云+融合通信構(gòu)建智能工廠新生態(tài)

唐珊慧

以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)架構(gòu)為原型，探討如何建設(shè)覆蓋全廠的融合通信，為智能工廠全面感知協(xié)同處理提供全信息流與通訊的高速公路，支撐跨系統(tǒng)、跨部門之間的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。

一、云和融合通信

融合通信（Unified Communication）簡稱UC，融合計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)間漫游無縫切換的新通信模式，通過配置不同的接入網(wǎng)關(guān)可連接各類型的通信終端設(shè)備，支撐單一終端在不同類型網(wǎng)絡(luò)（公網(wǎng)、專網(wǎng)、Wi-Fi）多媒體互聯(lián)通信及數(shù)據(jù)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)無障礙通信。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的發(fā)展，融合通信可以選擇部署到云端，從而實(shí)現(xiàn)各類通信終端與工業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)融合交互，向網(wǎng)絡(luò)去中心化、即時(shí)通信、云端協(xié)同強(qiáng)勢發(fā)展。應(yīng)用圖像識(shí)別、視頻智能分析、行為分析、人臉識(shí)別等多種成熟智能分析技術(shù)，未來融合通信可廣泛應(yīng)用于云資源協(xié)作，支撐多種通信模式下的云端協(xié)同工作。

基于平臺(tái)可融合語音視頻調(diào)度、音視頻會(huì)議、GIS地圖、數(shù)據(jù)調(diào)度、集群對(duì)講、即時(shí)消息、環(huán)保安全、應(yīng)急預(yù)案、智能分析等功能于一體，具有容量大、兼容性強(qiáng)、多網(wǎng)融合、多業(yè)務(wù)集成、調(diào)度形式靈活、平臺(tái)開放、跨地域分布式分層級(jí)部署等眾多技術(shù)優(yōu)勢，可最大程度地滿足用戶多樣化多變的業(yè)務(wù)通信需求。其簡單化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)及擴(kuò)展業(yè)務(wù)的全面融合，既能解決針對(duì)工廠生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的需求，又能有效控制對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的投資。

近年來隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的不斷加快，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷的調(diào)整和優(yōu)化整合，跨地域團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程協(xié)作溝通已經(jīng)成為常態(tài)，工業(yè)生產(chǎn)在遠(yuǎn)程會(huì)議交流、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、應(yīng)急事件指揮調(diào)度、移動(dòng)化音視頻通信、語音與視頻調(diào)度深度融合、HSE音視頻聯(lián)動(dòng)、智能分析等需求日益強(qiáng)烈，迫切需要工廠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在語音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)通信融合。

二、關(guān)鍵技術(shù)與集成架構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）關(guān)鍵技術(shù)

基于云平臺(tái)開發(fā)：融合通信基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)IaaS層開發(fā)，同時(shí)可封裝成PaaS層服務(wù)，具有多語言、可擴(kuò)展、高性能、高可靠、可監(jiān)控、大規(guī)模、兼容集成、自定義擴(kuò)展等特點(diǎn)。向上對(duì)Saas層應(yīng)用提供高度封裝統(tǒng)一的Restful API，支持調(diào)用平臺(tái)能力；向下對(duì)底層操作環(huán)境提供極簡SDK，支持跨操作系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

軟交換技術(shù)：基于IP新型網(wǎng)絡(luò)呼叫與控制技術(shù)，具備呼叫控制、計(jì)費(fèi)、認(rèn)證、路由、協(xié)議處理、資源管理及IP分配等功能，是各種業(yè)務(wù)的基本控制功能，提供基本呼叫的建立、保持和釋放，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫的檢出和觸發(fā)、資源控制等；不提供媒體交換功能，控制媒體網(wǎng)關(guān)連接資源、發(fā)送信號(hào)音事件等。

統(tǒng)一通信技術(shù)：融合包括公網(wǎng)、專網(wǎng)（常規(guī)、集群、短波、衛(wèi)星通信、寬帶多媒體集群等）、視頻網(wǎng)絡(luò)及短信、傳真等多通道，從而實(shí)現(xiàn)不同通道不同制式的通信終端統(tǒng)一接入、統(tǒng)一路由、統(tǒng)一處理。

多碼流同步傳輸技術(shù)：采用多碼流同步傳輸技術(shù)，確保視頻碼流、音頻碼流、數(shù)據(jù)碼流同步實(shí)時(shí)傳輸。

信令級(jí)媒體轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度技術(shù)：提供信息快速接入能力，即時(shí)接入通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻、音頻、數(shù)據(jù)等不同類型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分發(fā)傳輸。

先進(jìn)的音視頻處理技術(shù)：可選用AMR、H.264等業(yè)界先進(jìn)的高效壓縮編碼技術(shù)，在保證媒體質(zhì)量的同時(shí)，大大降低了對(duì)傳輸帶寬的要求，同時(shí)采用語音引擎可提供從PCM到IP和從IP到PCM的雙向全程語音處理能力。

實(shí)時(shí)媒體傳輸技術(shù)：針對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的不穩(wěn)定性，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)智能嗅探（Snooping）技術(shù)，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的探測和智能分析，及時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行預(yù)警并實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)整音視頻編碼速率，達(dá)到音視頻傳輸自動(dòng)適配網(wǎng)絡(luò)帶寬的效果，有效地改善弱信號(hào)網(wǎng)絡(luò)條件下的音視頻通信質(zhì)量。

集群通信技術(shù)：語音通信采用即時(shí)接聽的方式接續(xù)，接續(xù)速度快且支持群組呼叫，主要以單工、半雙工的模式運(yùn)行，動(dòng)態(tài)分配可用信道，能區(qū)分用戶優(yōu)先等級(jí)和特殊功能，廣泛應(yīng)用于調(diào)度指揮移動(dòng)通信場景。

（二）集成架構(gòu)

將融合通信系統(tǒng)部署在云端，總體集成接入分三層架構(gòu)設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)接入層：分為通信集成和業(yè)務(wù)集成，通信集成包含與現(xiàn)有企業(yè)的各類音頻子系統(tǒng)、視頻子系統(tǒng)的融合接入，業(yè)務(wù)集成可包含各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合對(duì)接。

平臺(tái)應(yīng)用層：基于系統(tǒng)接入層的通信系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和各種音視頻數(shù)據(jù)協(xié)同交互，實(shí)現(xiàn)語音調(diào)度、即時(shí)消息、視頻回傳、協(xié)同會(huì)商等功能。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：調(diào)用SDK和API接口，配套開發(fā)支持移動(dòng)端APP、PC端業(yè)務(wù)功能將融合通信組件化嵌入業(yè)務(wù)應(yīng)用中，支撐企業(yè)日常巡檢、調(diào)度指揮、環(huán)保安全業(yè)務(wù)應(yīng)用。

三、應(yīng)用在智能工廠

應(yīng)用有線+無線融合技術(shù)整體融合全廠語音視頻及數(shù)據(jù)，做到“一呼百應(yīng)、一機(jī)多用”：在語音業(yè)務(wù)上，保留音頻原有通信方式，實(shí)現(xiàn)巡檢終端、調(diào)度電話、集群、公網(wǎng)移動(dòng)電話和行政電話等音頻設(shè)備源互聯(lián)互通；在視頻業(yè)務(wù)上，構(gòu)建統(tǒng)一的視頻網(wǎng)絡(luò)融合有線、無線、公網(wǎng)、專網(wǎng)等多類型視頻源，支持全網(wǎng)視頻會(huì)議，支持圖像視頻在固定端和移動(dòng)端的分發(fā)、回傳及查閱，支撐高效指揮決策；在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，全網(wǎng)通信數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入企業(yè)信息數(shù)據(jù)庫，輔助大數(shù)據(jù)分析，提升決策效率。

采用接入端 + 網(wǎng)端 + 云端部署架構(gòu)，接入端包括移動(dòng)端和工業(yè)子系統(tǒng)端，廠區(qū)巡檢終端、防爆手機(jī)依托于廠區(qū)工業(yè)無線網(wǎng)，個(gè)人手機(jī)連接企業(yè)局域網(wǎng)；音視頻應(yīng)用通過網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一接入到多媒體核心服務(wù)器和移動(dòng)端接入數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，基于桌面電腦B/S端最終實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)、多場景的通信融合，從而提供多個(gè)上層業(yè)務(wù)應(yīng)用組件給到云端。

可基于IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)全終端的語音通話錄音、視頻調(diào)度的進(jìn)行錄音/錄像，在多媒體服務(wù)器端可實(shí)現(xiàn)文件的記錄、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)碼、播放、檢索等操作。

可基于GIS地圖和北斗空間定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠的IP電話、移動(dòng)電話、對(duì)講機(jī)、防爆移動(dòng)終端、固定攝像頭、移動(dòng)作業(yè)監(jiān)控終端等的二維可視化、運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)感知、視頻語音統(tǒng)一調(diào)度，可顯示各類型固定終端的地理位置并記錄移動(dòng)終端實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡和歷史路徑，根據(jù)應(yīng)急接警信息及時(shí)推送現(xiàn)場多媒體視頻至報(bào)警點(diǎn)巡檢人員、總調(diào)度、管理者等相關(guān)人員，應(yīng)用多方語音通話組織會(huì)議快速響應(yīng)決策。

可基于企業(yè)通訊錄建立員工內(nèi)部即時(shí)通信，創(chuàng)建語音對(duì)話同時(shí)也可以打開視頻會(huì)議，會(huì)議期間同步共享數(shù)據(jù)和電腦桌面等，通信數(shù)據(jù)流可以在應(yīng)用間切換傳輸，通過將員工有效連接組織打造協(xié)同辦公，加速企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)全面云化轉(zhuǎn)型，同時(shí)讓私有云平臺(tái)價(jià)值最大化。

可基于IP實(shí)現(xiàn)全終端的語音通話錄音、視頻調(diào)度錄像，配備專用錄音/錄像IP服務(wù)器，支持錄音/錄像文件的記錄、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)碼、播放、查詢、導(dǎo)出等操作，具備證據(jù)回看、巡檢記錄查詢功能。

應(yīng)用云平臺(tái)提供SDK和API接口，將融合通信組件嵌入業(yè)務(wù)應(yīng)用，WEB瀏覽器端實(shí)現(xiàn)語音調(diào)度、視頻調(diào)度、指令下達(dá)、集群對(duì)講，通過移動(dòng)端APP可實(shí)現(xiàn)音視頻回傳、混合編組對(duì)講、一鍵告警，應(yīng)用“移動(dòng)APP+B/S客戶端管理+云平臺(tái)管控”模式，支撐日常巡檢、生產(chǎn)調(diào)度、HSE、操作管理等生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)。

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的融合通信構(gòu)建全廠協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)協(xié)助業(yè)務(wù)發(fā)布多媒體調(diào)度通信指令；全面感知數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場，應(yīng)用分布式計(jì)算引擎輔助分析決策；實(shí)現(xiàn)全廠異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、有線無線統(tǒng)一認(rèn)證；全面提升能源、環(huán)保、計(jì)量等離散數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集回傳能力，建設(shè)智能工廠實(shí)現(xiàn)泛在感知協(xié)同處理“高速路”。

伴隨5G時(shí)代的全面到來，未來將向著“移動(dòng)化、云端化、智能化”快速發(fā)展，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)是創(chuàng)新重要手段，5G的出現(xiàn)促進(jìn)了多終端、多場景、多入口全融合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與數(shù)據(jù)化深度融合，從而打造智能工廠云端通信融合新生態(tài)。

作者單位：石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任公司