理角度来看，借助于智慧监控技术，可实时检查建筑工地的安全防范措施是否到位，包括建筑物的安全网设置、施工人员作业面的临边防护、施工人员安全帽的佩带、外脚手架及落地竹脚手架的架设、缆风绳固定及使用、吊篮安装及使用、吊盘进料口和楼层卸料平台防护、塔吊和卷扬机安装及操作等。对于发现的施工过程中安全防范措施不到位的地方，可以第一时间通知施工单位现场整改，并及时检查整改效果，真正做到过程管理。
3.2 5G 网络下的高频扫描技术应用
1、高频扫描技术的概念
无人驾驶汽车需要一个智慧的中控大脑，除此之外，灵敏的感知系统也是其不可缺少的关键要素。我们偶尔会看到，一辆无人驾驶的实验车从身边驶过。车顶上有一个高速旋转的设备，就是激光雷达。激光雷达上有一排激光，每旋转一周，就完成了一次周边环境的扫描。要获取高精度的信息，就必须通过激光高频的扫描完成。同样的，很多数据或信息都是通过类似的方式获取的。比如传感器的信息获取，系统内的信息数据抓取模块是通过固定时间间隔扫描一次传感器来实现数据获取的。当然，并不是所有的信息都需要高频的扫描来获取，为了节省资源，我们一般会根据实际情况，确定扫描的频率。比如民用的环境监测系统，一分钟一次的数据传输已经绰绰有余。但是在一些特殊行业或者场景中，扫描频率必须要高，比如一些建筑工程监测设备、无人驾驶的激光雷达等。高频的扫描可以尽可能减少重要信息的遗漏，提前了解监测数据的变化，在比如交通事故、安全事故等变化快速的复杂情况下，可以保证系统的正常运行。
2、5G 网络下的高频扫描设施建设
然而不论是 5G 技术还是高频扫描技术，对于硬件都有相当程度的依赖。5G 技术需要重新部署基站等设施，而高频扫描也不是仅仅提高一下扫描频率那样简单。相对于低频扫描来说，高频扫描需要更快的的处理器，同时也需要更高品质的数据生成模块，以及各类传感器等设备。可以处理高频扫描获取的数据的处理器，对于项目本地使用而言性价比并不高，除了采购费用外，因为疏于维护而造成设备损坏的情况时有发生。使用云端服务可以解决上述问题，但对网络连接的稳定性和低延时性、带宽就提出了比较严苛的要求。
5G 技术恰恰可以满足可靠性、低延时、高带宽的要求。在施工现场，仅需要为监测对象安装对应的传感器，在各个工作区域安装警报装置，传感器通过内置的 sim 卡或者 WiFi 与 5G 网络进行连接，在云端的管理平台通过 5G 网络可以高频扫描各个设备的数据，并在云服务器上完成分析处理。如果发现某个区域的数据出现异常，可以实时向该项目警报装置发出警报指令。而在管理平台上，同时会标明是何处发生了何类危险警报，项目部管理人员会根据这些数据，组织工人疏散，并有针对性地采取补救措施。
3、高频扫描的业务应用
在工程项目中有大量的工程机械设备，比如挖掘机、吊机、塔吊等，同时施工现场属于劳动密集型区域，人员情况相对复杂，工地的工人与各类型设备在同一个环境下共同作业。一旦某一个环节和要素发生了异常，很可能导致的一场损失惨重的事故。在项目管理的过程中，既需要每时每刻掌握和了解现场生产要素的状态，还要拥有发生事故后快速对现场人员施救和财产挽回的能力。
伴随着社会的进步，人们对建筑物的功能要求不断提升，建筑物的结构造型、施工环境的复杂程度越来越大，因此催化了如高大模板工程、大体积混凝土工程、深基坑等全新施工技术和施工工艺的发展。对此，项目管理者需要对这些危险性较大的分部分项工程进行针对性监控。例如对高支模的监测可以通过全站仪使用小角度法、极坐标法等监测方法，需要由具备相应资质的第三方监测机构监测，并出具相应的监测报告。
但是往往坍塌的发生总是在电光火石之间，有些情况下，能留给工人的逃离时间只有短短的 1 到 2 秒。人工监测方式更适用于类似线性变化的情况，通过监测点与预测点对比，分析应力变化趋势，从而判断上一段施工工艺和参数是否符合预期，并在浇筑过程中保证整个体系受力均衡。因为人工监测间隔时间久，反馈时间也较长，如果应力突然发生变化，将不能被及时发现并作出应对，所以通过应用高频扫描技术的方式进行监测成为了 5G 网络下的又一种选择。
在高大模板支护工程中，常用到的有立杆倾角监测、支护水平位移（沉降）监测、顶撑轴压监测。将位移传感器、压力传感器等传感设备布置到关键应力节点上，现场基站会每隔 1 秒抓取一次感应数据。经过处理后，通过无线信号传输给系统平台和其他警报设备。但有时每一秒的变化可能都会非常巨大，而支护结构的形变更是会随时间累加起来，越来越快。高频的扫描技术，能够更加细致地找出这其中的蛛丝马迹。原来每一秒输出的信息，被更多细节连接在一起，这些信息在经过处理器分析后，就可以更早发现存在的安全隐患，更快做出事故前的预警。
另外，一些施工机械运行情况如果发生了异常，同样有可能造成很严重的工程事故。现在更多的项目关注到了这些问题，也陆续应用高频扫描技术对施工机械的运行进行监测，比如塔吊防碰撞监测、吊篮超载监测、卸料平台超载监测、施工电梯运行监测等等。这些监测有的是单项参数的监测，例如卸料平台；有的会涉及 10 多项监测参数，例如塔吊。
作为施工现场重要的起重机械，塔吊已经普遍应用于各类工程项目中，其安装拆卸需要有相关资质的专业公司操作，操作人员也需要具备塔司证才行，但是即便如此，塔吊倾覆等事故也是屡见不鲜。塔吊在自然使用过程中，各个参数是在不断变化的，如何在这样变化中发现异常，就需要高频的扫描各个传感器的数据，形成近乎无损的数据。海量的数据利用云端的强大算力，加之人工智能的分析，可以在危险将要显现之前给出警示，同时暂停机械设备的一切动作，报告相关人员前来检查确认。
可以肯定，今后在建筑行业，会有非常多的业务场景需要用到高频扫描的技术以达到最优的监测和警报效果。高频扫描因扫描频率的提升，必然会产生海量的数据流，这些数据流是提供给人工智能进行判断分析的必要资料。但是因为以往在 3G、4G 网络条件下，网络稳定性和带宽都无法实现高频扫描，导致整个传递过程耗时 5 秒左右，无法实现有效预警。
4、高频扫描的应用价值
在以前，施工现场的众多生产要素都需要靠项目部人员进行管理。即便是对现场不断重复的检查，也并不能有效实时、整体全面地了解项目的生产运行情况。伴随着包括5G、高频扫描以及各类硬件设备的制造等相关技术的整体提升和成熟，未来对于建筑施工现场各生产要素的管理将变得更加智能。
5G 作为一种新的信息传输技术，相较于 3G、4G 来说，并不仅仅是数据传输速度或者带宽的提升，它还带来了非常稳定的数据传输能力、可连接大量终端设备的能力。建筑施工现场实现数字化转型，海量的机器类终端通信必然要被更广泛的应用，并且需要部署在现场的各个角落，对实时数据进行有效的收集与传输，加上高精度的高频扫描应用，会抓取体量庞大的施工生产数据。而这些数据会通过 5G 技术，稳定地、及时地传输给云端处理器，处理器再将处理后的结果指令发送给项目的管理平台以及设备机械控制系统，管理者就可以通过网络，对施工现场各个关键角落进行有效监管。仅是结合5G 技术的高频扫描应用这一点，就可以把建筑业安全生产的事故率降低 80%。
3.3 5G 网络下的数据实时传输与处理技术应用
1、数据实时传输与处理技术的概念
包括施工建筑在内的各种工业环境都离不开数据的交换，借助先进的数据实时传输与处理技术，能够将分布式安装的终端设备采集到的数据快速上传至服务器或云端，使用户掌握现场的最新信息，从而进一步控制现场设备，调整作业步骤，也能够使不同地理位置的终端和终端之间进行数据交换，协同工作。
传统的数据传输与处理技术通常可按物理连接形式分为有线传输和无线传输两种，按空间距离划分又可分为中短距离（≤ 1km）和长距离（>1km）两种。每种具体的技术有着各自的优势和劣势，从而使其适用于相应类型的应用。5G 网络是目前最先进的网络连接和数据传输技术，它属于无线传输，有着极高的通讯速率和传输稳定性。5G 有着极高的系统容量，能够连接大量设备并让它们保持在线状态，同时兼顾移动设备的电池寿命问题。
2、数据实时传输与处理的设施建设
视频监控是施工作业中视察施工进度、检查生产质量、防范安全隐患以及全面了解工地状况的实用手段。工地上视频监控现有使用的传输技术一般是有线以太网和 Wi-Fi两种。有线以太网支持 1000Mb/s 的带宽，可以有效满足工地高清视频流的传输，但需要施工布线，且传输距离超过 100 米后信号大幅衰减（使用光纤可有效加长距离），施工场所在作业期间偶尔也有挖断电缆的现象发生。在室外使用 Wi-Fi 的情况下，多径干扰造成的信号覆盖差、数据异常中断等现象明显。5G 借助于 Massive MIMO 和 OFDM 技术，可以达到 1Gbps 以上的带宽（实测值），不仅可以保证支持 5G 通讯的高清摄像头采集到的数据不间断、高质量地直接传送至云端，还可以支持 4K/8K 超高清视频的直播传输，这将为自动 AI 识别提供优质的数据源。
基于深度学习的视频 AI 分析是近年来施工企业非常关注的新兴技术，通过此类技术，可以有效发现或预警工地上发生或可能发生的危险情况或违规作业。为了能够实现低延时的流媒体处理和快速分析计算，常用的做法是在工地部署边缘计算的硬件设备。当 AI计算能力落到边缘侧时，5G 的 D2D 技术可以使得终端硬件设备（如摄像头）与定制化的边缘计算网关便捷快速地互联。将来也有可能提供小微基站在工地中心位置以进一步增强设备到边缘计算网关间的数据传输能力。
3、数据实时传输与处理技术的业务应用
塔吊及塔吊群组是施工生产中非常重要的大型设备工具。群塔作业施工时，群塔之间存在起重臂与起重臂、起重臂与钢丝绳、起重臂与平衡臂、起重臂与塔身等多种碰撞安全隐患。现在的塔吊一般加装有风力、风速、力矩、行程等传感器，配合塔机辅助驾驶仪（俗称“塔吊黑匣子”），预测塔机到达控制点的时间，实现高速运行时提前控制、低速运行时延迟控制的作业目标。当塔吊运行过程中可能出现碰撞危险时，系统将根据设定的角度、距离，向司机发出断续的声光预警。当塔机达到碰撞设置极限值时，向司机发出持续的声光报警，系统将自动限制塔机回转控制，允许塔机向安全方向控制的动作，不允许向危险方向运转。塔吊黑匣子目前使用 GPRS 或 3G 技术，在使用 5G 网络后，由于传输延时极低，可以高效实时地传送至云端，解决云端数据同步慢，项目看板显示滞后的问题，也有利于远程指导。塔吊作业环境艰苦，对司机身体素质和意志力考验大。在 5G 技术的帮助下，数据传输实时性和可靠性的提高，将使得远程控制塔吊作业成为可能。环境监测、混凝土测温、水电抄表、高支模监测、深基坑监测等应用的主要任务是将对应的传感器数据本地显示及间隔传送至云端，对带宽和时延要求都极低，仍可采用原有的 GPRS 或 3G/4G 的无线传输技术。但 5G 网络建设后仍对这些前代技术兼容。此外，5G 传输技术的高速、低延迟特性也显著增强了无人机在建筑工地的应用。目前，已经有工地试点了“5G+ 无人机 +VR”的新应用方式，利用无人机上搭载的高清云台，可以近距离悬停并对施工作业现场进行 360 度全景 4K 高清拍摄，再通过 5G 网络将 4K 全景视频传输到服务器或云端。监理人员可以利用 VR 眼镜、PC 管理系统接入服务器，对施工工艺、安全、质量等进行监督，并及时督促问题整改。
3.4 5G 网络下的无线传感技术应用
1、无线传感网络的概念
随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90 年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996 年，美国 UCLA 大学的 William J Kaiser 教授向 DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代 WSN 网络的序幕。1998 年，同是UCLA 大学的 Gregory J Pottie 教授从网络研究的角度重新阐释了 WSN 的科学意义。在其后的 10 余年里，WSN 网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将 WSN 网络列为 21 世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院（MIT）技术评论则将其列为改变世界的 10 大技术之一。
无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线智能传感器网络又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。而传感器与5G 网络的结合，将会使无线智能传感器网络如虎添翼，无论是容量、长连接、实时性都会有质的飞跃。
2、无线传感网络的构成
一个典型的无线传感器网络的系统架构包括分布式无线传感器节点（群）、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
传感器节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过小容量电池供电。传感器节点由部署在感知对象附近大量的廉价微型传感器模块组成，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送到汇聚节点。各模块通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统，传感器节点采集到的数据沿着其他传感器节点逐跳传输到汇聚节点。一个 WSN 系统通常有数量众多的体积小、成本低的传感器节点，从网络功能上看，每个传感器节点除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合，并与其他节点协作完成一些特定任务。
汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强，它是连接传感器网络与Internet 等外部网络的网关，实现两种协议间的转换，同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务，并把 WSN 收集到的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，有足够的能量供给和更多的 Flash 和 SRAM 中的所有信息传输到计算机中，通过汇编软件，可很方便地把获取的信息转换成汇编文件格式，从而分析出传感节点所存储的程序代码、路由协议及密钥等机密信息，同时还可以修改程序代码，并加载到传感节点中。
管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络，传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。
3、无线传感网络的业务应用
（1）无线传感器网络在隧道环境监测系统中的应用：
在传统的隧道环境监测系统中，由于监测系统的设施、装置等位置比较固定，使采集数据是孤立的，无法汇聚做实时大数据分析，从而使得监测系统往往形同虚设，再加上隧道下联网有一定的难度，使有关人员无法进行有效的监管，以致事故无法预警。所以我们的设计思想是要环境监测系统能够把隧道环境信息实时、准确地传送到相关人员手中，在隧道中部署足够量的无线传感器数据采集节点，利用“传感器 + 近距离无线通讯技术”（LORA，WiFi 等）在隧道出入口有广域网覆盖的环境部署没有监测功能仅带有 5G 广域网通讯能力，以及无线传感网络接收装置的特殊网关设备，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布监测中心的监测任务，并把收集的数据通过 5G 高速网络传至监控中心系统。甚至可以在特殊网关设备上部署边缘计算，进一步优化加强环境监测系统。
（2）无线传感器网络在用电管控系统中的应用：
利用智能电能表采集宿舍和动力设备的用电量，通过 5G 网络将采集到的宿舍和动力设备的用电量实时上传至远端云平台，云平台对于每个智能电能表的数据进行存储、处理和分析，并可根据用户的需求对用电功率较小的宿舍进行电能表断电控制。实时在线监测施工现场各个电箱空开闭合状态及电能使用情况的远程物联网仪表，配合后台集中管理及手机 APP，管理人员可以及时发现各个电箱相应的空开闭合状态，及时定位跳闸的空开电箱，从而达到及时、快速、准确的电力恢复。
（3）无线传感器网络在移动在线巡检系统中的应用：
现阶段移动在线巡检最重要的制约因素就是网络，网络带宽不足以支持图像视频类实时超清传输，在 5G 网络环境下这个问题迎刃而解。在线巡检可形成多元化的巡检任务，提前预设点位信息，在巡检点上实用无源 RFID 标记，采用专业 PDA 读取，获取巡检点位信息及检查内容，确保巡检人员在点位现场。同时对每个巡检点都能建立一个图文档案，以及完整的现场实录，可以随时观察巡检点位每次巡检的变化，帮助巡检人员了解点位状态，增加巡检人员的工作效率。
（4）无线传感器网络在实时定位管理中的应用：
目前主流的定位技术主要有 GNSS 定位、LTE 定位、蓝牙定位、WiFi 定位、zigbee定位等。GNSS 主要用于室外定位，主要有美国 GPS、俄罗斯 GLONASS、欧盟 GALILEO和中国北斗卫星导航系统；LTE 是通过基站发送的信号进行三角定位，电信商通过基地台的位置以及对应信号的强弱程度来判断接收者的位置，但定位精度不高，与实际物理位置偏差较远；蓝牙、WiFi、zigbee 由于带宽、通讯距离受限，主要用于室内定位，目前蓝牙 AOA、AOD 定位越来越被市场认可，在低成本应用中可以做到厘米级精准定位。现有定位技术可以提供不错的效果，但是受到建筑物群遮挡以及其它信号干扰，无法正真将定位技术用起来，结合场景做到实时分析预警，以及事故后抢救。
正是因为 5G 高频波具有严重的穿透损失性质，在钢结构多、建筑物遮挡、大型器械多的复杂环境中，反而支撑了电磁波的散射、绕射、反射。另外 5G 高频波直线路径传递方式更有利于计算路径距离，用于位置解算，配合 5G 低时延特性，可以实时的将位置信息上报，无论是查寻施工人员轨迹还是定位事故现场人员位置，都能使实际位置与平台获取的位置定位更加精准，如果结合 GPS、蓝牙 MESH、WiFi, 将实现室内外以及复杂环境的实时定位应用。
结束语：信息化、智能化是当前科技发展趋势，作为传统行业的建筑业其发展趋势也必然是信息化、智能化、智慧化。今后几年，在 5G 技术全面商用化的助推下，建筑业将全面提高数字化水平，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，建筑业数字化、网络化、智能化将取得突破性进展，更好实现成熟的一体化行业监管服务平台，数据资源利用水平和能力的明显提升。随着工程体量的快速增长，工程复杂程度的不断加大，对于工程的工艺水平和管理要求也提出了更高的要求，这不仅是社会发展的需求，更是时代的变革。5G 技术的全面利用，为建筑业的数字化发展提供了机遇。无论是工地精细化管理的内在需求还是当代先进技术快速发展和综合应用的外在动力，都将驱动着建筑业向更加集成统一管理、高效协同工作以及更加自动化和智能化的智慧化趋势演进，逐步实现全链条产业链的和谐可持续发展。
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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：广联达科技股份有限公司、中国联合网络通信有限公司、华为技术有限公司、中国联合网络通信有限公司网络技术研究院）
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