5G工業(yè)互聯(lián)網水泥行業(yè)研究報告-D

1、5G工業(yè)互聯(lián)網水泥行業(yè)研究報告目 錄TABLE OF CONTENTS PAGE * ROMAN II前言( 一 ) ( 一 ) 產業(yè)政策扶持01( 二 ) 行業(yè)發(fā)展現狀01水泥行業(yè)經濟運行情況01( 二 ) 水泥企業(yè)發(fā)展趨勢和需求04( 一 ) 數字化轉型新趨勢04( 二 ) 信息化需求新挑戰(zhàn)05( 三 ) 5G 應用典型場景及技術方案06( 一 ) 水泥行業(yè) 5G 網絡部署方案06( 二 ) 典型應用場景101. 礦山爆破業(yè)務場景102. 礦山開采運輸業(yè)務場景133. 水泥生產環(huán)節(jié)監(jiān)測場景164. 安全運維業(yè)務場景205. VR 遠程參觀場景25( 三 ) 典型案例271. 海螺水泥272

2、. 華潤水泥273. 重慶西南水泥294. 江西瑞金萬年青水泥295. 紅獅水泥306. 千業(yè)水泥30( 四 ) “5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”水泥行業(yè)發(fā)展建議31( 一 ) 加快“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”新型 31網絡基礎設施建設( 二 ) 加快培育水泥行業(yè)可復制可31推廣的典型應用場景( 三 ) 打造“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”水泥 31行業(yè)創(chuàng)新能力縮 略 語32 PAGE * ROMAN III前言PREFACE4G 改變生活，5G 改變社會。作為新型基礎設施的重要組成部分，5G 和工業(yè)互聯(lián)網的融合創(chuàng)新發(fā)展，將賦能工業(yè)行業(yè)數字化轉型，促進經濟高質量發(fā)展。我國是水泥生產和消費大國， 水泥產量占世界水泥總產量

3、的 60% 左右。當前，水泥行業(yè)正處于新舊動能更迭的關鍵階段， 自動化、智能化和信息化水平參差不齊，亟需提高生產制造水平和效能，實現水泥行業(yè)“調結構、降成本、補短板、增效益”高質量發(fā)展。“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”融合了云計算、大數據、人工智能等技術，將構建滿足水泥行業(yè)業(yè)務發(fā)展需求的大帶寬、低時延、大連接的無線網絡基礎設施，催生融合創(chuàng)新應用，為水泥行業(yè)高質 量發(fā)展增添新動能，帶來發(fā)展新機遇。華潤水泥、海螺水泥、千業(yè)水泥等一大批水泥企業(yè)積極 發(fā)力，與基礎電信企業(yè)合作，利用“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”技術賦能水泥行業(yè)各大業(yè)務場景，提質增效顯著，為業(yè)界樹立一批內網改造建設、融合應用創(chuàng)新的標桿樣板工程。為推動“5

4、G+ 工業(yè)互聯(lián)網”在水泥行業(yè)的應用，中國電信集團有限公司聯(lián)合中國水泥協(xié)會、中國信息通信研究院技術與標準研究所、建筑材料工業(yè)信息中心等相關單位編寫本白皮書，分析水泥行業(yè)的發(fā)展現狀及需求，梳理了“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”典型應用場景，指導行業(yè)開展“5G+工業(yè)互聯(lián)網”應用實施。水泥行業(yè)經濟運行情況 PAGE 3 （一） 產業(yè)政策扶持十三五期間，水泥行業(yè)深入貫徹落實國辦發(fā)201634 號關于促進建材工業(yè)穩(wěn)增長調結構增效益的指導意見文件精神，以“去產能、補短板、調結構、增效益” 為發(fā)展主旋律， 以創(chuàng)新驅動發(fā)展為動力，以質量和效益提升為目的，以供給側結構性改革為主線，著力淘汰落 后產能，壓減過剩產能，與此同時

5、，積極推動水泥行業(yè)與信息化深度融合。水泥工業(yè)“十三五” 發(fā)展規(guī)劃明確指出，要“深化工業(yè)互聯(lián)網、物聯(lián)網、云計算、大數據在水泥工業(yè)中的系統(tǒng)應用， 推進水泥工業(yè)生產過程數字化、智能化、柔性化發(fā)展。”2015 年，工業(yè)和信息化部發(fā)布原材料工業(yè)兩化深度融合推進計劃（2015-2018 年）， 要求在水泥行業(yè)選取 2 3 家先進企業(yè)，建設基于自適應控制、模糊控制、專家控制等先進技術的智能水泥生產線，到 2018 年水泥行業(yè)應用優(yōu)化控制系統(tǒng)的生產線要達到 50%，建成一批生產裝備智能、生產過程智能、生產經營智能的智能化工廠。2019 年 11 月，工業(yè)和信息化部印發(fā)“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”512 工程推進方案

6、（以下簡稱“512 工程”），提出要基于“應用相對普遍、融合程度較深、產業(yè)影響較大、產業(yè)鏈中上游”的原則，遴選 10 個“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網” 重點行業(yè)，挖掘 20 個“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”典型應用場景。2020 年 9 月，工業(yè)和信息化部印發(fā)建材工業(yè)智能制造數字轉型行動計劃（2021-2023 年），提出“創(chuàng)新一批工業(yè)互聯(lián)網場景。構建網絡、平臺、安全三大功能體系，鼓勵企業(yè)積極探索“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”，促進工業(yè)互聯(lián)網與建材工業(yè)深度融合”。該產業(yè)政策文件是“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”512 工程實施以來，工業(yè)和信息化部出臺的首個針對具體行業(yè)明確“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”引導方向的文件，對推動水泥等行業(yè)生

7、產方式的自動化、智能化、無人化變革意義重大。 （二）行業(yè)發(fā)展現狀水泥作為國民經濟建設中重要的基礎性原材料，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程，具有長期不可替代性。水泥工業(yè)是國民經濟重要的基礎產業(yè)，是改善人居條件、治理生態(tài) 環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經濟的重要支撐。我國是水泥生產和消費大國，水泥產量占世界水泥總產量的60% 左右。在我國經濟高速增長時期，水泥工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，但隨著經濟發(fā)展由高速增長階段向高質量發(fā)展的轉換，固定資產投資增速放緩，全國水泥需求進入了一個平臺期。我國 每年水泥需求總量連續(xù) 8 年維持在 22-24 億噸之間，根據國家統(tǒng)計局數據顯示，2019 年全國水泥產量 23.5 億噸，同

8、比增長 4.9%。同時，中央堅持以供給側結構性改革為主線不動搖。為換回碧水、藍天、凈土，今年以來 污染防治攻堅戰(zhàn)不斷發(fā)力，在節(jié)能減排、錯峰生產、礦山綜合整治等環(huán)保政策的實施與推動 下，水泥產能發(fā)揮被制約。一邊是需求平穩(wěn)，一邊是供給收縮，同時，在協(xié)會和大企業(yè)的帶動 下行業(yè)自律的效果明顯提升，促使我國水泥市場總體產能過剩的供需矛盾得到了明顯改善，多 數地區(qū)庫存水平處于低位運行，支撐水泥價格一路上揚，根據中國水泥協(xié)會統(tǒng)計，2019 年全國 PO42.5( 散 ) 水泥市場價格指數 439 元 / 噸，比 2018 年的 427 元 / 噸，上漲 11 元 / 噸，同比增長 2.67%。全國水泥價位創(chuàng)

9、本世紀歷史高位。2019 年“量穩(wěn)價升”的運行特征，帶動了水泥行業(yè)銷售收入首次突破萬億，達到 10126 億元，同比增長 12.5%，實現利潤總額 1867 億元， 創(chuàng)歷史新高。根據中國水泥協(xié)會統(tǒng)計，截止到 2019 年底，全國新型干法水泥生產線累計共有 1624 條， 設計熟料年產能 18.2 億噸，水泥熟料產能總量得到明顯控制，已經連續(xù)三年沒有增長。水泥行業(yè)集中度不斷提升，2019 年底全國前十家熟料產能集中度已經達到 58%。水泥熟料生產線日產平均規(guī)模從 2016 年的 3337 t/d 提升至 3610t/d。圖 1：2010-2019 年我國水泥產量走勢圖圖 2：2015-2019

10、年我國水泥市場價格指數（PO42.5 散）走勢圖圖 3：2010-2019 年我國水泥熟料產能走勢圖水泥企業(yè)發(fā)展趨勢和需求 PAGE 5 （一）數字化轉型新趨勢水泥行業(yè)的發(fā)展目前正處于新舊動能更迭的關鍵階段，自動化、智能化和信息化水平參差不齊，亟需采用融合工藝機理的智能化和信息化技術，推動生產、管理和營銷模式從局部、粗放向全流程、精細化和綠色低碳發(fā)展方向變革，解決資源、能源與環(huán)境的約束問題，提高生產制造水平和效能，實現水泥行業(yè)高質量發(fā)展。水泥行業(yè)的數字化轉型正在穩(wěn)步推進，主要體現在以下幾個方向：一是從生產工藝的數字化轉型角度看，水泥行業(yè)具有無間斷的生產特性，一旦停機可能造成巨額經濟損失，通過機

11、器視覺、AI 檢測等技術手段，第一時間排除生產故障，保障生產的連續(xù)性。通過自動化 + 系統(tǒng)，降低了生產系統(tǒng)操作難度，提升設備的可操作性，加快了生產節(jié)奏。根據各自企業(yè)現有工藝情況量身制定一套完整、標準、自動控制的操作方式，減少操作員人為干預，避免了人力執(zhí)行的不確定性，推動生產更加高效。二是從設備運行的數字化轉型的角度看，水泥生產設備數量眾多，導致設備檢修工作量大、備品備件庫存壓力大。設備一旦發(fā)生突發(fā)故障，無法按計劃生產，不但會影響生產進度，也無法保證產品質量。提高設備可靠性、減少故障停機成為數字化生產的重要方向，通過數據分析可以提前進行預知性檢修和檢查，加快故障分析判斷進度，進而提升維修速度，有

12、效保障水泥生產的連續(xù)性和穩(wěn)定性。三是從安全與環(huán)境管理的角度看，水泥生產的不安全因素較多，本公司人員安全防護，外來人員安全識別、行走路線、危險區(qū)域預警等都可通過數字系統(tǒng)進行及時有效的辨別。環(huán)境管理方面，強化環(huán)境污染的實時監(jiān)測，通過機器視覺和 AI 分析，避免污染事件的發(fā)生；強化生產工藝管理，自動調節(jié)氨水、脫硫劑等輔助材料及添加，達到控制指標值，降低能源消耗，減少環(huán)境污染。智能水泥工廠建設成為水泥產業(yè)數字化轉型的重要載體，涵蓋了智能控制、智能管理、智能物流、智能分析和智能服務等方面內容，通過生產過程的自動化控制、生產信息的數字化收集處理、全局的智能化協(xié)同等手段，使生產制造更加透明化，極大提高了水泥

13、產品質量水平。與此同時，數字化、網絡化、智能化的發(fā)展趨勢，給水泥企業(yè)的信息化水平提出新要求，也帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。 （二）信息化需求新挑戰(zhàn)IT 和 OT 亟須加快融合流程工業(yè)應用開發(fā)場景逐步成熟，水泥行業(yè)對信息化的需求真正痛點挖掘不足，信息化發(fā) 展呈現碎片化趨勢。需求的不清晰，導致無論是網絡側還是芯片模組終端領域，在針對水泥行 業(yè)特性的投資開發(fā)積極性不夠，柔性化生產、預測性維護、服務化延伸等在內的關鍵行業(yè)價值的尚未充分兌現。需要進一步推動 IT 與 OT 的深度融合，加大 OT 部分投入力度，切實解決現場問題，提高可靠性和實用性。技術和標準需加快提升水泥工業(yè)DCS 發(fā)展較早，自動控制相對成熟

14、，有自身的工業(yè)自動化標準，對各種協(xié)議相對熟悉。而工業(yè)互聯(lián)網的應用和開發(fā)需要自動化標準的同步提升。在技術可靠性及數據采集方面， 尚未滿足用戶需求。尤其是水泥工業(yè)現場各類采樣點成千上萬，數據應用分類也需要與流程工 藝結合，才可實現流程再造，對信息化的要求很高。行業(yè)典型應用需加快滲透目前水泥工業(yè)經過多年發(fā)展，設備大型化，裝備成系統(tǒng)，對專業(yè)技術人員技能要求越來越高， 采用圖像識別技術應用，設備診斷系統(tǒng)，全生命周期的設備管理系統(tǒng)等典型應用系統(tǒng)十分必要。現代信息化辦公目前大部分停留在無紙化辦公，亟需延伸滲透到班組、個人等。網絡安全需要進一步保障智能化工廠的打造，數據的處理成為非常重要的應用場景，未來定制化

15、、個性化的需求增加，柔性制造成為行業(yè)發(fā)展的重要方向，水泥產業(yè)鏈接的設備更多、場景更為豐富，海量數據 的安全存儲、使用將面臨極大挑戰(zhàn)，對數據安全提出了更高的要求。5G的商用落地，結合云計算、大數據、人工智能等新技術，為智能水泥工廠建設增添新動能。5G 靈活的網絡部署模式，給工業(yè)企業(yè)解決數據安全問題、催生融合創(chuàng)新應用，帶來了新的機遇。華潤水泥、海螺水泥、千業(yè)水泥等一大批水泥企業(yè)積極發(fā)力，與基礎電信企業(yè)合作，利用“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”技術賦能水泥行業(yè)各大業(yè)務場景提質增效，為業(yè)界樹立一批內網改造建設、融合應用創(chuàng)新的標桿樣板工程。5G應用典型場景及技術方案 PAGE 6 （一）水泥行業(yè) 5G 網絡部署方

16、案行業(yè) 5G 網絡部署主要有三種模式：一是直接使用運營商的公眾網絡，通過網絡切片等技術保證行業(yè)用戶的網絡資源。二是在行業(yè)用戶機房部署“邊緣 UPF+MEC 平臺”保證用戶業(yè)數據不出園區(qū)，滿足低時延應用部署需求。三是行業(yè)用戶建設 5G 專網，專網專用，現階段我國尚不具備相關條件。 綜合考慮行業(yè)應用需求，大型企業(yè)普遍選擇部署“邊緣 UPF+MEC 平臺”方式， 實現生產設備 / 設施、儀表儀器、傳感器、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、工業(yè)應用系統(tǒng)等關鍵要素的泛在互聯(lián)互通，實現生產區(qū)域網絡全覆蓋，有效提升精準管理能力?；?5G 網絡，在園區(qū)內部機房部署下沉客戶園區(qū)的“邊緣 UPF+MEC 平臺”， 平臺上可部

17、署業(yè)務應用以及其他第三方應用。同時，通過“邊緣 UPF+MEC 平臺”的能力開放接口可將 5G 網絡定位等能力以及移動業(yè)務能力開放給其他第三方應用，以便第三方按照各自的需求設計定 制化的網絡服務。“邊緣 UPF+MEC 平臺”支持本地分流能力，對 5G 網絡和固定網絡中符合分流規(guī)則的本地業(yè)務數據分流到園區(qū)內部局域網絡進行處理，保證業(yè)務數據不出園區(qū)，有效提升 客戶業(yè)務體驗。以“邊緣 UPF+MEC 平臺”為核心的網絡架構能夠高效地實現數據、資源、應用、安全、運維等多方面的云邊協(xié)同。如圖 1 所示，核心網用戶面網元（UPF）為用戶私有化部署，無線基站、核心網控制面網元根據客戶需求靈活部署，為水泥行

18、業(yè)用戶提供部分物理獨享的 5G 專用網絡， 滿足用戶大寬帶、低延時、數據不出園區(qū)的需求。圖 4：基于MEC 的混合專網部署原理5G應用典型場景及技術方案 PAGE 8優(yōu)勢 1：園區(qū)數據不出廠如圖 5 所示，面向 5G SA 的 MEC 解決方案部署架構可分為中心 - 節(jié)點兩個層次。其中邊緣 MEC 節(jié)點可為產業(yè)園區(qū)級，也可為某區(qū)縣地市級。N4 為 UPF 和 SMF 之間的接口， N6 為 UPF 和 APP 之間的接口，N9 為 UPF 和 UPF 之間的接口。在邊緣 MEC 節(jié)點 1 中， UPF ULCL/BP 提供上行分流器功能，部署在邊緣側，可根據業(yè)務類型選擇是否提供公網出口，MEP

19、 對 APP 的集成根據需求可選。在邊緣 MEC 節(jié)點 2 中，UPF Anchor 等同于 4G 的DGW，作為用戶面網關提供用戶的 IP 錨點，默認提供公網出口，可以直接訪問本地業(yè)務、中心 DC 業(yè)務和 Internet，UPF ULCL 無法在本地卸載的流量，均可通過 UPF Anchor 連接到internet。5G 核心網中心可以只部署控制面，中心部署的MEP 和對應的APP根據業(yè)務場景可選。數據統(tǒng)一從UPF 卸載，無需在中心再部署用戶面網關，從而達到園區(qū)“園區(qū)數據不出廠”的目的， 滿足了工業(yè)企業(yè)對數據安全的要求。圖 5：面向 5G SA 的 MEC 解決方案部署架構優(yōu)勢 2：生產辦

20、公“一張網”水泥企業(yè)園區(qū)面積大，覆蓋礦區(qū)、生產、辦公多個場景，結合業(yè)務需求，可靈活采用多種模式，進行無線覆蓋，打造生產辦公“一張網”，通過采用混合云、邊云協(xié)同的架構滿足核心業(yè)務對于性能、可靠性、安全性的需求。同步滿足員工手機終端接入需求。圖 6：水泥企業(yè)基于 5G 的生產辦公“一張網”在基于 MEC 的專網部署方案中，“網、云、端、用”為四大核心部分。（1）網絡側5G 的三大特性與工業(yè)生產網絡需求天然契合，5G 網絡切片技術能夠為工業(yè)應用分配專屬的低時延高可靠切片，針對不同場景進行更細粒度切片，以較低成本滿足垂直行業(yè)需求。（2）云側云網融合為體系基礎。水泥企業(yè)中的實時監(jiān)測平臺、人工智能算法分析

21、平臺等均可部署在云側，通過互聯(lián)網連接，支持云服務管理、設備聯(lián)網、大數據分析等。（3）終端側工業(yè) 5G 終端包括攝像頭、無人機、VR 設備、無人礦卡、手持終端等工業(yè)終端設備。工業(yè)終端設備接入無線網絡需要安全認證方式，保證入網安全。重要傳感器數據仍通過有線方式 接入工業(yè)互聯(lián)網網絡，如在線設備監(jiān)測系統(tǒng)數據等。目前工業(yè)終端接入 5G 網絡共有三種方式。模式一：設備通過工業(yè)網關連接至 5G CPE( 客戶前置設備 )，建立 5G 連接通道。模式二：將傳統(tǒng)工業(yè)網關替換成 5G 工業(yè)網關，建立 5G 連接通道。5G應用典型場景及技術方案09模式三：終端支持 5G 模組，直接建立 5G 連接通道。工業(yè) 5G

22、模組在終端出廠內嵌，或外部加裝，可直連 5G 基站信號，無需 5G 工業(yè)網關連接。目前嵌入式通信模塊終端產品較少，現有業(yè)務多通過 CPE（模式一）接入 5G 網絡。（4）應用側主要集中在智慧礦山、智能工廠水泥生產、運輸、管理環(huán)節(jié)等具體場景開展示范。5G應用典型場景及技術方案 PAGE 11 （二）典型應用場景利用 5G 技術賦能水泥行業(yè)，主要分為監(jiān)測、控制和采集三大類業(yè)務，其中監(jiān)測類業(yè)務包含 VR 工業(yè)輔助、各場景 AI 監(jiān)測分析等；控制類業(yè)務包含智能安防、設備控制等；采集類業(yè)務包含各類生產數據等。基于產業(yè)需求和實踐，本白皮書共提煉“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”賦能水泥行業(yè)十大典型應用場景。礦山爆破業(yè)

23、務場景場景需求（1）水泥行業(yè)石灰石開采是典型的露天礦開采模式，礦區(qū)開采需要進行爆破。在礦區(qū)爆破過程中，為避免人員誤入造成傷亡事故，需要對礦區(qū)進行安全巡查。目前普遍采用兩種解決方案，一是采用人力巡檢。由于露天開采礦區(qū)面積較大，采用人工巡檢費時費力，效率低下，無法完全避免安全事故的發(fā)生，且巡檢人員自身存在一定安全隱患；二是搭建視頻監(jiān)測系統(tǒng)，該方案有線部署及攝像頭布置成本高、維護困難，且容易存在監(jiān)控死角。圖 7：全椒海螺礦山地形（2）爆破發(fā)生之后，礦山地形地貌發(fā)生變化，需要重新對地形數據進行收集更新，作為下次爆破和礦山開采規(guī)劃的依據。目前水泥礦山地形采集仍普遍采用人工手段采集，效率低下且準確性差。場

24、景描述典型場景 1：無人機巡檢及地形采集礦坑爆破時，通過 5G 無人機航拍，結合 AI 圖像識別，對爆破區(qū)域實現智能化警戒。爆破完成后，無人機定期采集地形變化信息，將地形變化數據更新到地形數據庫中，作為下次爆破和礦山開采規(guī)劃的依據。圖 8：5G+ 無人機爆破警戒智能輔助系統(tǒng)解決方案表 1：無人機對于 5G 網絡的需求典型應用上行速率要求下行操控速率控制時延應用范圍巡檢數據回傳 100Mbps（8K）600Kbps 10ms無人機巡檢通過接入 5G 無線移動網絡，實現無人機定位調試自主巡航。運維及調度人員不受距離限制， 隨時隨地查看現場狀況，真正落地智慧巡視；無人機巡檢組網如下圖所示，無人機上裝

25、有全景攝像頭，5G CPE 可根據無人機承重等情況，選擇掛載在無人機上或者放置在地面上，后者通過無人機自有圖傳系統(tǒng)回傳至 CPE 進行圖像上傳。通過無人機航拍，結合 AI 技術進行圖像識別，對礦山爆破區(qū)域進行巡查，自動識別人、動物、車輛等目標，警告目標進行撤離，航拍視頻同步回傳到海螺廠的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，方便工作人員及時調取查看。圖 9：無人機巡檢5G應用典型場景及技術方案12爆破完成之后，借助第三方 AI 和云服務，利用圖像采集技術，重新收集并實時更新地形地貌數據，用以指導礦車采集區(qū)域配置以及下次爆破點設計，進而降低人力采集成本。價值分析采用無人機巡檢警戒可以快速到達指定巡查地點，開展高效、多方

26、位、多角度的巡查工作，并實時反饋巡查區(qū)域情況，有效保障礦山采集安全，避免安全事故發(fā)生；通過 AI 識別系統(tǒng)和報警系統(tǒng)相結合，打造一體化巡檢系統(tǒng)，從而大大節(jié)省人力巡檢成本及設備費用，有效節(jié)約企業(yè)成本；提升礦區(qū)數據采集的效率，推動力智慧礦山的打造。5G應用典型場景及技術方案 PAGE 14礦山開采運輸業(yè)務場景場景需求水泥原料開采礦區(qū)作業(yè)環(huán)境比較惡劣，冬夏溫差較大，塵土飛揚，存在一定的安全隱患。礦區(qū)生產人員流動頻繁，招工難，留人難，導致從業(yè)人員年齡普遍不高，不但增加了生產事故發(fā)生的概率，而且增加了用工成本。圖 10：礦山開采場景場景描述典型場景 2：協(xié)同作業(yè)原料開采過程中的裝載 / 卸載等作業(yè)環(huán)節(jié)，

27、需要礦卡與挖掘機、推土機等其他工程機械設備之間進行協(xié)同。然而在當前技術條件下， 挖掘機和推土機仍采取有人駕駛模式，但可通過云平臺的搭建實現礦卡、挖掘機和推土機的裝載協(xié)作，提高作業(yè)效率。一方面，挖掘機、推土機可將設備運行數據上傳至云平臺，利用云平臺的智能調度功能，實現與礦卡的作業(yè)流程協(xié)同 ; 另一方面，借助挖掘機或推土機的車載協(xié)同作業(yè)管理系統(tǒng)，利用在挖掘機或推土機上部署的傳感器，實現對設備姿態(tài)和位置的監(jiān)控。車載協(xié)同作業(yè)管理系統(tǒng)與礦卡車載系統(tǒng)間通過 LTE-V2X 直連通信，實現裝 / 卸載模式設置、裝載點設定、引導礦卡就位、引導礦卡出場等功能，提高裝載 / 卸載作業(yè)效率。圖 11：礦山開采運輸場

28、景典型場景 3：遠程控制礦卡在遇到特殊路段或緊急情況時，通過遠程接管處理的方式使車輛能夠繼續(xù)行駛或移動到安全位置。遠程接管方式包括響應式接管和緊急接管，前者是指當礦卡遇到無法處理的狀況時， 向平臺發(fā)送遠程接管請求，平臺接到請求后立刻開始遠程接管 ; 后者是指遙控駕駛平臺接收車端實時上傳的狀態(tài)信息，主動發(fā)現車輛異常并發(fā)出報警信號提醒人工接管。遠程駕駛中心可通過5G 大帶寬通信實時獲取車載和路側成像設備高清視頻，并將控制信號下發(fā)到車端，實現對車輛的緊急接管。圖 12：礦卡運輸場景解決方案面向礦山自動駕駛應用的網絡架構設計，一方面需要考慮到礦區(qū)不同工作區(qū)的特征和通信需求 ; 另一方面需要結合 5G、

29、LTE-V2X、MEC 等技術的發(fā)展現狀，考慮多種通信技術相結合以支持礦區(qū)不同業(yè)務的需求。整體網絡架構由車載端、路側端、基站、多接入邊緣計算平臺MEC、核心網以及云端應用服務組成，其中多接入邊緣計算平臺 MEC 作為本地數據處理中心和本地應用服務通過車輛實時監(jiān)測系統(tǒng)，對車倆的位置、車況、速度、油耗、工時等信息進行實時監(jiān)測。5G應用典型場景及技術方案 PAGE 16（2）平臺對采集到的車輛行駛信息、路況采集信息、高精度定位信息進行處理，實現對礦山地區(qū)運行環(huán)境的實時管控。圖 13：礦卡遠程控制方案在云平臺的統(tǒng)一指揮下開展相關的生產作業(yè)。對于作業(yè)車輛，云平臺提供行駛的決策建議、控制參數、最優(yōu)線路規(guī)劃

30、、以及故障預警等信息，從而幫助車輛順利完成作業(yè)任務及不同車型之間的高效協(xié)作；利用 5G 網絡對設備進行遠程操作，并實時監(jiān)測設備狀況。價值分析有利于改善工人的工作環(huán)境，免受溫度、粉塵等惡劣環(huán)境的侵擾，保證裝載作業(yè)高效、有序的完成，減少傷亡事故的發(fā)生概率，有效降低用工成本?？梢詫囕v設備狀況進行實時監(jiān)測，充分了解車輛和設備狀況，降低設備運維成本 ;無人駕駛、遠程一對多設備操控都能有效的提升生產效率，降低生產成本。表 2：遠程控制對于 5G 網絡的需求典型應用上行速率要求下行速率要求控制時延應用范圍圖像 / 視頻流上傳 100Mbps（8K） 10ms遠程控制圖像回傳PLC 控制指令下達 50kbp

31、s 10ms控制指令下達水泥生產環(huán)節(jié)監(jiān)測場景場景需求在水泥生產過程中，多個關鍵環(huán)節(jié)需要進行監(jiān)測。在生產工序中，投料口、翻板閥容易堵塞堆積，傳送皮帶會出現反轉、打滑、破損抽絲等現象。此外，冒灰污染情況也較常出現，需要實時檢測保證環(huán)境達標，水泥庫裂紋情況若不及時檢修，也將造成較大經濟損失。圖 14：水泥生產業(yè)務場景場景描述典型場景 4：投料口、翻板閥堵塞投料口、翻板閥容易形成水泥堆積造成堵塞，人工在監(jiān)控室操作容易因視覺疲勞，造成漏檢誤報，存在安全隱患。在石灰石投料口加入 AI 工業(yè)高清視覺檢測，借助 5G 網絡實現與后端品控平臺的高速數據傳輸，利用平臺預置算法進行判斷檢測，從而及時發(fā)現石灰石投料口

32、堵塞。5G應用典型場景及技術方案 PAGE 18圖 15：石灰石投料AI 工業(yè)高清視覺檢測典型場景 5：皮帶損壞傳送物料的皮帶會出現損壞、抽絲、打滑、甚至反轉等現象，人工肉眼巡查難以及時發(fā)現， 影響產線的生產。利用 5G+ 機器視覺技術，將高清圖像傳送到云端，結合人工智能算法，可快速、精確地分辨出皮帶發(fā)生故障類型，并及時通知相關工作人員進行維修。圖 16：5G+ 機器視覺技術檢測皮帶損壞典型場景 6：冒灰污染檢測水泥運輸時，司機操作不當會導致大量水泥灰泄漏到空氣中，不但影響環(huán)境質量，而且會對工作人員的健康造成損害。借助 5G+AI+ 云平臺的智能分析功能，可以有效的縮減識別時間，提高處置效應，

33、避免環(huán)境污染事件發(fā)生。圖 17：冒灰污染典型場景 7：水泥庫裂紋檢測圖 18：水泥庫水泥庫管道會產生裂紋，需要定期巡檢，否則將導致水泥庫垮塌，發(fā)生安全事故。目前多采用人工肉眼 + 望遠鏡結合方式進行檢查，漏檢率高、效率低下，存在嚴重的安全隱患。通過 5G 高清攝像頭或無人機航拍對水泥塔表面進行畫面采集，并將畫面回傳至 AI 圖像識別系統(tǒng)的方式，可以實現各類裂紋的自動識別和及時告警。解決方案在生產環(huán)節(jié)部署超高清碼流的監(jiān)控設備，利用 5G 高帶寬特性實現實時數據回傳，采集人與關鍵設備的細節(jié)?；诂F場采集到的視頻，機器視覺智能分析其特征，利用模態(tài)分析、聚類、分類等大數據和機器學習的方法建立設備運行的

34、模型，進行智能檢測分析和預警。通過 5G 模組和工業(yè)級 CPE 建設 5G 工業(yè)數據網絡，提升圖片和數據上傳效能，助力算法實時性能提升。工業(yè)相機高速采集的圖像之后，通過大帶寬 5G 網絡傳輸到 MEC 邊緣云進行處理和分析，產生的控制指令再通過低時延高可靠的 5G 網絡發(fā)送到設備端。依托 MEC 系統(tǒng)，強化 AI 識別等能力，通過 5G 網絡加快水泥產線數據信息傳輸，逐步代替有線網絡。5G應用典型場景及技術方案 PAGE 20圖 19：用于全過程檢測的MEC 算法平臺部署架構示意圖價值分析用 5G 的無線傳輸代替線路視頻，減少安裝和運營成本 ;通過AI 智能檢測能夠提升檢測精度，提高工作效率，

35、增強系統(tǒng)的安全性能 ;邊緣云系統(tǒng)不但能夠進行分析處理、接入第三方視頻監(jiān)控應用，還可以提供多種超大容量云存儲服務和容災服務，滿足水泥工業(yè)需求。表 3：機器視覺對于 5G 網絡的需求典型應用上行速率要求控制時延應用范圍圖像信息實時上傳 100Mbps（8K） 10ms所有圖像信息采集傳輸場合MES 信息反饋 1Mbps 100ms數據反饋應用場合安全運維業(yè)務場景場景需求（1）水泥生產過程中，設備長時間工作，容易突發(fā)機器故障，導致無法進行連續(xù)生產，影響生產進度，造成嚴重經濟損失。此外，由于工作人員的不規(guī)范行為或員工自身健康問題，水泥生產過程中工作人員也會有突發(fā)事件，影響企業(yè)生產，降低企業(yè)利潤。（2）

36、設備安全的運營維護涉及的因素很多，缺少統(tǒng)一管理平臺，數據呈現的可視化功能不足。場景描述典型場景 8：設備安全運維廠區(qū)內設備多樣，存在大量傳感器和控制器，需要對數據進行收集和處理。有線網絡傳輸布放復雜，變更困難，不同的設備及控制系統(tǒng)對網絡帶寬、時延等性能要求不同，只有借助 5G 的大帶寬、低時延、高可靠性等特點，才能將傳感器以及控制器數據可以實時回傳到廠區(qū)數據中心進行集中呈現和處理。同時通過后臺大數據分析，還能對設備、人員的狀態(tài)進行預判，實現設備的預防性維護，再通過數據平臺進行集中展示。圖 20：安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)5G應用典型場景及技術方案 PAGE 22典型場景 9：不安全行為監(jiān)測在很多單獨工作

37、的場景中，工作人員健康發(fā)生問題及不帶安全帽等違規(guī)操作很難被及時發(fā)現， 為安全生產帶來不小的隱患。通過高清視頻 +AI 圖像識別技術，可以實時監(jiān)測工作人員的身體狀況、行動軌跡，自動檢測工作人員不規(guī)范行為，從而規(guī)范員工的操作，有效的減少安全事故的發(fā)生頻率。圖 21、22：常見的不安全行為解決方案（1）打造設備安全管理系統(tǒng)，實時采集設備狀態(tài)，監(jiān)控異常設備，準確分析設備故障，進一 步預測設備缺陷及壽命，指導設備維護。圖 23：預測性維護管理系統(tǒng)架構簡圖在設備側，收集設備運行狀態(tài)下的實時振動、溫度數據，利用 5G 網絡上傳至云端存儲，通過智能報警和設備模型算法，準確掌握設備運行狀態(tài)和故障部位，確定故障根

38、源，為檢修、備件、生產技術提供數據支持。通過在監(jiān)測中心部署設備健康管理平臺，并在設備端同步加裝在線振動監(jiān)測子系統(tǒng)，可以對上述設備、大型基礎的健康狀態(tài)進行有效監(jiān)測、對設備當前的運行狀態(tài)做出評估（屬于正常、還是異常）、對異常狀態(tài)及時做出各級報警，并為進一步的故障分析診斷、設備性能評估等提供信息和數據。（2）打造人員安全管理系統(tǒng)，通過 5G 精準定位技術，結合智能佩戴終端，實現對人員的精準定位、軌跡追蹤、電子圍欄、人員健康監(jiān)測及一卡通等功能。監(jiān)控視頻信號通過 5G 傳送到MEC 邊緣計算平臺，利用 MEC 上集成的AI 算法進行實時分析， 識別出異常并告警，結合高精度定位，實現電子圍欄功能，實時判斷

39、生產人員是否按照規(guī)章進行操作，同時還可以對工作人員不按照規(guī)定著裝行為進行及時告警。5G應用典型場景及技術方案23圖 24：基于 5G 精準定位技術的人員安全管理系統(tǒng)（3）強化數據采集管理，實現 DCS、視頻監(jiān)控系統(tǒng)數據的無縫接入，打造安全運維的統(tǒng)一入口；強化人工智能應用，對安全區(qū)域進行實時分析，有異常時及時通知相關人員；打造移動應用 APP，視頻數據移動端實時更新，提升工作效率。圖 25：數據采集管理系統(tǒng)5G應用典型場景及技術方案24價值分析通過設備健康管理平臺對異常運行狀態(tài)的早期智能預警與分析，可以揭示故障的原因、程度、部位，發(fā)展趨勢等，為設備的在線調整、停機檢修提供科學依據，避免常規(guī)計劃檢

40、修模式可能造成的“過修”或“欠修”，可以有效延長設備運行壽命，顯著降低維修費用，為企業(yè)由傳統(tǒng)的“計劃維修”模式向更加科學的“預測性維修”模式轉變，奠定可靠、高效的運行生產線，大大提升企業(yè)生產效益 。建立設備、人員監(jiān)控體系，強化現場異常風險管控，建立起企業(yè)對人員和設備管理工作指導機制，可保障生產順利進行。大數據平臺提升了安全運營維護的可視性和便捷性，有利于工業(yè)數據的統(tǒng)一管理，降低了企業(yè)成本。5G應用典型場景及技術方案 PAGE 26VR 遠程參觀場景場景需求水泥廠區(qū)的參觀包括礦山、產線、控制臺等區(qū)域，完整的參觀流程費時費力，工作量大，會影響廠區(qū)的生產，且很多場景環(huán)境惡劣而且具有一定的危險。場景描

41、述典型場景 10：廠區(qū) VR 培訓接待人員佩戴眼鏡，廠區(qū)的實時情況通過 5G 網絡實時傳送到控制室，參觀人員通過手機、視頻等手段收看直播，并進行交流，既節(jié)省了成本，也能夠提高參觀效率。圖 26：5G+ 礦區(qū)VR 參觀解決方案通過終端將現場高清視頻數據進行實時采集，5G 網絡回傳轉發(fā)到對應MEC 邊緣計算節(jié)點， 邊緣計算網關再將 AR 業(yè)務流發(fā)送到本地計算平臺，經過處理將當前設備的狀態(tài)（角度 / 位移 / 俯仰角）展示給操作員，使得現場狀況通過 VR 完美呈現。圖 27：基于 5G 的終端現場高清視頻數據采集與回傳價值分析參觀人員通過 VR 眼鏡即可聆聽現場人員講解，沉浸式觀看現場情況，體驗效果

42、更佳 ;減少參觀人員到車間值班室和礦山值班室現場，效率更高，且無安全風險。圖 28：基于 5G 的水泥產線AR/VR 應用典型應用沉浸等級通信速率要求時延應用范圍VR 虛擬應用初步沉浸25Mbps 40ms虛擬展示等靜態(tài)展示部分沉浸100Mbps 30ms虛擬培訓等交互場景合深度沉浸400Mbps 20ms虛擬裝配等強交互場景完全沉浸1Gbps 20ms強交互，全沉浸場景表 4：機器視覺對于 5G 網絡的需求5G應用典型場景及技術方案 PAGE 28 （三）典型案例海螺水泥海螺水泥打造第一個“全流程智能化”工廠， 針對礦區(qū)復雜地形條件，在蕪湖和全椒海螺水泥廠區(qū)打造“超級上行”網絡服務，實現端到

43、端的商業(yè)應用，有力支撐海螺集團水泥“智能工廠 2.0”創(chuàng)新升級。“超級上行”提升邊緣覆蓋效果和峰值速率，邊緣上行速率提升 100%- 400%，移動測試整體提升 20%-60%。積極打造邊云協(xié)同，依托天翼云 +MEC 系統(tǒng)融合， AI 識別等云化能力落地天翼云，在無人機 AI爆破巡檢 + 地形采集、5G+AI+ 云 + 高清視頻實現多業(yè)務場景智能制造等領域引領水泥行業(yè)發(fā)展。圖 30：華潤水泥圖 29：海螺水泥華潤水泥華潤水泥 5G 田陽試點項目結合5G+MEC 技術，構建水泥廠全聯(lián)接的無線網 絡，實現廠內作業(yè)區(qū)的無縫覆蓋，實現作業(yè)區(qū)設備的信息上傳，生產網絡與公眾網絡分離，保障數據安全。依托 5

44、G 網絡，構建全方位工業(yè)互聯(lián)網體系架構，為網絡聯(lián)通、數據互通、業(yè)務打通打下堅實基礎，消除信息孤島隱患，真正實現降本增效，推動企業(yè)互聯(lián)、數據驅動、智能主導、服務增值的現代水泥產業(yè)體系構建。圖 31：水泥廠全聯(lián)接無線網絡華潤水泥積極打造“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網”大數據平臺，實現“5G+ 工業(yè)互聯(lián)網平臺 + 工業(yè) APP”的邏輯功能架構，實現工廠內自動化和信息化系統(tǒng)的數據采集和集成，生成設備全信息畫像，利用工業(yè)PaaS 平臺能力以及5G、人工智能、物聯(lián)網等技術提供先進的生產管理手段，挖掘準確、可靠、先進的生產模式。通過工業(yè) APP 進行設備管理、能源管理、安全環(huán)保管理、經營管理，提升企業(yè)的總體生產管控水

45、平、設備運維效率，實現從工業(yè) 3.0 向工業(yè) 4.0 轉變。圖 32：工廠自動化信息化系統(tǒng)數據采集集成5G應用典型場景及技術方案 PAGE 30重慶西南水泥重慶西南水泥正在打造“1+5”（1 個數字車間+5 個典型場景）全場景智慧成套解決方案， 力求在生產制造、智慧安全等領域全面推進5G 建設。積極推動 5G+AI 高清工業(yè)視覺檢測項目試點，通過在石灰石投料口加入 AI 工業(yè)高清視覺檢測，利用 5G 通信實現與后端品控平臺的高速數據傳輸，使用平臺預置算法判斷檢測，及時發(fā)現石灰石投料口堵塞，或皮帶傳輸斷料，有效替換人工勞動，降低漏檢誤判，防止生產故障。圖 33：西南水泥有限公司圖 34：“1+5”全場景智慧成套解決方案圖 35：萬年青水泥股份有限公司江西瑞金萬年青水泥江西瑞金萬年青水泥利用 5G 技術打造人機安全智能管理系統(tǒng)，打造以智能生產為核心、以運行維護做 保障和以智慧管理促經營的三大平臺，推動工廠運行 自動化、管理可視化、故障預控化、全要素協(xié)同化和 決策智慧化發(fā)展。緊扣“