5G是新基建领域的龙头,而建筑业是传统基建领域的龙头。5G与建筑业,分别作为典型的新兴产业与传统产业的代表,双龙聚首,必将在传统产业升级、新旧动能转换、产业融合发展等领域,掀起具有引领性的“时代浪潮”。
年初开始的疫情,直接导致产业与社会经济全面进入寒冬。而“新基建”在国家政策的推动下,着实像“冬天里的一把火”,烧到今天依然“火热”。
首次提出“新基建”可以追溯到一年多以前,2018年12月19日至21日,中央经济工作会议在北京举行,会议重新定义了基础设施建设,把5G、人工智能、工业互联网、物联网定义为“新型基础设施建设”。随后“加强新一代信息基础设施建设”被列入2019年政府工作报告。进入2020年,从中央政治局、国务院、到工信部,在短短2个多月时间内密集发布政策。尤其是3月,密集发布了一系列政策通知:2020年3月,中共中央政治局常务委员会召开会议提出,加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度;2020年3月6日,工信部召开加快5G发展专题会,加快新型基础设施建设;2020年3月24日,工信部发布《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》。
从上述国家的重大政策来看,提新基建必提5G,可见5G在新基建领域的重要性,由此奠定了5G在新基建领域的龙头地位。
新基建涵盖七大领域:5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车和充电桩、大数据中心、人工智能和工业互联网。实际上可以分为两大板块,即新基建:5G基建、大数据中心、人工智能和工业互联网;传统基建(旧基建)的延伸:特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车和充电桩。新基建中新的部分,都是与信息技术与数字经济紧密相关的领域。
千百年来,建筑业几乎都是基建的代名词。中国传统文化中对基建与经济发展的理解尤为深刻,“要致富先修路”的观念深入骨髓。中国进入改革开放的40余年,一直都在大拆大建中搞基建,当下又在“一带一路的倡议下”,从国内建到国外,生生打造出了名副其实的“基建狂魔”之称号。传统基建,包括:住宅区、别墅、公寓等居住建筑项目;高档酒店、商场、写字楼、办公楼等办公商用建筑项目;石油、煤炭、天然气、电力等能源动力项目;铁路、公路、航空、水运、道路桥梁、隧道、港口等交通运输(铁公机)项目;水库、大坝、污水处理、空气净化等环保水利项目;电信、通信、信息网络等邮电通讯等。在这些传统基建领域,建筑业几乎都无一例外的参与其中,且大多数都是主力。因此,建筑业毫无疑问是基建领域的龙头老大。
从目前的产业与经济环境来看,中央对基建的定位和思路很明确,一是带动经济增长,二是加快补短板,新老基建并重,传统基建托底,新兴基建发力。从十多个省市发布的重大项目规划和专项债投向也可以看出基建的主要着力方向:传统基建在规模和全产业链上托底(稳住经济规模、产业链循环、就业保障等),新基建在产业高质量发展上加快突破。一方面,传统基础设施建设具有“乘数效应”,即能助推经济腾飞,为发展继续能量、增添后劲,从而带来几倍于投资额的社会总需求和国民收入。另一方面,新基建的核心在于增强数据存储、传输和计算能力,既是“补短板”又具有“前瞻性”和“先导性”。将促进经济结构转型升级,推动我国进入“大创新时代”。
今年4月20日,发改委又对新基建的内涵做了解释,新基建主要包括三方面:信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施。
一是信息基础设施。主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,比如,以 5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。
二是融合基础设施。主要是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术,支撑传统基础设施转型升级,进而形成的融合基础设施,比如,智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。
三是创新基础设施。主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施,比如,重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。
由此来看,5G与建筑业碰撞在一起,可谓天雷地火(新老基建的龙头)。同时,将5G技术融入到建筑业进行创新式发展是必然趋势,将会在融合基础设施打造与创新基础设施构建上发挥重要作用。
2019年被业界公认为5G商用元年,也正是在这一年5G概念和5G技术被各行各业“炒得通红”。笔者作为深入行业的参与者,也常常收到各行各业的朋友的询问和咨询需求。其中,就有幸参与到某省的建筑行业协会中去,该省的建筑行业协会以建筑BIM研究小组为核心,主动向5G技术领域学习和探索,试图寻找双方的结合点,并探索未来技术的融合应用路径或趋势。交流中,笔者将5G的技术特性与建筑业的发展需求与趋势结合起来,去探讨5G将如何改变建筑业。
要谈5G如何改变建筑业,首先要搞清楚5G技术特性。关于5G概念性描述在此不再赘述。5G相较于前面几代移动通信技术,具有显著的三大特征:大带宽、泛连接(海量连接)、低时延。同时,国际电信联盟ITU基于5G技术的三大特征,又定义了5G的三大应用场景。
业界都讲,4G改变生活,5G将改变社会。接下来,先通俗的讲讲,5G将会对社会带来哪些改变(行业应用层面)。
第一,大带宽。这个很直观,就好比,以前4G是双向4车道,5G提升了10倍,即双向40车道,就说你“飙车”爽不爽 ,G比特以上大小的文件,秒下载。此外,AR/VR,8K/16K高清,以及全面云化网络办公、远程协作不卡顿,都得益于大带宽。
第二,海量连接。我们总听人说,互联网时代是人与人的连接,物联网时代正在到来,即“万物互联”,你家里的冰箱、门锁、洗衣机、扫地机器人、台灯……统统能联网(当然4G已经实现了一部分),但这只是其中很少一部分,我们物流仓储、超市货品、网购产品的定位跟踪等,蓝翔的挖掘机也都要联网,所以万事万物都要联网,就要求足够大的连接能力,这个5G单个站点百万级的连接能力就能够满足。
第三,低时延。低时延典型应用场景在远程医疗上,这个对时延要求很高,假设远程做手术,网络慢了几秒钟,一刀子拉下去,没来得及处理人就挂掉了。5G的时延可以做到毫秒级,人的神经反应是40毫秒(被针刺一下,40毫秒后有痛感),5G可以做到5毫秒以下。还有就是“无人驾驶”,想象一下,若是时延秒级,是会出人命的。另外,我们玩VR头盔的人都知道,以前有眩晕感,很难解决,本质上是因为“时延”造成的,到了5G时代这个问题迎刃而解。那么将来通过VR远程教育、购物等体验会更好。
基于上述5G技术的三大应用场景,下面将从建筑业信息化与智能化入手,去探讨5G技术将对建筑行业带来哪些变化。
5G技术与建筑业融合,首先从建筑信息化模型(BIM)开始。这是因为,一方面BIM技术已经发展了很多年,且在国内外建筑领域都已展开了一定规模的应用。另一方面,5G技术的特性必须以建筑信息化模型为基础才能发挥作用。
BIM(Building Information Modeling)是建筑学、工程学及土木工程的新工具(建筑信息化和智能化的关键路径和基础)。BIM可以帮助实现建筑信息集成,从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期终结,各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中,设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作,有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。
1)模拟性高,方案筛选、施工模拟等功能极大提升工作效率;
2)连贯性好,不同阶段信息数据可紧密联系;
3)可视化优,所见即所得;
4)协调性强,实现不同模块之间交互。
然而,BIM技术的这些特性,一旦有5G技术的加持和助力将会发挥出更优越的性能。譬如,基于5G技术连接特性的边缘感知,对大量建筑环境信息进行数据采集,进而对施工进行模拟,大大提高前期的方案筛选;基于5G技术的综合特性(大带宽、泛连接、低时延),将促进BIM技术拥有更好的各阶段信息与数据的连贯性、所见即所得的可视化、不同单元与模块之间的协调性。
GIS 技术(GeographicInformation System,地理信息系统)与 BIM 技术融合,提高建筑与周边环境的融合性,提高整体施工效率。以高速公路建设为例,工程横跨区域广阔,通常横跨几十甚至上百公里,(BIM+GIS)+5G更能体现出工程所处的环境以及施工过程的真实性。建设初期,施工模拟需要回传大量真实场景的视觉信息,同时还有高速公路周边的建筑物及其它基础设施信息,就要用到5G泛连接的特性。到了建设过程中,对周边建筑环境要进行实时监测,防范建筑安全事故发生,就要用到5G技术的低时延特性,可以快速准确的对安全事故进行监测和预警。
(BIM+IoT)+5G在建筑物料、人员管理、及装配式建筑项目中有效应用
BIM+IoT技术在建筑物料管理、人员管理以及装配式建筑施工过程中得以有效应用。以采用装配式建筑为例,装配式建筑的预制件往往高达上万件,不同预制件的进场摆放、安装以及与现场浇铸件的配合等都成为棘手的管理问题。BIM 技术可实现对不同预制件的编码,并且可对实物预制件编码的一一对应,通过 RFID 技术实现预制件编码的快速识别,从而达到精准高效安装的效果。因此,在BIM+IoT应用的场景中,大量连接与实时性需求较为明显,5G正好在这两个技术特点上发挥更好的作用。
(BIM+VR/3D)+5G将增加设计效果的浸入,让检测和逆建模更加高效
VR(虚拟现实)技术与 BIM 的结合,将进一步增加设计效果的浸入感。让设计者更真切地体会到设计环境中的细节。目前 BIM+VR 技术在精装修方面使用地相对成熟,可减少设计图纸和显示效果的误差,让设计师能设计出使用者更加喜欢的效果图。通过 BIM 技术与3D激光测量的结合,可以快速进行设计效果与实际结果的对比,迅速找到差异之处,从而进行返工或优化。另外针对已有的建筑,比如古老寺庙、名人故居等,可以通过3D激光技术进行检测,然后根据具体信息记忆性逆建模。其中的VR和3D技术都要求低时延、大带宽。同时,需要连接海量的建筑模块信息,就要用到泛连接特性。
综合来看,进入5G时代,其高速率(大带宽)、低延时、海量连接特性让建筑工业化爆发出无限潜能。5G对于建筑行业工业化进程是一个巨大的推动力,工业VR/AR因5G网络强大的数据传输有着天然的结合点,相比于其他行业将先迈进5G新时代。
在VR/AR+3D+5G方面融入建筑业的探索,国外公司以其更加优越的技术和产业优势更胜一筹。
HoloLens是由Microsoft在2015年与Windows 10同时发布的增强现实眼镜,或称之为混合现实眼镜,是集多种先进传感器、高清3D光学透镜显示器、空间映射、环绕音效等特性于一身的全息计算机。HoloLens允许用户通过更加自然化的方式与数字信息进行交互,如Gaze(凝视)、Gesture(手势)、Voice Input(语音输入),这三种输入方式分别代表了用户的眼睛、手和声音,是Microsoft对未来计算终端在交互方式上所做的探索与创新。[1]
其次是Daqri头盔
Daqri创立于 2010 年,总部位于洛杉矶,专门设计和制造增强现实(AR)设备。Daqri 的目标使用人群是企业工人,通过让佩戴者看到并操纵叠加在真实环境上的数字图像(通常是说明书),提高效率、保证安全。只要戴上Daqri头盔,工人看到的画面中将虚拟内容和真实的内容叠加在一起,就可以实时接收周边环境的信息,瞬间拥有“透视”周边物体的能力,大大提高工人的生产力和安全性。[1]
可以准确的测量并分析周边物体,为我们绘制周边环境图。
可以直接在头盔中绘制建筑物的3D模型。
除必要的iOS和Android APP外,Daqri头盔使用Industrial 4D Studio作为主要的信息管理软件。这样多个用户能够接触同一份数据,让团队能够在不同地方协同工作。Daqri还可以结合现有的软件硬件,通过智能设备(比如智能手表)来操控它们。
建筑业向来是生产安全领域事故高发领域,因此建筑安全的风险监测预警尤其重要。基于5G技术特性的行业应用场景,融入到建筑领域,将能大大提高建筑安全的管控能力,通过监测预警系统防范重大安全事故的发生。
综述,未来几年,5G改变社会,重点在产业领域。而产业领域,作为最传统的建筑业而言,将会乘着以5G为引领的新基建的东风,迎来更快速的变革与发展,尤其是建筑信息化与智能化与5G技术特性的融合。
[ 1 ] 施工技术,《5G给未来建筑行业带来什么改变?》
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