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5G时代,将会给建桥行业带来什么?

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龙行天下 发表于 2019-7-8 23:07:40 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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如果你认为
5G只是让你上网看剧更顺畅玩游戏不卡顿?那你就太小看这项技术啦!

5G时代的来临我们的桥梁行业


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“若是有5G,我的工作效率将能提高一大截!”6月13日上午,在本报记者与桥梁工程师赵训刚一起驱车前往建桥工地的路上,赵训刚不禁感慨。

一路上,赵训刚一直盯着手机,时而眉头微皱,时而拨打电话,时而又拿出充电宝给手机充电……记者看到,赵训刚的手机屏幕里正现场直播着一座长江大桥的车辆通行状况,然而,影像却不够清晰且频繁卡顿,这让赵训刚颇为烦恼。

“平常在办公室都是用有线网络监测,可一旦出门用手机监测,就会对无线网络和手机储电的要求更高,所以我非常期待5G快点到来。”


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▲手机检测

赵训刚介绍,5G最大的特点是大流量、大带宽、大连接、低时延,这几个特性恰恰满足了目前户外“掌上监测”的发展需求,将更有利于桥梁工程师实时掌握桥梁的健康状况,从而及时处理突发事件和修复病害桥梁,确保桥梁运营安全。“有了5G,以后出门用手机监测,就再不用愁网速了!”

5G,对于建桥行业,其实远远不止有助于“掌上监测”这么简单。 长江学者、同济大学桥梁工程系主任孙利民认为,5G时代的到来将会给包括桥梁工程在内的各行各业带来巨大的变化,特别是在与智能化、信息化相关密切的桥梁施工控制、安全监测、工业化建造等领域,将带来明显的技术进步。例如,桥梁安全监测的传统装置将大量采用无线形式和云计算技术,从而降低成本,提升系统寿命和可靠性,相应地也会形成新的业态。
“与此同时,我们应该充分做好诸如分散供电、基于无线网络云的信息处理、相关标准、信息安全等技术的前期研发工作,迎接5G时代的到来。”孙利民说。  

15G+桥梁健康监测 更快更稳更低耗
“研究5G对桥梁健康监测的好处,要先从5G自身特点出发,并结合桥梁安全监测和管养信息化的需求来分析。”中铁大桥科学研究院健康监测中心主任叶仲韬表示。
叶仲韬认为,为保证数据实时稳定传输,目前国内的桥梁监测主要还是依靠光缆进行有线组网,“而在5G时代,高速度、低功耗的技术特征,首先带来的是桥梁监测系统将实现全面无线组网。”
“全面无线组网的最大好处,即是监测系统架构将更加简洁,部署将更加方便、快捷和省钱。”
例如,系统前端在减少大量线缆部署之后会变得整洁美观,并且也会降低系统复杂度和部署工作量,从而大幅度削减系统部署和维护成本。

“得益于造价成本降低,桥梁健康监测系统将会由高端、重点项目示范性应用向行业应用全覆盖大举推进。未来,越来越多有意向做桥梁监测和信息化却受限于资金短缺的地区和项目,将会拥有引入桥梁健康监测的条件。当中低端市场需求得到全面释放,带来的市场规模和相关产业的带动效应也将会非常巨大。”

并且,全面无线组网还将增强系统物理架构的鲁棒性(系统健壮的意思),避免由第三方施工可能造成的光缆挖断等传输链路损毁,引发系统功能失效。“如果光缆被挖断,信号中断,所有前端监测数据将无法传输到后端,并无法进行及时有效地分析和反馈。极端情况下,在信号传输链路中断期间,桥梁一旦出现结构安全隐患将无法实现预警,就有可能会危及过桥人员和车辆安全,后果不堪设想。”

除此之外,高频结构状态数据和高清视频传输和处理的实时性将会得到空前提升,实现颠覆性的应用突破。

叶仲韬举例说明,在4G环境下,大规模高清桥梁视频监测由于带宽限制,难以构建大规模、高精度的智能结构监测应用。但在5G环境下,高清甚至超高清视频的规模化实时传输,将使以其为基础的高精度智能视频巡检成为可能,实现一根发丝细度的裂缝的自动识别和高清显现。

而且在基于5G的监测网络中,多终端、多测点数据高度同步也将得到更好保证。在4G网络条件下,一般传输时延为14毫秒左右,但在5G网络条件下,其时延仅在1毫秒左右,几乎“零延迟”,可以实现“神同步”,将有效降低数据后处理的难度,提升数据分析效率和效果。
 另外,在5G时代,随着低功耗终端通讯技术的普遍应用,本地化供电,特别是电池、太阳能、风能等难以满足采集传输终端设备高功耗持续用电需求的现象,将得到极大改善。
可问题又来了,5G时代,2G还会有么?
不少工程师对此都表现出了一丝担忧。目前5G基站的覆盖面基本在城镇里,但是国内很多桥梁,特别是高铁桥梁或轨道都建在人烟稀少的山区,这些地方网络基站少,信号弱,网速慢,因此山区桥梁监测系统一般都采用2G,以保证监测网络稳定性。“如果5G来了,覆盖不了山区,2G又被关闭,这对我们应该是一件很头疼的事情。”  
这些担心并非空穴来风。早在2018年4月12日,中国联通就开始有序关闭一些2G基站,如今网上更有消息传出,中国移动、中国电信也有关闭2G、3G网络服务的意向。

“即使2G关闭,我们还是有解决办法的。”

虽是桥梁专业毕业,但赵训刚在通讯行业和大数据方面也深有研究,在他看来,即使工程现场不能通过2G/3G/4G接入互联网,但只要项目部能够接入宽带互联网,那么就可以通过无线网桥、无线AP等设备,在整个工地范围(包括跨越山谷、岸边到水中塔墩等区域)进行互联网的无线传输和覆盖。

另外,项目部还可以通过WiFi,蓝牙、Zigbee、LoRa等无线技术组建现场无线局域网,实现设备与设备之间的数据连接,然后集中无线AP集中接入互联网。这样可以实现项目现场人与人、人与设备、设备与设备之间的连接和通信,并通过项目部互联网进行项目数据发布,在任意有互联网的地方,都可以实时查看工程现场信息。  



25G+桥梁智能建造 传统行业变新兴
“5G技术,我最直观的认识就是网络速度的大幅提升、网络延迟的大幅降低,以及对物联网、人工智能发展的推动作用。桥梁建造虽然是传统行业,受到的推动作用也将会是显而易见的。”中铁大桥局副总工程师汪芳进表示。

“5G技术对桥梁建造的推动作用,首先是建桥工地人员车辆管理的高效化。”汪芳进介绍,在桥梁建造过程中涉及大量的人员和车辆,对于其工作状态和安全状态,一直无法做到实时掌握,传统的方式是进场交底和定期排查等。但随着5G技术的到来,配合一些目前成熟的技术,如视频监控、智能状态识别、GPS定位、电子围栏等,做到对人员和车辆状态智能实时掌控应该会越来越容易。

众所周知,桥梁建造基本是在户外进行,即便近几年装配式建造工艺得到显著提升,桥梁快速化施工得以较好实现,但在汪芳进看来,桥梁建造装备信息化、智能化水平依然落后于机械制造、化工能源以及IT等领域。

“可是,5G技术的到来必将推动机械装备的信息化、智能化升级换代。同时,得益于新兴的传感技术、智能机器人的不断发展,我相信在不久的将来,桥梁装备智能化,特别是操作人员和机械的交互操作协调性方面,将会实现由量变至质变的飞跃,迎头赶上时代的步伐。”

汪芳进还认为,5G带来的不仅是网速的提升,还会促使无线通信应用到更多的地方,让许多之前停留在理论阶段或者因条件限制滞于发展的科技得到广泛应用,如无人机、VR、AR、物联网等。

在智慧工地方面,5G及其相关技术将不仅仅只应用于人员门禁、扬尘监控、视频监控等,还将实现危险预警,帮助远程操控机械设备等自动化操控场景落地,从而逐步解决工地上“安全和成本”这两大难题。

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▲城市桥梁智慧管理系统电脑画面
“5G技术的到来,将极大促进桥梁BIM技术的推广应用。”中铁大桥科学研究院副总工程师王波认为,在过去,因受限于网速,模型打开速度慢,许多技术人员对数据录入失去耐心,这也是目前国内BIM推广不畅的主要原因。
有了5G之后,现场桥梁施工技术人员就可以迅速打开存放于云端的BIM三维模型,进行施工现场的技术交底,并能够迅速利用手机APP端平台,将桥梁现场的进度、质量、安全等数据,通过语音、拍照或录制视频等简单形式,向云端的BIM管理平台数据库传输,最后再利于大数据进行统计和分析,从而提高桥梁施工现场管理的效率。

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▲桥科院大数据应用解决方案入选国家工信部优秀案例

“因为5G具有低延迟特性,我们作为施工单位,有一些高空危险地方作业,可采取远程操控指导,类似远程手术,可以降低风险,提高工作效率。咱们的吊塔司机也可以每天在地面的驾驶舱里操作,不用再爬那么高。”中铁大桥科学研究院总经理钟继卫说。  


大桥时评:
拥抱新技术就是拥抱未来


6月6日,国家工信部向中国电信、中国移动、中国联通及中国广电发放5G商用牌照,标志着我国正式迈入5G商用元年。
科学技术是第一生产力,每一次技术革新都会推动人类社会的进步,也加速桥梁事业的发展:

蒸汽火车的第一声鸣笛,将人类带进蒸汽时代,运输工具的变化对桥梁在载重、跨度等方面提出了新要求,桥梁工程技术也因此得到进步;

内燃机的“轰隆”咆哮,驱赶着人类迈进电气时代,高强钢材的大量供应、大吨位吊船的研发使用,使铁路桥梁获得了迅速发展的机遇;

人造卫星飞入宇宙,牵拉出地球信息网络,人类步入信息时代,从图纸技术过渡到多媒体技术集成式设计,桥梁设计发展步入新阶段。

如今,世界已迈入以人工智能、机器人技术、虚拟现实等为技术突破口的第四次工业革命,“智慧”桥梁与“智慧”工地也应运而生。

技术的更迭,驱动着桥梁行业的发展步入新阶段。拥抱5G,就是拥抱桥梁行业的未来。

站在学科交叉路口,建桥队伍不能仅用桥梁知识描绘桥梁发展蓝图,还要加强跨行业协同创新,要跨学科、跨领域,博采众长,大胆构想,将新技术投入到建桥中来。

技术推动行业革新,桥梁行业更要走在技术前沿,结合自身发展需求,“倒逼”技术创新。


原创作品,桥梁建设报。

文字:曹 雪 付 丽(通讯) 陈博文(言论)图片:付丽提供编辑:马永红   王小梅 熊旭辉审核:陈    金


               
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