5G移动边缘计算技术在建筑施工管理中的应用

周鑫

【摘  要】经济迅猛增长，逐渐推动了建筑施工行业的发展，不仅为整个行业创造了更多发展机遇，同时，还提出了诸多挑战，想要在这一背景下更好的发展，必须要求建筑企业更好的开展施工管理工作。以往过程中，建筑企业虽然对这一情况产生了一定重视，积极主动开展建筑施工管理工作，取得了较好的效果，在一定程度上保证了工程的顺利进行。然而深入分析后可以发现，很多建筑施工管理依然以人力为主，即便应用了信息化技术，也是应用一些简单地功能，未能发挥出信息化技术最大的作用。这一背景下，人们逐渐开始在建筑施工管理中应用更多的信息化技术，5G移动边缘计算技术是较为常见的一种，通过这一技术的应用，能够及时发现施工管理中存在的问题，自动分析问题的引发原因、过程以及危害，有利于解决方案的制定，大大降低各种事故的发生率。基于此，本文通过对5G移动边缘计算技术的简单概述，进而分析了其在建筑施工管理中的应用，最后以此为基础，以某工地为例，5G移动边缘计算技术的应用效果展开验证，以推动我国建筑行业向着更加良好的方向发展。

【关键词】5G移动边缘计算技术;信息网络;建筑施工管理

引言

科学技术的更新与换代，逐渐出现了很多先进的信息化技术，如物联网、5G网络、云计算等，与以往的信息化技术相比，这些新技术功能更加完善，应用效果更加良好，因而被广泛使用到社会中的各个方面，其中包括建筑施工当中，通过这些技术的应用，能够动态的采集工程数据，通过对这些数据的有效分析，判断出施工活动是否存在隐患，大大提高了建筑施工管理的效率，为整个工程更好的建设打下坚实基础。在这些新技术当中，5G移动边缘计算技术较为常见。所以，对5G移动边缘计算技术在建筑施工管理中的应用进行研究具有重要意义，使该技术在实际当中能够发挥出更大的作用。

1. 5G移动边缘计算技术概述

1.1 5G移动边缘计算技术基本概述

随着移动网络技术的不断发展，逐渐出现了一种更加先进的技术手段，即5G移动边缘技术（Mobile Edge Computing，MEC），应用该技术时，能够通过无线接入的方式，将移动端有效接入到网络内，使得移动端与整个网络构成一个整体，用户在任何地方任何地点，均可对移动设备进行应用，从而完成相关的云端计算活动。这一过程中，还能够在该技术作用下，构建出一个性能较高，时延较小，且带宽较高的电信级服务环境，确保用户信息安全的同时，在最短的时间内获取自己所需要的的信息数据进而赋予其良好的网络体验。整个5G网络技术当中，MCE技术占据举足轻重的地位，其能够在移动网络的边缘，赋予网络较强的云计算性能，使得网络运算速度更加快速，同时，还具备连接范围更大，时间更小，带宽更大，且能够准确获取位置信息，在任何时间进行登录等特点。

从产业价值生态层面而言，通过MEC技术的应用，还能够在整个网络内，构建出新的生态系统，或者是更加完善的价值链，涉及多个方面，如开发商、内容提供商、IT企业、网络设备、运营商等。其中，对于运营商来说，通过与其他企业的交流与沟通，向其授予相应的权利，使其可以无线入网，这些企业能够根据实际情况，设置特定的应用与服务。

1.2 4G边缘技术与5G移动边缘计算技术的对比

5G移动边缘计算技术出现之前，一直采用的是4G边缘技术，两者之间存在显著区别，具体来说主要体现在下述五个方面：（1）标准化方面。前者是以3GPP为主，是一种标准方案，而对于后者来说，由ETSI制定的，是一种非标方案;（2）实现方式。前者以核心网为主，在UPF或GW-U内，执行相应的DPI，以及本地流量卸载功能。后者在無线端，设置相应的MEC服务器，无需进入核心网，即可执行DPI，以及优化视频等功能;或者是通过串联的方式，分别与接入网与核心网相连，并利用相应的IP五元组，或者APN等，完成本地分流。（3）无线的干扰方面。前者未泄漏无线网的数据，维持无线接入网与核心网间的标准接口;后者不论是在接入网测，还是在边缘服务器测，均为开放API，具有信息报漏的特点。（4）位置信息采集方面。前者由核心网测采集，后者由接入网测采集。（5）安全方案。前者为标准方案，后者为私有方案。

2. 5G移动边缘计算技术在建筑施工管理中的应用分析

2.1行业概述

社会快速进步的今天，推动了建筑行业的发展，工程规模更加庞大，对质量要求更高。而在建筑施工时，因其自身独特的特点，很容易出现各种问题，如出现施工事故时，会威胁施工人员的生命安全;材料不合格，或者是施工技术水平较低，导致建筑质量不符合要求;受到人员、天气等方面因素的影响，降低工程进度;施工过程中，水泥、砂砾等会产生较大的环境污染等，这些问题的存在，均在一定程度上抑制建筑行业进一步发展。所以，建筑施工时，需要采取相应的方式对其监管，及时将这些问题发现出来，降低各类问题所造成的危害。现代建筑市场中，实施检测的方式有很多，如视频监控、无线传感监控、有线监控以及基于运营商的无线网络等，其中，前两种最为常见，而后两者基本已经消失，这是因为应用有线监控时，需要在施工现场装设大量线缆，不仅使施工现场更加复杂，增加安全隐患，而且还会在项目初期，投入大量资金。而对于基于运行商的无线网络来说，不仅将产生非常高的流量成本压力，而且信息传输时，还经常受到其他电子设备的干扰，降低信息传输效果。所以，在建筑施工管理当中，有效对MEC应用后，能够通过相应的技术手段，提高运算速度，扩大存储缓存容量，并赋予更加良好的虚拟交换功能，更重要的是，还提供了分流、规则管理、DNS解析、第三方应用托管、服务提供等功能，大大提升了施工管理的效率。另外，MEC实际应用时，还能够设置到运营商网络内。通常来说，设置在基站内，根据设置原理的不同，可以将其划分为两种类型，一种为单基站设置，指的是通过串联的方式，放入到BBU与接入层元件间;另一种为多基站设置，即在特定的传输汇聚区域处，设置相应的MEC，如关键机房处等。

2.2视频监控系统

由上述介绍可知，建筑施工动态监控时，常见的方式有视频监控。对于以往的视频监控来说，受到技术等方面因素的影响，使得其使用效果有限，无法在实际当中发挥出最大的作用，一定程度上影响到监控的效果。而随着科学技术的更新与换代，推动了视频监控技术的发展，逐渐开发出了视频监控综合系统，其是在传统监控系统的基础上，融合了5G-MEC技术以及LTE网络等形成的。对这一全新的系统应用能，能够根据实际需求，实施对施工现场进行进行浏览，对保存的历史影像进行回放，调整所需要监控的区域等，具备多种多样的监控功能。对于MEC网络来说，在充足的网络环境中，不会受到环境的限制，而在上述系统开发时，则有效应用了这一特点，使其相对于4G摄像头来说，性能更加良好，符合“流量本地化”的要求;同时，相对于有线摄像头来说，减少了布线的工作，降低流量资费，节约布线成本，从而降低客户的投入。对于建筑施工现场来说，由于现场环境较为复杂，线缆铺设较为困难，特别是那些偏远区域，更是对监控带来了难题，而在视频监控综合系统的基础上，融合了MEC技术，则可有效解决这一问题，具体来说，其具备下述优势：（1）构建出高速通道，并提高带宽，使得系统运行时，不仅可以传输任何类型的数据，而且还能够同时传输多组数据;（2）大大提升了安全性，在数据传输过程中，对4G/5G加载了相应的密码，同时，还能够进行数据本地交互;（3）稳定性更强，不会出现掉线的情况，且可以抵抗外界随其产生的干扰，能够边缘设置;（4）异域维护，运营商只需要了解系统原理，即可在后台对其进行维护;（5）成本相对较低，无需使用骨干网带宽，投入资金较少，节约了客户的应用成本。

2.3无线监控方案

（1）方案构成。本文给出的无线监控方案当中，共有三个模块构成：①MEC网络，即移动边缘计算网络，是整个方案中最为核心的内容，其运行时，获取到视频流量后，进行相应的本土化处理，使得基站获得视频信息后，能够利用专线宽带，传输至特定的存储中心内。②中控系统，为用户终端，主要用于视频信息的展示，以使用户能够对施工场所具备准确的了解。中控系統运行时，会根据用户的操作，由存储中心内，提取出不同的视频影像。③摄像头，为现场终端，主要用于拍摄施工现场的具体情况。整个系统运行时，原理为：选择适当的位置，设置相应的MEC，一般来说，主要选择两个位置，一个为监控定位所在的基站侧，另一个为传输链路，之后，开启摄像头与中控系统间的路由，利用两者间存在的协议标准，将两者有效连接到一起。打开摄像头后，若出现掉电等问题，只需要将其重新打开，即可将问题解决，而与中控系统相连。

对于这一方案来说，能够有效反映出MEC的优势，在摄像头端，本机向网络发送字节，在MEC端，则终止数据的传输，数据无需进入到骨干网，不会消耗其中所存储的资源，同时，也不用担忧摄像头应用很长一段时间后，由于存在很多数据流量，而导致网络出现拥堵的问题。此外，能够在摄像头处，直接与中控系统相连。以MEC为中心，所构建出来的通道，更加稳定，且延时更低，使得整个系统非常的稳定。能够在MEC端，对视频编解码分析，降低其他两个模块的工作量，降低处理成本，增加运行效率。

（2）功能分析。上述系统运行时，能够利用相应的监控软件，动态的操控监控各个安全卡点，具备视频时间轴功能，能够针对用户的需求，选择相应的时间点，并以此为基础，对视频进行回放，以对监控内容更加了解，为施工现场实际情况的判断奠定良好基础。具体来说，该方案的功能主要包括下述几个方面：

①动态监控。在移动端，能够根据功能、进度等角度出发，对监控场所进行划分，使其形成多个不同的小区域，在每个小区域内，均安装相应的监控移动端，并以此为基础，对职责予以介绍，以确定出各监控人员的区域职责;动态监控整个现场，准确了解现场中发生的任何事情，使得监控人员能够第一时间发现那些违规与不良行为，并及时予以指正，保证了施工现场的规范性与合理性。

②应急管理。建筑施工过程中，经常受到人为、天气等因素的影响，导致施工现场出现一些突发事件，若这些突发事件不能及时得到处理，不仅影响施工进度，而且还会降低施工质量，进而造成较高的经济损失。而采用MEC监控方案之后，在中控系统内，存在应急管理模块，若施工现场出现突发事件，摄像头会第一时间获取这一信息，并由应急管理模块发出相应警报，管理人员发现这一警报之后，会第一时间进入现场调查，掌握事件的起因，并作出相应的处理，以及时将问题解决，为施工活动的进行奠定良好基础。

③多方协防。在中控系统内，根据事件所处的具体地点，合理对区域予以划分，对突发事件处理人员协调过程中，也可利用系统内的各个模块，对时间区域进行划分，处理人员获得信息之后，将其传输给所有监控管理者，以对整个场所具有高度了解，在最短的时间内，使事故区域恢复正常，并提升其他区域对相同事件的防范力度，保证整个施工活动顺利开展。

（3）方案比较。为了展示出本方案的优势，在MEC无线监控的基础上，选择了传统的4G无线监控以及有线监控，并在相同的场所内，对建筑施工进行监控，从而得到如表1所示结果。由表1可知，采用有线监控方式时，需要铺设大量线缆，不仅成本较高，而且在一些场所内，线缆难以有效铺设;采用传统4G无线监控时，虽然无需铺设线缆，但延时较高，会产生一定的流量，因而在实际应用中也存在一定的局限性，而采用MEC无线监控时，一方面，不会出现有线监控存在的问题，达到节约了应用成本，另一方面，获取视频信息后，能够在本地存储的同时，对于予以相应处理，且时延非常低，使其在实际当中具有更大的作用。

3.实例分析

以我市某建筑工程为例，其在施工过程中，采用了一些自动巡检机器人，用于晚上以及部分复杂区域的监控，以准确了解施工现场的具体状况。在机器人上，主要由三个部分构成。（1）前端装置，主要包括：摄像头，含有相配备的中控系统，用于对施工现场的拍摄;4G网关，用于前段设备间的连接;SIM卡，用于存储摄像头拍摄的影像信息等。（2）机房装置，主要包括：服务器，其中设置相应的MEC，用于信息的计算服务;MEC软件，用于移动边缘计算;网卡，用于数据格式的转化;路由器，用于数据的传输;防火墙，用于不良信息或者是外界攻击的阻隔;机柜，用于放置其他各类元器件;UPS，即不间断电源，为整个系统的运行传输电力能源;宽带，用于MEC的远程维护等;（3）基站室，主要包括：BBU，即基带处理模块，用于信道内直接传送基带信号;AAU，有源天线模块，用于大规模天线阵列;光纤，布设到MEC服务器与客户机房间，用于信息的传输。从一开始的设备，经过设备的采购，系统的安装与后期使用，以及相关人员的培训等，共投入9万余元。传统无线监控系统内，采用了大量移动装置，因而以无线传输方式为主，通常来说，常见的1080p摄像头运行时，每日会消耗流量50G，一个月为150G左右，按照当前5G流量的价格计算，预计在1万元左右，价格非常高昂。而应用MEC技术之后，则可大大减少流量的使用，流量消耗量基本为0，从而降低了流量方面的投入，同时，还会降低管理人员的工作量，增强巡检管理效果。

4.结语

综上所述，随着移动通信技术的不断发展，逐渐出现了很多更加先进的移动通信技术，移动边缘计算技术是较为常见，也是性能较为良好的技术之一，有效将其融入到监控系统内，能够降低流量的应用，减少整个监控成本的投入，并大大提高监控效果，对监控管理工作的开展具有重要意义。现对于以往的监控方法来说，MEC无线监控具有诸多优势，所以，在建筑施工管理过程中，应加强对这一监控方案的重视程度，根据工程状况，结合自身以往的工作经验，制定出科学、合理的MEC监控方案，通过该方案的应用，加强对施工现场的管理力度，及时发现其中出现的问题与隐患，并采取相应的方法予以处理，以确保整个工程顺利建设。

参考文献

[1]齐彦丽，周一青，刘玲，等.融合移动边缘计算的未来5G移动通信网络[J].计算机研究与发展，2018，55（3）：478-486.

[2]孙立杰，葛振宇，伍竹歆，等.多接入移动边缘计算技术在移动网络的部署实践与思考[J].电信工程技术与标准化，2020，033（001）：25-30.

[3]关勇，张佳军.基于SDN/NFV的移动边缘计算在广电网络重构应用的研究[J].广播与电视技术，2019，46（01）：65-71.