5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的思考和發(fā)展

■ 中國廣電山東網(wǎng)絡有限公司東營市分公司：高華 邵海燕

從近些年工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展實際情況來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)工業(yè)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈連接和支撐工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設施。但當前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設水平有限，其多項能力比較薄弱，導致其應用程度有限。對此，應當積極引用5G技術(shù)，推動5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)商用，勢必能夠解決工業(yè)企業(yè)實際生產(chǎn)運營之中存在的諸多問題，促使工業(yè)生產(chǎn)水平得以提高。

1. 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的思考

1.1 5G技術(shù)的簡要概述

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用與研究的不斷深入，無線通信網(wǎng)絡應用需求也在不斷提高，進而對無線通信網(wǎng)絡的容量及其的鏈接數(shù)量提出了更高要求。此種情況下，5G技術(shù)應運而生。為了能夠達到高速率、大吞吐量、高可靠、低時延等性能指標，利用IP方式及納米核心網(wǎng)的新型網(wǎng)絡架構(gòu)來搭建5G網(wǎng)絡架構(gòu)，使得5G網(wǎng)絡不僅能夠滿足接入網(wǎng)絡的各項要求，還能夠靈活地擴展網(wǎng)絡，正因如此該項技術(shù)能夠應用于連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接、高可靠低時延場景之中。

1.2 5G在工業(yè)領(lǐng)域之中的應用特征

在工業(yè)領(lǐng)域之中合理的應用5G網(wǎng)絡，它能夠表現(xiàn)出的獨特的應用特征為：

網(wǎng)絡切片。5G網(wǎng)絡不同于其他網(wǎng)絡的重要特征之一就是網(wǎng)絡切片，即可以在物理網(wǎng)絡內(nèi)模擬不同的子網(wǎng)絡，以便營造的網(wǎng)絡環(huán)境能夠滿足不同工業(yè)業(yè)務運行需求。除此之外，5G網(wǎng)絡還能夠支持端到端的編排管理，通過擴張或者收縮網(wǎng)絡，支持各種業(yè)務活動，使各項業(yè)務活動均能良好展開。

高可靠低延時?？梢哉f它是5G的基本特征，也是應用于工業(yè)領(lǐng)域的主要特征之一，在工業(yè)領(lǐng)域之中，可以在增強移動寬帶的場景之中，將端到端網(wǎng)絡時延控制在20ms左右，確?？绾诵木W(wǎng)網(wǎng)元良好。而在URLLC標準要求下可以將端到端的網(wǎng)絡時延控制在5ms左右。

時延抖動和確定性。在工業(yè)領(lǐng)域之中網(wǎng)絡應用要求是網(wǎng)絡時延較低且保證網(wǎng)絡時延的確定性，比如在下達一個指令的情況下，網(wǎng)絡傳輸應符合該要求，將網(wǎng)絡時延控制在允許范圍內(nèi)。5G網(wǎng)絡能夠滿足工業(yè)領(lǐng)域網(wǎng)絡應用要求，所以，為了能夠促進工業(yè)領(lǐng)域在新時代背景下更好更快地發(fā)展，高度重視并且積極引用5G技術(shù)是非常必要的。

從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設模式及實際情況來看，要想將5G應用其中，可采用的建設模式為純粹的專網(wǎng)模式，也就是完全由5G網(wǎng)絡來支持網(wǎng)絡環(huán)境的構(gòu)建，以便提高信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、整理及處理等方面的速度與質(zhì)量。但是當前國內(nèi)還未實現(xiàn)5G頻段專用的情況，所以該建設模式無法使用。除此之外，可采用以企業(yè)自建核心網(wǎng)為主，基站與公網(wǎng)共享模式，在該模式實施的情況下企業(yè)內(nèi)網(wǎng)負責終端登記、注冊及數(shù)據(jù)流的控制。核心網(wǎng)用戶面功能下沉模式，也就是核心網(wǎng)與基站均與運營商共享，企業(yè)方面主要應用內(nèi)網(wǎng)。

1.3 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模商用

參考相關(guān)資料并總結(jié)性分析以往工作經(jīng)驗，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模商用主要經(jīng)歷三個階段，即短期、中期及長期。

短期內(nèi)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模商用。視為工業(yè)領(lǐng)域引用5G的初始階段，需要工業(yè)企業(yè)在創(chuàng)新建設工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之際深入地思考5G網(wǎng)絡引用的可行性、如何引用5G網(wǎng)絡以及如何設置5G網(wǎng)絡，使之能夠支持各項工業(yè)業(yè)務，提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的各項能力，為更好地發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

中期5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模商用。則是伴隨著5G網(wǎng)絡應用階段性成功，對5G網(wǎng)絡深入應用進行更加深入地思考，比如如何科學合理地設置5G網(wǎng)絡支持的車間，使之能夠替代無線IP網(wǎng)絡，讓車間網(wǎng)絡應用可擴張或者收縮，進而展開深入研究。

長期5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模商用，則是在5G網(wǎng)絡設置良好的基礎(chǔ)上尋求更大的突破，比如代替現(xiàn)場中線，讓工業(yè)生產(chǎn)過程中可能更加靈活地控制產(chǎn)品形態(tài)等等；不如何借助多種新媒體來拓展產(chǎn)品銷售渠道、產(chǎn)品銷售方式等等。

2. 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展研究

2.1 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在大型石油石化工程項目中的應用

2.1.1 大型石油石化工程項目實施存在的問題

大型石油石化工程項目實施過程中存在諸多有待解決問題，具體表現(xiàn)為：

其一，施工現(xiàn)場環(huán)境比較復雜，網(wǎng)絡部署難度較大。其實伴隨著先進技術(shù)研究的不斷深入，建設方越來越重視先進技術(shù)的引進，以便通過信息化管理，來保證臨時建設網(wǎng)絡能夠做到科學合理的部署，并且提高其建設速度，為后續(xù)順暢地、規(guī)范地、合理地張開工程建設創(chuàng)造條件。但在實際網(wǎng)絡建設的過程中因為施工現(xiàn)場環(huán)境比較復雜、多變，所以建設位置難以確定，并且網(wǎng)絡建設過程中容易受到諸多因素的影響，導致網(wǎng)絡建設難以達到預期效果，后續(xù)網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定性大大降低。

利用T-text分析是否已經(jīng)發(fā)表A類文章的研究生對于初級知識、中級知識、高級知識、初級技能、中級技能、高級技能、態(tài)度的差異情況，經(jīng)過分析，是否已經(jīng)發(fā)表A類文章的研究生在初級知識、中級知識、高級知識、初級技能、中級技能、高級技能、態(tài)度因素的P值均大于0.05，沒有顯著性差異。

其二，相關(guān)管理協(xié)同性差。大型石油化工工程項目落實涉及到業(yè)主、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位等等，需要不同單位人員之間在網(wǎng)絡環(huán)境下進行良好溝通交流，針對工程施工作業(yè)提具體的意見，以便保證工程施工作業(yè)能夠順暢地、有效地、規(guī)范地展開。但具體進行工程施工的過程中因施工現(xiàn)場網(wǎng)絡環(huán)境不佳，所以各單位人員溝通交流不暢，進而協(xié)同管理效果備受影響。

其三，項目管理有效性不高。項目管理有效實施能夠切實有效地管控工程建設的方方面面，盡可能保證工程項目如期建成。當然，要實現(xiàn)這一目的，需要創(chuàng)設良好的網(wǎng)絡環(huán)境，以便項目管理中有效地應用相關(guān)軟件，掌握工程施工實際情況，明確潛在影響因素，合理地安排并實施管理工作。但因當前施工現(xiàn)場網(wǎng)絡環(huán)境不佳，難以支持信息化項目管理，導致該項管理未能有針對性地實施。

2.1.2 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在大型石油石化工程項目中的應用

將5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用于大型石油石化工程項目之中，則是構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)施工現(xiàn)場多源數(shù)據(jù)的采集、整合、處理及分析，進而掌握工程施工實際情況，為優(yōu)化工程施工創(chuàng)造條件。當然，要想真正做到這一點，需要了解工程項目的基本情況及5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用特點，合理部署，在邊緣云（MEC）上構(gòu)建模型和算法，實施采集信息數(shù)據(jù)，并對其加以整合、處理及分析，以便為項目管理提供參考意見，通過有側(cè)重性的實施項目管理，及時發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問題或者安全問題。為此需要基于工程建設不同場景，對網(wǎng)絡連接情況予以分析，確定5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用于管線、罐區(qū)、作業(yè)服務、設備檢查、操作培訓、會議研討、意外報警、設備監(jiān)測、區(qū)域物聯(lián)等場景之中，提供遠程操作控制、多元數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、智能巡檢、視頻對講、VR培訓、設備智能化、環(huán)境數(shù)據(jù)采集、支持區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務服務，那么在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支持下大型石油石化工程建設能夠良好展開，掌握施工現(xiàn)場實際情況，及時發(fā)現(xiàn)影響工程施工的不良因素，比如施工機械設備故障、施工環(huán)境不佳等等，以便相關(guān)負責人提出針對性的應對措施，盡量保障工程施工不受影響。

2.2 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在鋼鐵行業(yè)之中的應用

2.2.1 基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧生產(chǎn)

在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的情況下智慧生產(chǎn)具體表現(xiàn)為：

3D數(shù)字料場的構(gòu)建。也就是為了能夠切實有效地解決傳統(tǒng)料場利用率較低，料場管理不全面等問題，促使料場能夠有效應用，為良好地展開鋼鐵生產(chǎn)創(chuàng)造條件?；阡撹F生產(chǎn)需求及料場實際情況，合理地展開5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設，那么可以在5G網(wǎng)絡支持下網(wǎng)絡平臺能夠采集料場的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過對信息數(shù)據(jù)予以整合處理，即可掌握料場三維輪廓、堆料種類及堆料設備運行情況等，以便相關(guān)工作人員能夠合理地規(guī)劃和實施料場管理，確保料場有效應用。

堆取料機自動化應用。目前無論是取料還是堆料都需要采用人工方式，這在一定程度上增加了人工成本，并且堆取料效率不高。為了改變此種情況，在打造智慧生產(chǎn)之際，應當高度重視5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用，支持堆取料自動化系統(tǒng)，那么在該系統(tǒng)運行的情況下將快速掃描物料，精準定位取料或者堆料的位置，進而對鋼鐵物料堆放或者獲取工藝予以控制，進行自動化堆料或者取料。

對焦化四大機車的遠程控制。所謂焦化四大機車就是裝煤車、推焦車、攔焦車及熄焦車。以往機車作業(yè)的過程中容易受到某些因素的影響而出現(xiàn)安全問題，威脅工作人員的人身安全，為了避免此種情況發(fā)生，借助5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢來遠程控制焦化機車作業(yè)，也就是在5G網(wǎng)絡環(huán)境下合理地設置高清攝像頭、紅外編碼檢測技術(shù)及配套設施，如此即可檢測機車作業(yè)情況，并且將視頻實時傳送至中控室，進而遠程控制機車作業(yè)，實現(xiàn)無人化操作，如此即可保證裝煤工作、推焦工作、導焦工作及熄焦工作均能符合工作制度要求，同時避免工作人員人身受到威脅。

智能配煤。以往鋼鐵生產(chǎn)過程中煤炭配置采用人工配煤方式，也就是依靠工作人員長期工作中總結(jié)的配煤經(jīng)驗來進行配煤作業(yè)，這就使得配煤量無法準確估計，容易出現(xiàn)煤炭用量較多或者用量較少的情況，進而可能給鋼鐵生產(chǎn)帶來一定的負面影響，也可能造成配煤成本增加。為了避免此種情況發(fā)生，應當加強5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設，將5G技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進技術(shù)應用于配煤方面，基于鋼鐵生產(chǎn)實際情況來分析配煤比例及焦炭質(zhì)量，進而利用適合的算法來進行反復計算和預測，最終提出最優(yōu)的配煤比例，促使鋼鐵生產(chǎn)中配煤更加科學、合理。

2.2.2 基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧管理

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智慧管理之中的應用，主要體現(xiàn)在以下幾方面，即：

科學監(jiān)控能耗。鋼鐵生產(chǎn)過程中能耗較大，不僅會給生態(tài)文明建設帶來一定的負面影響，還不利于促進鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。為了改變此種局面，可以將目光落在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上，通過設置5G網(wǎng)絡，使之能夠支持鋼鐵生產(chǎn)設備上加裝數(shù)據(jù)采集裝置運行，如此即可將生產(chǎn)設備相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控平臺，并且予以處理和分析數(shù)據(jù)，與此同時，利用人工智能算法來分析優(yōu)化能耗標準，以此標準來判斷生產(chǎn)設備運行過程中能耗情況，對于能耗較高的生產(chǎn)設備予以優(yōu)化處理，達到節(jié)約能源的目的。

車輛電子圍欄。企業(yè)可在園區(qū)重點范圍，如焦化四大車工作范圍、鐵水車工作范圍等，利用5G+定位技術(shù)，配置電子圍欄，設置禁行區(qū)域、違停區(qū)域等。

3. 中國廣電如何以獨特優(yōu)勢服務5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

對于中國廣電網(wǎng)絡來說，拿到“5G商用牌照”，成為第四家運營商，具有非凡的意義。中國廣電是有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的提供者，原來中國廣電是基于有線的，5G網(wǎng)絡正在全國如火如荼地建設中，中國廣電的定位是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的服務者。作為一個新的移動通訊運營機構(gòu)，傳統(tǒng)有線電視運營機構(gòu)，在新的工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的契機下，中國廣電將發(fā)揮5G具有獨特的優(yōu)勢：

第一，中國廣電是目前全球唯一具備2×30MHz以上頻譜資源的5G網(wǎng)絡運營商。作為中國廣電最重要的頻譜資源，700MHz覆蓋廣、穿透能力強，可以為多場景應用提供優(yōu)質(zhì)的服務，理論上700MHz的網(wǎng)能可以節(jié)省大量建網(wǎng)資本，基站的數(shù)量也將大大減少。

第二，中國廣電擁有豐富的內(nèi)容與傳媒資源，在開拓垂直行業(yè)市場上有很大的優(yōu)勢。未來可以與各行業(yè)伙伴達成深度合作，聯(lián)手發(fā)展更廣范圍內(nèi)的行業(yè)應用，如遠程醫(yī)療、智慧教育、智能制造等。

第三，在標準化建設方面，中國廣電也投入了很大的精力，推動相關(guān)標準的落地。中國廣電制定的700MHz頻段2×30MHz/40MHz大頻寬技術(shù)方案正式獲3GPP采納，成為5G國際標準，這也是全球首個5G低頻段大頻寬標準，樹立了全球5G低頻頻譜資源使用的新標桿。此外，中國廣電還聯(lián)合全球行業(yè)伙伴全力推進700MHz頻譜資源的產(chǎn)業(yè)化進程。

第四，5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要兩手抓，廣電5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應該進一步融合，要通過低頻和中頻的組合，實現(xiàn)政村以上的覆蓋；通過低頻和中頻疊加，有效提供網(wǎng)的覆蓋以及深的穿透能力，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在各種場景下的應用提供網(wǎng)絡支撐。中國廣電重點開展5G垂直領(lǐng)域應用的探索，在工業(yè)制造、能源行業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域做一些嘗試，抓好工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)，積極探索5G在工業(yè)領(lǐng)域新的應用服務和業(yè)態(tài)，順應信息化、數(shù)字化和智能化發(fā)展的趨勢。

4. 結(jié)束語

新時代背景下，為了能夠跟上物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的步伐，5G技術(shù)應運而生。隨著5G技術(shù)優(yōu)勢及特征被人們所熟知，該項技術(shù)被應用于多個領(lǐng)域之中，這其中就包括工業(yè)領(lǐng)域，即5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。經(jīng)本文一系列分析，可知5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有較高的應用價值，其能夠基于工業(yè)企業(yè)實際情況，應用于多個場景之中，滿足各項業(yè)務的實際需求，從而促進工業(yè)生產(chǎn)朝著智能化、高效化、網(wǎng)絡化、信息化的方向邁進。