第六屆工程建設行業互聯網大會上,中國聯通政企客戶事業群生態環境拓展總監成湘龍先生發表了主題為《5G云網助力智能建造》的主題演講,為大家講述5G這樣的創新技術怎么應用到智能建造領域,以及5G技術在建筑行業數字化轉型過程中起到的作用。
1、中國聯通對智能建造的理解
首先來看看中國信息化發展的背景,作為一個通信企業或者叫做信息化的企業,我們認為目前中國建筑業整個信息化水平是偏低的,還處于起步階段。也就是說平時建筑企業用到的信息化基本是CT和IT,和OT結合的比較少,中國建筑企業在OT領域的信息化水平還是偏低的。
再來看一組數據,2019年我國建筑業總產值是24.8萬億,而信息化占比不到1000億,也就是說建筑領域的信息化水平占比約為0.3%~0.4%之間,遠低于其他傳統行業1%~4%的水平。這就是目前我國建筑業發展信息化的第一個大背景,正是基于這個背景,我們認為我們建筑業信息化的需求是非常旺盛的。
基于此,住建部等13部門聯合印發了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》,這個文件對于整個建筑行業影響非常大,文件明確提出了建筑業的發展目標:
到2025年,打造“中國建造”升級版;到2035年,“中國建造”核心競爭力世界領先。在這樣的政策大背景下,智能建造到底該怎么去發展呢?
目前我國的智能建造還處于初步階段,智能制造產品僅有以IOT為核心打造感知系統和以BIM為核心樹立建筑管理。
我們認為未來我國的智能建造將向全時段的安全監管和全周期的質量監測兩個方向發展,也就是說安全和質量的全生命周期管理是未來智能建造的核心。
正是基于這樣的一個大趨勢,未來智能建造將向過程數字化、施工自動化、管理系統化、控制網絡化4個方向發展。
過程數字化、施工自動化、管理系統化、控制網絡化4個方向發展是業務方向,那么它們怎么和數字化結合起來呢?
我們認為未來的建造將向三個方向發展,即數字建造、綠色建造、平安建造。這里更多的是基于BIM技術以及云、大、物、移、智這些技術來進行整合。
以上是我們作為通信企業或者IT企業對于智能建造的理解,那么5G與智能建造有怎樣的天然結合呢?
我們常說4G改變生活,5G改變社會,那么5G如何改變社會呢?這主要取決于5G的三個特性,即穩定低時延、大帶寬、廣連接。
5G對于普通用戶來說代表的是更快的4G,而對于建筑行業用戶來說,帶來的不僅是更快的速度,還具備廣連接、超低時延這兩個特性,5G很多的業務領域更多的是基于這些場景打造出來的。
當廣連接、低時延兩個標準凍結之后,未來整個產業鏈也會成熟起來。廣連接在建筑領域的主要應用就是海量的設備傳輸,比如機器人代替作業就需要基于5G網絡,而低時延在建筑領域的應用主要有塔吊操作等。
基于以上對5G的理解,下面來看一下智能建造的核心理念,即5G賦能應用創新和數據驅動、運營智能。5G賦能應用創新是指打造無處不在的5G高速低延遲網絡,將5G應用到平安、綠色、數字建造等場景中,在移動辦公、移動安防、高清視頻等多領域實現5G的廣泛應用。
數據驅動、運營智能是指對智能建造中的人、車、企業、資產設施進行全連接,推動深度洞察與決策智能化,實現實時可感、瞬息可知、極致可視、安全可控。
當5G創新更多的應用之后,必然會產生大量的數據,而人工智能的能力來源于數據喂養,也就是說沒有大量的數據,人工智能只能是空談,比如阿爾法狗這些都是需要數據來訓練的,而5G就是獲得數據來源的很好的方式。
2、5G助力智能建造
那么5G是如何助力智能建造的呢?我認為是從以下五個方面體現:
第一是我們工地建造過程中的作業面是不斷變化的,也就是說以往的光纖傳輸或者云網的有線傳輸已經不能滿足現場作業面不斷變化的現場環境,而5G就成為了最合適的方式,同時5G在速率和安全性上也遠遠領先于WIFI。
第二是5G會有很多視頻類的應用,原來對于工地現場的防火,施工現場需要布很多溫度傳感器或者煙感傳感器的點,那么在5G環境下,是不是可以用視頻監控的方式來實現呢?這里要說一下邊緣云,5G所謂的邊緣云就是把算力和存儲放在基站側,在前端安裝更多的不需要算力的攝像頭,直接在基站側就可以進行計算。因此在5G環境下,施工現場不需要布煙感傳感器,一個作業面能覆蓋到的攝像頭就足夠了。
第三還是基于邊緣云的,邊緣云是5G未來在很多行業中非常普遍的一種應用方式。我們現在去做邊緣云或者智能攝像頭,以往的方式是前端的攝像頭是智能的,或者后臺有大量的云計算的資源來進行算力和存儲,那么未來在5G環境下,更多的算力可以放在基站,用邊緣云來做。
比如在工地現場有很多工程車輛進出,其實每輛車都安裝了GPS,但是在工地有圍擋的分配區域,GPS的定位以及速度都是不準的,而我們在施工現場對車速是有嚴格的要求的,那么什么方式能又快又準確的識別施工現場車輛的車速呢?通過邊緣云智能視頻識別的方式是效率最高的,我們能很快的識別出車輛的速度,并且準確率要高于GPS。
第四是關于安全性的,大家最近都比較關注華為被卡脖子的問題,而5G核心技術是掌握在中國人自己手里的,是擁有自主知識產權的,因此,從安全性上來講,5G是一定是最適合建筑產業,我們整個建筑產業都在做國產化、自主化,這些都需要5G來支撐。
第五點是5G能夠全力以赴支撐智能建造。智能建造和工業領域的智能制造有很多相同的特點,在建造過程中都需要一張網絡來支撐,而現階段有很多有線網絡能支撐智能建造和智能制造,但是沒有合適的無線網絡,主要是因為以太網的核心是“盡力而為”,但是在施工作業階段,或者說工作人員正在操控塔吊,一個“盡力而為”的網絡顯然是不行的,因為這時網絡對時效的要求非常高,因為這個過程需要10毫秒內做完,操作人員的動作就必須返回回去,要不然可能會出現機毀人亡的事故。
而5G就可以作為支撐智能建造的無線網絡,因為5G具備兩個特點:海量連接以及超低可靠時延。
同時,這張網針對智能建造、智能制造做過優化,也就是說能夠做到“全力而為”,可以理解為全力以赴的完成數據的傳輸,這是其他任何一個網絡都做不到的,包括WIFI。
以上是智能建造跟建筑業想結合的幾點,但是只有5G是不可行的,5G需要和人、機、料、法、環、測相結合,也叫5G+A、B、C、D、E,即5G+AI、BIM、DATE、EDGE,具體來看就是5G環境下很多內容需要存在云端,同時產生大量的數據需要喂養我們的人工智能,還有EDGE邊緣云,那么我們在人、機、料、法、環、測都有了對應的應用場景。
其中人、機、料、法、環對應的應用場景我們都比較熟悉,這里我補充一下“測”對應的應用場景,有一種叫激光測距的基于機器視覺的方式,即通過前端攝像頭能對整個作業面現場進行視頻捕捉,并且將捕捉到的信息數字化之后存儲在系統中,未來通過系統就可以對某建筑的隱蔽工程進行追溯或回溯,同時可以看到模型中的長寬高的尺寸,以及包括鋼筋捆扎的細密程度等能夠看到完全立體化的模型,這些都是可以跟邊緣云相結合的。因此,我認為以上就是IT行業跟建筑領域相結合的未來發展方向。
以上就是5G支撐智能建造的大背景,那么在這樣的大背景下,我們如何去搞智能建造呢?
中國聯通認為應從三個層面入手。第一層是基礎設施,即感知或者數據采集,我們所有的數據都通過公有云、私有云、邊緣云三種方式存儲在云端,也就是說所有的數據、算力基本都在網上。
再向上是中臺,目前很多時候我們在做雙中臺,即數據中臺和業務中臺,實際上我們提出的數據智能中樞也是圍繞中臺概念來做的,大數據平臺是做數據收斂的,即建筑企業、施工方的數據,甚至未來可能行業監管方提供的數據都會集中在這個數據平臺上來。
有了數據平臺之后,我們要通過AI平臺或者業務管理平臺來向上賦能,就是將來更多的應用是基于中臺來實現的。
雖然據我了解,目前建筑行業提出數據資產概念的還不多,但是其實目前已經有很多行業提出了數據資產的概念,認為所有的數據都是有產權和歸屬的,也必然有經濟價值,既然有經濟價值,我們就可以稱之為數據資產。
那么建筑行業的數據資產是不是真的可以沉淀下來?我認為現在從架構角度或者平臺角度來說,還是可提升的空間的。
有了基礎設施和中臺兩個基礎之后,再向上就是巡檢、基于管理等各類的智慧應用都可以基于這些平臺能力來實現。
最后再來看一下5G在智能建造中的三個應用場景,即平安建造、綠色建造和數字建造。平安建造主要是基于視頻監控的,綠色建造主要是環境監測,5G既然有海量連接的屬性,那么最基本的現場所有的揚塵、噪聲監測,以及針對用水用電情況的監測,5G網絡也是可以支撐的。
第三個場景數字建造,其實現在已經在數字建造方面進行了一些嘗試,比如施工現場配的VR眼鏡其實就是一種巡檢,通過VR眼鏡可以第一時間發現問題,同時可以實時的調度。
最后是我們對于區塊鏈的一些理解,目前,鋼結構是智能建造領域相對比較成熟的板塊,而整個鋼構件的來源、類型、使用、安裝位置等其實是差別挺大的,而區塊鏈有兩個核心要素就是一旦施工過程中發現了問題,可以實現直接溯源,追溯出是采購環節還是設計環節還是運輸階段出了問題。
另外,項目即使已經交付了,項目施工過程中的數據仍然保留著,在未來的運行維護階段,一旦工程項目出現問題,都是可以進行追溯的,而且能夠找到本身數據鏈上的防篡改數據,幫助找到問題的根源以及責任人,真正實現建造領域的全生命周期的管理。我們認為這只是區塊鏈的一個應用場景,將來在智能建造領域可能會有越來越多的應用,或者說智能建造越來越多的應用一定會上“鏈”,因為只有上“鏈”了,我們才能實現所有項目的全生命周期的管理。