中国移动成功打造首个5G盾构地铁项目

盾构机，被誉为“最强穿山甲”，开山挖洞的“重器”。

这个庞然大物在开挖隧道时，面临的作业环境复杂多变，施工难度大，危险系数也高。不过在5G的加持下，这一幕将成为过去：中国移动联合中铁装备在河南创新研发并落地的5G盾构地铁项目，让盾构机地下作业由“摸黑前进”变成“透明操作”。

隧道盾构的 “智慧掘进”

盾构机有多重要？

盾构机是基建中的核心装备，是衡量一个国家地下施工装备制造水平的标志。

根据前期工程调研的情况，工程师们会根据土壤、水文等地质条件为不同的线路设计马蹄状、矩形、圆形等不同形状、不同刀头的盾构机。庞大的钢铁机器深入地下，按照规划好的线路掘进，刀头旋转震动，泥沙、石块等渣土掉落，随即被传输带运出隧道外。

与此同时，“盾牌”形状的水泥板会被运进施工坑道完成坑道四周硬化，轨道也会同步铺设。可以说，盾构机相当于一个移动的隧道作业车间，所到之处，挖掘、硬化、轨道铺设一站式解决。

地下作业环境涉及到地质、水文、压力等多重因素，复杂多变。高温高湿、不透风的工作环境导致施工人员作业难度大，危险系数也高。且盾构机每掘进一点都需要实时监控分析大量且分散的施工数据，以确定下一步挖掘的最佳着力点。倘若盾构机出现故障，不但难以发现故障点，还会造成工期延迟，成本代价巨大。

“盾构机掘进时刀头是高频率振动的，一秒钟可能要有100次到200次数据，过去施工时的振动数据都是通过网线进行传输，网络部署成本高、稳定性差，一旦遇到网线断裂时，只能人工去拷贝主机振动数据。”中铁装备智能技术研究院院长荆留杰说，针对这个痛点，中国移动的技术网络团队发挥5G基站组网灵活的特点，给盾构机内部装上了“迷你”的5G微基站，保证盾构机在掘进过程中核心机位5G网络通畅，实现了对设备运行、施工环境的实时监控和数据稳定传输。

5G提升“神器”的“神经”灵敏度

5G真的能让盾构机这个庞然大物灵活如蚂蚁吗？

“盾构机全身装了很多传感器，能够感知隧道内环境的变化，如果在掘进过程中地质出现变化，就要及时改变操作，不然就会导致刀盘出现问题。”荆留杰说，5G的应用让“传感神经”更加灵敏，数据传输故障率降低99.99%，可以完成秒级精度参数控制。不但能做到实时分析振动数据，并快速反馈至地面大数据终端，还能通过决策中心分析海量分散的信息，第一时间发出机器故障预警。

除了盾构机上植入5G，施工的隧道内还增加了“5G+UWB（室内精准定位）”技术，可以对施工人员、物料、车辆进行高精准定位。施工人员通过佩戴装有5G模组的智慧安全帽对工地进行“视频直播”，将画面回传至管控平台，管理人员就能第一时间指导前线进行设备维修或传递施工指令。

5G+人员行为分析更是“监督利器”，利用双目UVC相机，搭配行为分析算法，监测主司机的驾驶状态，分析其闭眼、打哈欠、瞌睡点头等动作，判断是否在疲劳驾驶，提高了驾驶员安全作业保障。

2021年4月，中国移动携携中铁装备、河南五建已经在郑州地铁三号线司南站—南曹站区间完成首个盾构法掘进隧道地铁项目的贯通， 2021年8月，基于南曹地铁站的成功项目经验，5G智慧盾构又成功复制在郑州地铁六号线桐淮站项目上。未来，三方将共同打造“1+1+N”整体解决方案，即依托1张5G专网，1个智能决策中心，N个5G应用，建设智慧盾构5G技术应用创新基地，由点到面，逐步逐步实现5G智慧盾构在全行业的推广应用。

在中国移动河南公司郑州分公司副总经理乔朋看来，打造类似于中铁装备盾构远程指挥中心的决策平台，实现边-端-云海量多源数据的实时感知、传输和分析，推动智慧盾构在全行业的广泛复制是他们更长远的目标。“这是我们的一个积极尝试，未来可以在施工难度更高的隧道建设中进行更多的探索。” 乔朋说。