地铁，让城市框架越拉越大，但郊区和市区的距离却越缩越小，穿梭在城市两头的上班族得以安心，不必为了在东区工作而放弃远在西边儿的“四厂烩面”。

大家都知道，这庞大的地下体系是靠盾构机挖掘出来的，但试想一下，在远离地面百米的地下，工程技术人员面对复杂多变的地质、水文、压力，在高温高湿、不透风的工作环境中，如何找到挖掘的最佳着力点？如何降低危险系数？如何实时监控分析大量且分散的施工数据？

一句话，是谁把挖隧道的“大笨龙”盾构机，变身成了灵活的“小蚂蚁”？

无敌的大“笨龙”

地铁隧道的挖掘，盾构机可是“神器”。

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。

5G提升“笨龙”的“神经”灵敏度

囿于上述难题，2021年1月13日，中铁装备集团智能技术研究院与中国移动通信集团河南有限公司郑州分公司签署了“5G应用联合创新合作协议”，双方希望能依托移动5G网络优势，在隧道掘进设备行业进行联合创新。

5G真的能让盾构机这个“笨龙”灵活如蚂蚁吗？

4月9日，河南商报记者在中铁装备集团智能技术研究院与中国移动通信集团河南有限公司郑州分公司“5G+盾构实验室”揭牌暨“世界首条5G网络保障下盾构法掘进地铁隧道项目贯通”仪式上寻找答案。

郑州移动经开营销中心总经理赵红涛介绍，郑州移动给盾构机内部装上了“迷你”的5G微波基站，以往受制于隧道内通信网络覆盖窄、成本高、不稳定、延迟高的问题迎刃而解，“光纤容易被砸断，5G让盾构机数据传输实现了无线传送。”赵红涛说。

有了高速率、大带宽的无线传输，布置在盾构机上的传感器等数据采集装置才能真正发挥作用。“相当于神经系统更加灵敏了，数据传输故障率降低99.99%，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，还能预警机器故障。”赵红涛说。

中铁装备智能院院长荆留杰解释：“盾构机刀头震动本身就是高采集频率的，一秒钟可能要采集100次到200次数据，像传统的带宽可能满足不了，包括高清视频。5G还可以支持不同协议的数据能够回传，它的大带宽能够保证数据可以不间断且稳定的传输。”

目标：从试点到全行业推广

除了在盾构机上加入5G元素，郑州移动还为地铁隧道的挖掘提供了其它的“法宝”。

例如运用“5G+UWB”技术，可以对施工人员、物料、车辆进行定位。施工人员可以通过佩戴装有5G“芯片”的智慧安全帽对施工地进行“视频直播”，将画面回传至管控平台，便于管理人员以及技术人员指导前线进行设备维修或者施工指导，减少前线人员数量。

据了解，此次完成“5G+盾构”应用试点的河南五建地铁3号线南曹站项目，是世界上首条在5G网络保障下运用盾构法掘进的地铁隧道，试点里程大约两公里，工程耗时三个月。

在郑州移动政企部副总经理王冰看来，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。”王冰说。