5G“新基建”赋能建筑市场高质量发展的路径研究

王玉京 杜兰洲

（山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250000）

1 5G+云+Al新基建面临5个方面的挑战

1.1 缺乏成熟的技术

2019年我国建筑业总产值是24.8万亿，而信息化占比不到1000亿，也就是说建筑领域的信息化水平占比约为0.3%～0.4%，远低于其他传统行业 （1%～4%）的水平。这就是目前我国建筑业发展信息化的第一个大背景，正是基于这个背景，笔者认为建筑业信息化的需求是非常旺盛的。5G+云+Al在我国的建设时间并不长，宽带移动接入是最大的亮点，但是还没有考验其流量、连接性、可靠性和延时性。虽然全球今年率先大面积建设了地理组网，将提供全新的网路服务体系和虚拟化服务等功能，为各个领域提供了良好的互联网基础应用。但是，目前还没有验证大规模的软件定义网络、网络功能虚拟化以及网络切片等组网技术的可靠性，在SA探路方面依然存在一定的风险。此外，核心网络目前的5G路由协议标准依然有所限制，并且我们在密集业务中应用的毫米波技术依然并不完善[1]。

1.2 缺乏成熟的产品

在商业领域大面积应用5G终端需要较高的成本和功耗，现代市场中最主要的工艺就是7nm5G芯片，而国外已经发布了工艺水平更高的下一代芯片，我国在对新兴的5G终端芯片进行自主研发时，遇到的最大的问题就是缺乏充足的人才，芯片难以持续创新。同时，由于5G和电磁波技术具有频率高和穿墙性能低的问题，所以想要在室内建设移动网络就需要投入更高比例的成本。此外，还没有从成熟性、可靠性以及兼容性等方面，对新兴的5G终端测试仪表和国产手机等操作系统进行考验[2]。

1.3 缺乏成熟的市场

目前公众认识的5G在带宽和速度方面具有显著的优势，然而却无法快速扩大用户群体，用户需要的是价值更高的体验，产业还需要加强对5G应用优势的发挥。目前，行业终端是通过手机中的5G CPE转过来的，该类方式难以真正发挥5G 行业应用优势，我们需要采用5G行业各种规格的模组和芯片，并且要提升该模组和芯片的适应能力，也就是采用能够满足多场景需求的中间件，以此来降低成本。此外，还需要引起注意的是，市场培育还需要考虑法规问题。许多领域的应用关系着产业安全和人身安全等，并不在当前的法律规范内，因此，需要为5G应用提供更加完善的法律法规[3]。

1.4 缺乏成熟的运维

随着SA体制在网络中的推行，我们所运用的SDN和EPN具有路由复杂、多样化以及海量的特征，然而我们并不具备成熟的运用经验。网络切片融合兼容当前网络也是个难题。在全网中运用相同的网络运维系统，采用大数据技术和智能技术更好地统计和分析业务数据和网络资源。从全局的角度出发，优化编排通信设备和通信服务的自动生成，然而其欠缺良好的处理能力和及时性。如果将OSS设置到不同的区域中，那么OSS在各区域的互通也会出现延时。此外，针对边缘计算来说，目前亟需思考的难题就是，如何才能够合理设置边缘计算力度。

1.5 缺乏安全可靠的5G+云+Al技术

首先需要采用虚拟化的5G技术，虚拟化使网络物理边界逐渐模糊，虚拟安全域的变化是动态的，因此，很难继续应用以往的安全机制，网络安全有很大的概率会受到攻击。其次，5G 网络具有开放性 ，客户在5G网络中具有自定义和调配部分业务的权利，然而这需要第三方来操控网络，因此风险更大，外部攻击更易出现。再次是5G大连接，大量传感器能够在1km2内实现联网，并且永远不会掉线，极易成为跳板抵抗服务攻击，逐个印证大连接会导致信令风暴。

2 5G+云+Al早期应用情况

2.1 5G+云+Al赋能交通管理

目前最好的智能交通应用就是马路上所使用的摄像头，由于交通摄像头具有感知功能，手机定位数据能够实现对城市实时交通状况的精确获取，因此，在深度挖掘期间，通过对大数据和人工智能技术的借助，可以使全局视图具有可视化的特征。在拥堵路段所应用的智能疏导，也属于5G应用的一种。车联网是5G最大的智慧交通应用。笔者希望借助5G技术来全方位连接，这是4G时代几乎无法实现的，由于4G时代达到了100ms的延时。而5G时代应用了边缘计算后，只产生了1ms的无限时延，所以，在时间敏感度极强的交通领域应用该业务，能够最大适度地发挥作用[4]。

2.2 5G+云+Al赋能工业互联网

在广东水泥建材企业中，对水泥生产来说最为重要的就是水泥送料口。如果堵塞了送料口，就无法继续生产，以往工业企业每停机1min都会损失几万或几十万。目前，该企业对5G环境进行了部署，采用5G高清视频来对水泥送料口现场信息进行实时采集，由于机器视觉具有智能分析功能，如果发现有异常情况，就可以在最短的时间内发出警报，并启动相应的处置程序。

2.3 5G+云+Al赋能安防

建筑场所是人员流动最密集的区域，由于巡查工作压力极大，而人力资源十分有限，因此工作人员长期处于超负荷工作状态。由于以往该辖区内大多数区域无法覆盖有线网络，或需要较高的成本来铺设有线网络，并且需要分散布置该类位置，想要借助摄像头来巡查整个区域难度较大，所以需要大量的工作人员[5]。目前，该区域对5G+云+Al技术进行了全面部署，在无人机中应用5G网络来进行空中巡航，摩托车负责地面巡逻，佩戴AR眼镜的警员负责巡查人行道，在天、路、人方面通过对高清视频的全方位、无死角应用，实现了立体化防控。然后，可以采用5G技术向管理平台实时传送各类视频，在平台中实时对比各类信息，如果发现警情就可以及时告知现场巡警。

2.4 总承包项目现场智能管理技术

在开展模块化技术研究的同时，山东院研发团队还进行了总承包项目现场智能管理技术研究，建立了稳定的新能源现场项目管理组织机构，创建了适应新能源项目特点的精细化管控系统，并以此为基础，构建了智能云项目管理系统。根据图1所示的智能建造助理产业升级优势，笔者认为未来的建造将向3个方向发展，即数字建造、绿色建造、平安建造[6]。这里更多的是基于BIM技术以及云、大、物、移、智这些技术来进行整合，该系统能够应用手机快速接收、处理现场安全以及进行质量管理等；专注工程现场各参建方协同管理，实现现场问题快速定位标识以及项目全过程可追溯的目标；将EPC工程中的安全、质量、采购等数据存储至云端，对其管理内容进行数据分析与监控，解决“管理紊乱、成本失控、工期延误、质量缺陷”等问题。该系统已获得国家版权局计算机软件著作权登记证书。

图1 智能建造助理产业升级优势

2.5 总承包项目模块化施工技术

模块化是一种将复杂系统分解为可以灵活组合的模块管理形式，为项目精细化管理提供方向，在提高施工质量、确保安全的同时，在项目采购方面，还能降低材料消耗、节约项目成本。目前，该技术已在洧川、单县、海兴项目进行了良好实践，在提高施工质量及管理效率方面取得显著效果。

2.6 智能机器人

目前建筑企业内大规模的应用了机器人技术，机器人借助摄像头能够学习示范者的动作时序和几何位置，在经过训练后，能够实现对相关施工程序的自动生成。5G+8K+移动边缘计算技术能够帮助机器人做出更加灵敏的反应，还可以通过自主训练来实现对相关施工程序的生成。在云端大脑中应用低延时的5G技术，能够实现对大量头脑简单的机器人的管理，也就是云控机器人，降低机器人成本。500台机器人在4万m2的某建筑工地中协同作业，在行业中突破了集群作业的最高记录。该建筑工地所应用的机器人比传统人工作业的效率高出了10倍以上，机器人达到了超过人工5～6倍的速度。曾有公司预测，全世界到2025年需要为每万名制造员工的工作配备103个机器人，也就是按照100∶1的比例来分配真人和计算机，此外，智能机器人将被应用到14%的领域中。

3 5G+云+AI赋能数字化新基建

3.1 网业协同构建5G新体系

运营商的客户群体十分广泛，并且掌握了ICT技术，通过近几年所提供的信息服务这一商业转型契机，开展大规模的产业合作，结合各垂直领域适配5G的需求，能够获得更多的发展机会[7]。根据中国信息通信研究院《5G产业经济贡献》，预计2020—2025年我国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元，5G将直接创造超过300万个就业岗位。

3.2 为产业生态发展提供源动力

想要提升网络的可靠性，就需要为网络运营体系提供良好的保障，在结合差异化理念建设网络平台时，还需要在云化网络中集中建立现代运维体系，为网络体系、网络资源提供全方位的管理和灵活调度。运营商在5G时代通过对自动化网络平台的构建，能够使自动管理网络配置、自动编排业务和自动化运维诊断目标得以实现；在不同场景采用5G确定性网络，通过对各类自动化运维体系的构建，能够节省运营费用，提升运营效率。为用户的自荐自为和自营提供保障。根据图2可知，未来我国的智能建造将向全时段的安全监管和全周期的质量监测2个方向发展，也就是说安全和质量的全生命周期管理是未来智能建造的核心。

图2 智能制造行业背景

正是基于这样的一个大趋势，未来智能建造将向过程数字化、施工自动化、管理系统化、控制网络化4个方向发展[8]。

4 结语

总的来说，5G+ 云 +Al 技术促进了“新基建”的落实，目前，5G+云+Al技术主要被应用到了交通管理、工业互联网以及城市安防等领域，然而5G网络运营商依然面临着许多难题，例如缺乏成熟的技术以及成熟的运维等，因此需要网业协同构建5G新体系，并为产业生态发展提供源动力，以此来实现5G+云+AI赋能数字化新基建。