計算技術在建筑施工管理中的應用

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摘要:借助5G移動邊緣計算(MobileEdgeComputing，MEC)技術可以解決建筑施工管理過程中存在的問題，提升管理水平，減少事故發生的可能性。從MEC概念出發，介紹了目前MEC技術在建筑施工管理中存在的問題，闡述了MEC技術對智慧工地建設的意義以及未來的發展方向，以供相關研究人員借鑒。

關鍵詞:MEC;5G;建筑;施工管理

0引言

近年來，我國高度重視物聯網、5G、云計算等技術在經濟社會各個領域的應用。依靠全時、遠程、準確的通信技術，可實現建筑施工過程及使用過程的安全管理，彌補當前建筑施工及管理中存在的不足，以減少事故發生的可能性。

1MEC關鍵技術

1．1MEC技術特點。移動邊緣計算(MobileEdgeComputing，MEC)，是第五代移動通信(5G)的關鍵技術，可利用無線接入網絡就近提供電信用戶IT所需服務和云端計算功能，而創造出一個具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務環境，加速網絡中各項內容、服務及應用的快速下載，讓消費者享有不間斷的高質量網絡體驗。從技術的演進發展來看，MEC技術作為5G移動通信網絡的核心技術，它在移動網絡邊緣給應用開發商和內容提供商提供了云計算能力和IT服務環境，具備廣連接、低時延、大寬帶、實時訪問、無線網絡信息、位置信息感知等特點。從產業的價值生態來看，移動邊緣計算可以創建一個全新的生態系統和價值鏈，包括應用開發商、內容提供商、IT企業、網絡設備商、運營商等。運營商可以向授權的第三方開放無線接入網，允許第三方面向移動用戶、企業或垂直細分市場靈活、快速地部署創新的應用和服務。1．2MEC技術優勢。1)網絡開放:MEC可提供平臺開放能力，在服務平臺上集成第三方應用或在云端部署第三方應用。2)能力開放:通過公開API的方式為運行在MEC平臺主機上的第三方MEC應用提供包括無線網絡信息、位置信息等多種服務。能力開放子系統從功能角度可以分為能力開放信息、API和接口。API支持的網絡能力開放主要包括網絡及用戶信息開放、業務及資源控制功能開放。3)資源開放:資源開放系統主要包括IT基礎資源的管理(如CPU、GPU、計算能力、存儲及網絡等)，能力開放控制以及路由策略控制。4)管理開放:平臺管理系統通過對路由控制模塊進行路由策略設置，可針對不同用戶、設備或者第三方應用需求，實現對移動網絡數據平面的控制。5)本地轉發:MEC可以對需要本地處理的數據流進行本地轉發和路由。6)計費和安全。7)移動性:終端在基站之間移動，在小區之間移動，跨MEC平臺的移動。

2MEC解決方案

2．1行業背景。由于建筑行業的特殊性，建筑施工過程中普遍存在人身安全問題、建筑材料及施工質量問題、施工進度和設備等財產安全問題、建筑工地揚塵污染問題等，現有的實時的監測技術主要依賴視頻監控和無線傳感技術來實現，采用有線方式建設會大大增加初期建設成本，而借助運營商的無線網絡又會造成流量成本的負擔以及受到網絡傳輸不穩定因素的影響。為此，MEC技術提供了計算處理、存儲緩存、虛擬交換等功能，也提供了分流、規則管理、DNS解析、第三方應用托管、服務提供等功能，還提供了平臺的編排與調度、應用的管理與維護、邊緣云基礎設施的規劃編排、服務的調度、應用接入、管理和維護以及數據面的監測和控制。其數據傳輸方式如圖1所示。圖1MEC數據傳輸示意圖此外，MEC可以部署到運營商的網絡。部署在基站中，分單基站部署和多基站部署，前者是MEC設備串聯在BBU與接66入層設備之間，后者是在傳輸匯聚點(核心機房或匯聚機房等)部署MEC。2．2視頻監控平臺。視頻監控綜合平臺是基于5G_MEC網絡研發，同時兼容LTE網絡。視頻監控綜合平臺可以實現視頻實時瀏覽、錄像回放、監控點管理、告警等豐富的視頻監控業務功能。視頻監控綜合平臺充分利用MEC在擁有充足網絡環境下無視環境限制的特點，相較傳統4G攝像頭，基本可以實現“流量本地化”;相較有線攝像頭則免去布線工程，分別從流量資費與布線兩方面最大程度減少客戶的成本。針對建筑工地現場環境網絡鋪線難、安裝環境惡劣以及地區偏僻等不利監控場景，視頻監控綜合平臺結合MEC技術可得到廣泛應用。其優點主要有以下幾點:①本地寬帶高速通道，適合寬窄帶大數據高并發數傳輸。②高安全性，4G/5G加密通道傳輸。③高穩定性，無掉線，抗干擾。④易維護性，運營商后臺維護。⑤高安全性，數據本地交互。⑥高穩定性，邊緣部署。⑦低成本，不占用骨干網帶寬，網絡成本低，降低客戶使用成本。2．3無線監控解決方案。2．3．1方案組成。方案主要由3大內容組成:MEC網絡、監控平臺、攝像頭終端。MEC智能監控的機制是MEC對視頻流量的本地化處理，把通過基站采集上來的視頻數據通過專線寬帶送到監控存儲中心，監控中心從存儲中心實時調取視頻。整套系統工作方法:在監控定位所在基站側或者所在傳輸鏈路上部署MEC，然后打通攝像頭與監控平臺之間路由，攝像頭與監控中心之間通過內部協議建立連接，攝像頭掉電重啟等異常情況可重新運行后自動連上監控平臺。解決方案充分展現MEC優勢，攝像頭側上行流量，在MEC側終結。無需消耗骨干網資源，無需擔心大量部署攝像頭產生的流量對網絡造成擁塞。同時攝像頭側與監控平臺自動建立連接。通過MEC建立低時延穩定通道，以達到有線監控的穩定性。支持在MEC側作AI或者視頻編解碼分析，減少前端終端與后端處理中心壓力，節省處理成本，提高效率。2．3．2實現功能。設備通過專屬監控軟件，可實時操縱監控各安全卡點，支持視頻時間軸功能，可在線回放視頻，支持視頻時間點查詢功能，監控人員通過選取視頻回放時間節點，可從視頻回放設置節點開始回放，使回放查詢更加方便。1)實時監控。移動端支持監控區域劃分，每一臺移動端設備可通過對監控進行區域劃分，進行職責劃分，明確監控人員區域職責;實現監控區域實時管理、實時監控，對監控區域事故做到及時發現。2)應急管理。監控平臺提供應急管理服務，當視頻監控區域出現事故時，提供事故報警界面，任何監控人員只需提交報員可將其推送到每一個監控管理人員手中，做到對監控區域及時了解，快速處理已發生事故區域，預防未發生事故區域，多方協防，將事故危險與損失降到最低。2．3．3方案對比。相較傳統4G無線監控，MEC無線監控解決方案主要解決許多場景地處偏遠、鋪線難的問題，降低網絡建設成本，將視頻信息進行本地存儲、本地處理，具有更低時延，可以快速建設，節約建設時間成本。也就是說，MEC網路可以一鍵部署，解決網絡部署繁雜、速度慢的問題，其建設要素如表1所示。表1MEC與傳統4G、有線建設要素對比

3案例分析

以某工地自動巡檢機器人為例，其主要承擔偏遠地區和夜晚的無人值守的工作。主要設備包括攝像頭(配套監控平臺)、網關(4G)、SIM卡等前端設備;服務器(部署MEC)、MEC軟件、網卡、路由器、防火墻、機柜、路由器、UPS、寬帶(用于MEC遠程維護)等機房設備以及基站室分、BBU、AAU傳輸設備、光纖(MEC服務器到客戶機房之間)等網絡設備。其費用包括設備、維保、培訓、施工在內約9萬元。由于屬于移動裝置，所以需要無線數據傳輸，一個傳統的1080p攝像頭流量費一天在50G，流量費每個月上萬元，非常昂貴，通過使用MEC的方式可以達到“0”流量的效果，節約流量成本，很大程度上減輕人員巡檢壓力和提高巡檢的效果。

4結語

5G_MEC合理地利用了MEC邊緣網絡的特性，提高了邊緣網絡設備的利用率，穩定、性價比高的網絡服務促進了智慧工地的規模化部署，有助于提高建筑施工質量，降低建設和生產成本，還可以對新建工程項目施工質量的改進提供幫助，實現建筑施工與維護的一體化管理的目的。

參考文獻:

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作者:王卿 單位:1．中國聯合網絡通信有限公司常州市分公司2．江蘇城鄉建設職業學院