移動5G工業(yè)互聯網應用場景白皮書

2018年6月，國家工業(yè)和信息化部根據《國務院關于深化“互聯網+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯網的展行動計劃(2018-2020年)》,重點指出：“升級建設工業(yè)互聯網企業(yè)外虛擬化(NFV)等新技術的測試床”;國務院新聞辦公室于2019年1月舉行新聞發(fā)布會，會上國家發(fā)改委指出“加強新型基礎設施建設，作為高頻詞匯反復被提及，產業(yè)一致認為智能工廠領域將在5G時代發(fā)生巨大變革。 O○2.1機器視覺-缺陷檢測MECMEC邊緣計算節(jié)點質量報告識別超高清攝像頭缺陷監(jiān)測場景5G基站故障識別5G核心網業(yè)務名稱通信需求機器視覺-缺陷檢測功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延覆蓋范圍缺陷檢測物的高清照片傳輸生產線OO2.2機器視覺-空間引導圖1-5基于5G的機器引導示意圖信保障基礎。5G5G網絡性能需求業(yè)務名稱通信需求功能上行速率下行速率傳輸時延覆蓋范圍空間位置信息及其他信息傳輸生產線MECMEC邊緣計算節(jié)點5G核心網邊緣計算云平臺超高清攝像基站5GCPE5G圖1-6基于5G的OCR識別架構圖的字符進行數字化處理。通過5G網絡，承載生產車間內大量4K5G5G網絡性能需求業(yè)務名稱通信需求機器視覺-功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延可靠性覆蓋場景帶識別字符的高清照片傳輸≥50Mbps≥20Mbps≤20ms≥99.9%生產線O○2.4遠程現場-AR運維輔助5G基站5G圖1-7基于5G的AR輔助連接示意圖音指導。操作人員通過接收異地專家的語音及標注等指導進行操作與交流。技術專家業(yè)務名稱通信需求遠程現場AR運維輔助功能上行速率下行速率時延可靠性覆蓋范圍AR圖像采集傳輸點檢車間或運維現場圖1-8基于5G的VR應用示意圖實際設備、場景，給予全面的提示、介紹、引導及評判。需求遠程現場VR復雜裝配功能上行速率下行速率時延覆蓋范圍培訓考核、輔助裝地場地圖1-9基于5G的AGV遠程控制5G網絡性能需求5G網絡性能需求業(yè)務名稱通信需求遠程控制AGV控制功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延覆蓋范圍生產線O〇2.7遠程控制-機器人控制圖1-10基于5G的機器人遠程控制利用5G低延時的特性，將工業(yè)機器人的現場數據通過5G傳輸至控制平臺，實現云端7*24小時的機器人遠程控制。配合5G+機器人遠程控制平臺，工程技術人員可遠程實現PLC程序升級、數據采集分析、故障診斷等功能，讓工程技術人員在生產基地遠程即可服務遍及全國各地的工業(yè)機器人，為設備制造型企業(yè)的生產運維降本增效。業(yè)務名稱通信需求遠程控制機器人控制功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延覆蓋范圍生產線OO2.8遠程控制-廠內產線設備控制為了達到工廠內產線控制部件靈活部署的目標，將智能工廠PLC(含站點PLC及產線PLC)軟件化并與MES、SCADA、機器人協作調度等軟件共同部署到云端，同時在自動化機械設備相應部件上加裝5G通信模塊，利用5G低時延、高可靠等特性實現l/O模塊、傳送帶、閥門、機器人等部件的無線接入，最終實現生產車間的集中化控制、柔性化生產。業(yè)務名稱通信需求廠內產線設備控制功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延覆蓋范圍控制信令下發(fā)生產線在生產過程中，利用5G網絡實現PLC之間、PLC與廠內系統(tǒng)間的數據傳輸，在保證數據安全和實時性的同時，減少車間內布線成本，快速實現產線產能匹配，助力柔性制造。同時，將匯聚到PLC的數控機床、立體倉庫、制造流水線等設備的數據通過5G網絡傳輸至大數通信需求功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延覆蓋范圍生產線業(yè)務名稱通信需求生產!行為分析功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延可靠性覆蓋范圍控制信令下發(fā)高清照片傳輸生產線遠程控制遠程控制廠內產線設備控制AGV控制機器人控制圖采集層機器視覺缺陷檢測空間引導OCR識別生產安全行為分析遠程現場VR復雜裝配平臺層應用層網絡層有線廣域網O〇4.1基于5G的汽輪機缺陷檢測案例2019年3月，中國移動與浙江某制造企業(yè)聯合打造了汽輪機立體特征缺陷檢測項目。利用5G的網絡大帶寬的技術特性，實現了氣缺陷檢測的時間從2-3天降到了3-5分鐘，同時實現了缺陷檢測記錄結果可以反向輔助缺陷源的追溯問題。圖1-15基于5G的汽輪機缺陷檢測案例O〇4.2基于5G的設備遠程維護應用案例2019年7月，中國移動聯合某機械公司打造基于5G的設備遠程運維應用。利用智能機組的數字模型和5G網絡，打通遠端設備與OO4.3基于5G的銘牌識別分揀案例2019年初，中國移動聯合某發(fā)動機制造企業(yè)打造了發(fā)動機銘牌的自動識別與分揀應用。利用了5G的網絡大帶寬、低時延的技術特性，實現了發(fā)動機銘牌多類別字符信息的提取、校對，以及銘牌的分揀，解決了廠區(qū)內有線通信網絡架設不靈活，升級廠區(qū)設備功能必須有線部署的問題，并利用機器視覺的OCR達到了精簡人力、自動校驗銘牌的效果。圖1-17基于5G的銘牌識別分揀案例〇〇4.4基于5G的生產車間設備點檢案例2019年初，中國移動聯合某發(fā)動機制造企業(yè)打造基于5G的定制化現場應用。在該車間設備檢測環(huán)節(jié)，利用5G+AR眼鏡實現非結構化數據的快速識別與錄入，為工人后續(xù)溯源提供準確信信息。在工廠內部生產環(huán)境，利用5G網絡實現高清視頻實時采集與回傳，通過MEC本地部署確保視頻數據安全存儲及可追溯。同時在廠內搭建智能監(jiān)控平臺，可實現智能風險分析、數據調取等操作，實現了智能化、可溯化的智能監(jiān)控，大幅降低有線部署的成本和人工值守成本，最終實現低成本、高安全的監(jiān)控效果。圖1-18基于5G的生產車間設備點檢案例〇〇4.5基于5G的生產線云化控制案例2019年5月，中國移動聯合某家具制造業(yè)打造柔性靈活、安全可靠的智慧生產車間，利用5G網絡大連接、低延時的技術特性，實現了絎縫機、彈簧機、粘膠機等新舊設備與SCADA數據采集及監(jiān)控系統(tǒng)之間高效率的互聯互通，并使端到端時延控制在25ms以內，解決了機床由于生產計劃更改及革新原因，時常進行產線調整而導致的有線聯網部署遷移不便、線路老化等問題。OO4.6基于5G的機器人遠程精準控制案例2019年4月，中國移動聯合浙江某機器人制造企業(yè)打造了基于5G的機器人遠程精準控制項目，利用5G高速率、低時延等特性，突破傳統(tǒng)一對一的現場控制模式，實現遠程操作指令瞬時下達，實現客戶端AGV小車、機械臂及生產線遠程精準操控。以設備無線聯網、數據采集、遠程操控等操作達到工業(yè)機器人跨地域集中管控、遠程運維的目的，大幅節(jié)省產品運維成本。OO4.7基于5G的工業(yè)互聯網示范項目案例項目通過5G+邊緣計算能力的部署，打造“5G+人工智能(AI)+工業(yè)視覺”綜合解決方案，結合電子制造行業(yè)“小批量、多批次”的特性，為某家電制造企業(yè)的液晶產業(yè)園區(qū)提供智能化服務，實現5G+8K超高清視頻監(jiān)控、5G+AGV智能倉儲調度、產線員工動作行為標準化檢測、5G工業(yè)總線等應用場景，是構建5G智慧工廠的典型示范。獲批廣東省首批“5G+工業(yè)互聯網示范項目”。展模式。風力發(fā)電是21世紀最有發(fā)展前景的綠色能源之一，對于我國的能源供應與節(jié)能減排具有十分重要的意義。風電行業(yè)正處于由替代能源向主體能源過渡階段，為了提升行業(yè)的長期競爭力，推動風電早日實現平價上網，風電上網電價正在逐年下調。在委下發(fā)的《國家發(fā)展改革委關于完善風電上網電價政策的通知》(發(fā)改價格〔2019〕882號)中，再一次下調了2019年及2020年風電上網業(yè)的發(fā)展方向。成本的10%-30%,嚴重影響了風電產業(yè)的健康發(fā)展，導致風力發(fā)電行業(yè)在擁有國家政府補貼和政策扶持的情況下，仍不具備很強的市場(2)高清/超高清視頻監(jiān)控。高清攝像頭和無人機拍攝的視頻，通過風場網絡進行實時告警。風場光纖環(huán)網無法及時處理故障。圖1-2風電場環(huán)網網絡拓撲圖風電場組網回傳方案對比風電場組網回傳方案對比Wi-Fi成本低低中速率上下行帶寬一致802.11n20MHz最高：450Mbps下行：~70Mbps上行：~10Mbps單CPE下行：1Gbps上行~200Mbps移動性√√√可靠性低較高高部署時間4天隨時隨時適應場景無線熱點覆蓋大范圍的無線業(yè)務覆蓋大范圍遠距離的通信圖1-1風機內網絡拓撲圖“區(qū)區(qū)區(qū)x§“區(qū)區(qū)·區(qū)~區(qū)區(qū)～區(qū)區(qū)§區(qū)(1.2’區(qū))區(qū)區(qū)÷’區(qū)區(qū)區(qū)區(qū).pdf122019/12/5上午10:47 風場偏遠，環(huán)境惡劣，人工巡檢存在成本較高、效率低下的問題，并伴隨一定的安全風險。針對此問題，利用5G大帶寬、高速率的傳輸特性，結合網聯無人機、全景VR相機等專業(yè)的巡檢輔助設備，可實現智能化巡檢。無人機與控制臺均與就近的5G基站連接，在5G基站側部署邊緣計算服務，實現視頻、圖片、控制信息的本地卸載，保障通信時延在毫秒級。同時還可利用5G高速移動切換的特性，使無人機在相鄰基站快速切換的同時，保障業(yè)務的連續(xù)性，從而擴大巡線范圍到數公里范圍以外，極大提升巡線效率。5G5G網絡性能需求業(yè)務場景通信需求無人機巡檢上行速率下行速率時延要求風機吊裝場景是采用多臺起重機對塔筒、機艙進行安裝，操作人員通過對講機將安裝情況與后臺指揮平臺同步，但該方式的實時性、準確性差，存在信息不對等的風險。針對風機吊裝現場多臺吊機協同工作的場景，利用無人機實時采集現場高清畫面，并通過5G網絡將現場環(huán)境全景無死角地反饋給指揮平臺，由后臺吊裝專家進行集中管理和實時調度，從而實現風機的安全快速吊裝。業(yè)務場景通信需求協同工作風電場需要對風機的塔筒質量和葉片運行狀態(tài)進行定期監(jiān)測，目前多為人工巡檢方式，但是風電場地處偏遠，人工檢修效率低下。5G+網聯機器人可實現風電場高效、智能的無人化巡檢，通過定制智能化的巡檢機器人，使其具備攀爬，視覺，環(huán)境感知等能力，在風電場通過5G網絡，將巡檢視頻實時發(fā)送至后端平臺，利用智能算法對視頻進行處理，實現對塔筒裂縫、塔身垂直程度、葉片運行情況的自動檢測。5G網絡性能需求5G網絡性能需求業(yè)務場景通信需求上行速率下行速率時延要求≤50ms(傳感和數據傳輸)≤20ms(遠程控制)業(yè)務場景通信需求視覺安全上行速率下行速率時延要求≥10Mbps≤100ms業(yè)務場景通信需求視覺安全上行速率下行速率時延要求≥10Mbps≤100ms業(yè)務場景通信需求上行速率下行速率時延要求≥20Mbps≤100ms圖2-5風電場人工巡檢優(yōu)質的風能資源多分布于環(huán)境惡劣、人煙稀少的地區(qū)，在傳統(tǒng)人工巡檢、運維的條件下，當風機發(fā)生故障時具備專業(yè)技能的運維人員圖2-6風機AR遠程運維架構圖平平合層邊風機故障智能預測及診斷系統(tǒng)攝像頭管理用戶管理遠程配置維護SCADA系統(tǒng)5G網絡葉片運行數據采集塔筒數據采集塔筒晃動識別塔筒螺栓識別塔基環(huán)境感知外部環(huán)境數據采集雷擊識別火源識別紅外傳感器振動傳感器圖3-1智慧風電系統(tǒng)架構圖能頻能頻智視圖3-25G+風場集群控制系統(tǒng)應用環(huán)境感知風機安全運行監(jiān)控人員穿戴監(jiān)測分析算力管理分析算力管理版本管理結算管理發(fā)布管理媒體接入視頻管理視頻圖像分析視頻錄制視頻調閱人臉檢測安全帽識別風機內部視頻網絡風場視頻網絡圖3-35G+視覺安防系統(tǒng)架構圖5G+風機故障智能預測系統(tǒng)應用工業(yè)大數據算法縱向計算機組數據，結合前置特征提取值和結果，標定機組部件運行健康度和衰退預測，實現風機狀5G+運維支持系統(tǒng)鍵技術，打造3D立體智慧運維支持系統(tǒng)。智慧風電網絡層解決方案分為兩個層面：風機內部5G組網，風電場5G組網。風機內部5G組網風機高度較高，并且塔筒和機艙存在金屬的物理阻攔，可在每風機機艙頂部和底部各部署一套5G工業(yè)CPE。在5G初期階段，暫時以通用CPE作為5G網絡接入端，待工業(yè)級模組終端5G化“區(qū)區(qū)區(qū)x§“區(qū)區(qū)·區(qū)~區(qū)區(qū)～區(qū)區(qū)§區(qū)(1.2’區(qū))區(qū)區(qū)÷’區(qū)區(qū)區(qū)區(qū).pdf152019/12/5上午10:475G天線圖3-4風機內部5G組網方式風電場5G組網風電場的核心訴求是提高發(fā)電效率和風電場的安全運維，5G風場專網主要圍繞這兩個主題開展，利用5G專網解決原來過去光纖敷在陸上風場5G專網場景下，風場內部將部署5G網絡和移動邊緣計算(MEC)設備。風場內部與公網的傳輸，根據陸上風場的環(huán)境和風機運行數據以及場內其它業(yè)務的數據流通過CPE或者內嵌模組與場內5G基站進行通訊；基站數據可通過光纖或微波實現與核心網互通?；诤诵木W用戶面/控制面分離架構，將監(jiān)控中心承載網場站中心S場站中心MEC塔筒數據采集移動巡檢/辦公遠程專家支持視頻監(jiān)控其他數據采集人員定位圖3-5風電場5G組網方式在海上風場5G專網場景下，5G無線接入網采用2.6GHz頻段建設專用海上基站。5GAAU/RRU設備借用風機塔桶外掛安裝，BBU設備安裝在風機塔桶內部。遠端采用內置5G模組的RTU(RemoteTerminalUnit,遠程終端單元),完成風機實時數據的采集與存儲，并接收監(jiān)測與控制中心的數據傳輸指令和管理配置指令，完成數據傳輸和控制任務。5G回傳網絡可以采用微波中繼傳輸或者海底光纜傳場業(yè)主自有海底光纜完成數據回傳到岸。PcFPcFSMF5G核心網SCADA系SCADA系統(tǒng)圖3-6海上風場5G組網方式智慧陸上風場案例中國移動依托于自身專業(yè)的5G技術能力和行業(yè)應用能力，東方電氣發(fā)揮在智慧風電場的算法和行業(yè)經驗優(yōu)勢，雙方攜手打造了廣元智慧陸上風電場。廣元望江坪陸上風電場已接入東方電氣自主知識圖4.1智慧風電場落地和推廣。中國是一個礦產資源大國，從全球來看，中國目前已經發(fā)現171個礦種，其中20余種礦的探明儲量位居世界前列，占全球12%,僅次于美國和俄羅斯，居世界第三位。從國內來看，采礦業(yè)在我國國民經濟中占有重要地位，2018年采礦業(yè)年產值超過6萬億，占全國GDP的比重約7%。礦山行業(yè)按照礦石類型可分為煤礦、金屬礦、非金屬礦等，以煤炭行業(yè)為例，煤炭占我國能源主體地位，煤炭能源生產占比74.2%,能源消費占比67.1%,全國約有6000余座煤炭礦山，從業(yè)人員超過300萬人。除此之外，我國有色金屬礦產資源豐富，約有80余種，其中鎢、錫、銻、稀土、鉭、鈦等資源儲量居世界第一，各類有色金屬是工業(yè)、甚至尖端科技領域不可或缺的原材料。2019年11月工信部原料司發(fā)布《有色金屬行業(yè)智能礦山建設指南(征求意見稿)》指出各有色金屬礦山企業(yè)需根據實際建設需求，確定智能礦山投資目標，明確資金來源，確保資金投入?？梢哉f智能礦山的需求在未來幾年將迎來爆發(fā)式增長。圖1-1礦山行業(yè)按照開采環(huán)境不同，礦山可大致分為露天開采和井下開采兩種方式，開采方式的不同，決定了礦山智能化的需求也會有明顯的差異。露天開采在開采效率和安全性上優(yōu)勢明顯。據資料統(tǒng)計，目前國內2000萬噸級的露天礦山有3000余座，每座礦山投資各類智能采礦裝備約有2億元的市場容量，按10%的市場占有率計算，市場空間可達600億元。但是，露天礦山最大的威脅依然是采礦過程中的作業(yè)安全。露天礦山地質環(huán)境復雜，大型機械在作業(yè)時，墜落、滑坡等事故頻發(fā)。面對各類安全威脅，礦企一直積極探索無人化手段，將工作人員從危險的環(huán)境中解放出來。因此面向露天開采，智慧礦山的需求主要聚類于以下兩點：當前露天礦業(yè)開采，嚴重依賴人工操作，且需求量重要集中在礦卡、挖掘機的駕駛人員，但由于礦區(qū)工作環(huán)境惡劣、危險性大，導致工人流動性高，人員素質參差不齊，企業(yè)管理困難。招工難、成本高、風險大、效率低等一系列問題，急需可靠高效的礦區(qū)無人駕駛方案出現，通過低時延、高可靠的遠程操控、無人操控技術代替現場人工操作，助力礦山企業(yè)高質高效發(fā)展。圖1-2工程機械遠程操控礦區(qū)生產系統(tǒng)復雜，數據來源多樣，但目前缺乏靈活部署、可靠穩(wěn)定的信息傳遞通道，傳統(tǒng)有線通信方式布設困難，形成大量信息孤島。利用5G的高性能天線技術，面向礦山網絡需求，專項優(yōu)化和調整網絡在立體空間內的覆蓋能力和效果，將各類終端采集的礦山環(huán)境數據回傳至云端平臺，實現礦山數據高效管理，實時生成生產規(guī)劃方案。同時，可通過部署邊緣計算服務器對數據進行本地分流，對接各生產信息系統(tǒng)，實現生產平臺本地化，保障數據安全、提高應用效率的同時降低平臺應用成本。圖1-3礦區(qū)5G專網覆蓋井下開采具有環(huán)境封閉性高、復雜性高、危險性高等特點。相較于露天開采，井下工人工作環(huán)境更加惡劣，生產安全水平要求更高，因此面向井下開采，智慧礦山的需求主要聚類于以下四點：井下綜采工作面(全稱為綜合機械化回采工作面)、掘進工作面環(huán)境惡劣，環(huán)境復雜，在采煤過程中現場工作人員能見度不足一米；粉塵極其嚴重，對人體健康損傷極大，且易遇到瓦斯、落石等危險場景，遠程操控勢在必行。但目前井下通信方式相對落后，井下光纖部署難度大，且損耗嚴重；工業(yè)Wi-Fi、3G/4G等無線通信手段，無法達到超低時延的要求。迫切需要利用低時延、高可靠的無線通信對井下采“區(qū)區(qū)區(qū)x§“區(qū)區(qū)·區(qū)區(qū)-區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)’區(qū)-Q.pdf32019/12/5上午10:41圖1-4井下綜采工作面無人化井下環(huán)境復雜多變，井上對井下狀態(tài)的實時感知需要依靠大量傳感器以及智能硬件終端對環(huán)境、生產數據進行實時采集，大連接的無線通信網絡能夠為井下密集部署傳感器提供基礎，同時還要支持智能礦燈、智能安全帽等移動設備采集的信息實時回傳，助力井下主為實現無人化采掘，整體狀態(tài)感知，可通過井下高清視頻監(jiān)控來替代工作人員巡檢，由于井下綜采工作面、掘進工作面設備的高移動性，光纖在移動過程中損耗嚴重；工業(yè)Wi-Fi、3G/4G等無線網絡的帶寬無法滿足多路高清攝像頭的同時回傳，因此需要更大上行帶寬的無線通信網絡，配合除塵高清攝像頭來監(jiān)測井下現場生產場景，實現井下透明化礦山。圖1-5高清視頻檢測實現井下透明化目前，各類礦區(qū)礦井下無線網絡部署主要采用小靈通、Wi-Fi、3G、4G四種無線通信技術。其中，小靈通只能提供語音通話功能，不具備數據傳輸能力，現正在逐步淘汰；Wi-Fi具有無線傳輸和通信功能，但在應用中存在著掉包、基站傳輸距離短、無線穿透性差、傳輸不穩(wěn)定等問題，不適合作為物聯網的組網設備；3G無線通信系統(tǒng)傳輸距離長，通話效果好，可以傳輸數據，但應用中存在著帶寬過窄，很難承載視頻類應用問題；4G技術在人、機、物互聯上有一定進展，極大提高井上井下的信息化和自動化水平，但對于高清視頻監(jiān)控、遠程操控等大帶寬、低時延的業(yè)務需求，仍無法滿足。除此之外，部分采掘設備，如綜采工作面智能成套裝備因穩(wěn)定性要求較高，仍采用光纖通訊傳輸。因此，需要大帶寬、低時延的高品質無線通信網絡，結合邊緣計算等技術，滿足礦區(qū)智能化轉型的應用網絡需求，有效推動人工智能、遠程控制等智能化業(yè)務發(fā)展。〇〇2.1露天開采業(yè)務場景場景1:無人礦卡作業(yè)等控制全電動傳感?；?G+邊緣計算，實現車上控制器根據毫米波雷達和視頻采集的數據對應急情況進行本地處理；基于5G低時延攝像頭無線通訊攝像頭無線通訊圖2-1車內控制部位改造場景2:工程機械遠程操控圖2-2工程機械遠程操控場景3:工程機械協同作業(yè)工程機械的多機種協作控制是將多臺不同種類的工程機械組成一個系統(tǒng)，通過GPS導航、無線通信等技術手段，利用網絡將施工現場的各類工程機械組成一個有機的整體，基于5G大帶寬、低時延特性，可以實現挖掘機、運輸車(礦圖2-3礦區(qū)多機協作圖2-3礦區(qū)多機協作實時采集工程機械的速度及位置，工作狀態(tài)等，利用人工智能算法在平臺端進行整體規(guī)劃調度，實現工程機械之間的聯圃口擋風簾圃口擋風簾場景4:露天移動專網業(yè)務場景建網標準場景典型應用終端情況(典型碼率)帶寬丟包率時延露天礦山監(jiān)控(1080P)高清攝像頭+回傳設備(碼率2.5Mbps,VBR)Mbps5Mbps(有FEC)(無FEC)RTT<50ms監(jiān)控(4K)高清攝像頭+回傳設備(碼率20Mbps,VBR)MbpsMbps(有FEC)(無FEC)RTT<50ms順槽集控中心順槽集控中心光纖會鄉(xiāng)黑題總地面指揮中心會會會監(jiān)控。場景1:無人化采掘當前采煤機數據傳輸主要采用光纖、動力線纜載波技中操控室圖2-5掘進工作面實現遠程集控場景架構圖場景2:井下設備采集煤礦井下安裝大量傳感器，通過現場覆蓋5G網絡，傳感器實現無線化，簡化現場系統(tǒng)結構，便于系統(tǒng)維護和檢修。各綜采工作面、皮帶運輸機機頭、井下中央水泵房等場所設備數據采集需求強烈。以某礦井某皮帶機頭為例，機頭部分有大型滾筒10個，有電機、CST各3臺，設計在皮帶機頭安裝溫度、振動在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現滾筒軸承、電機、CST等設備運行狀態(tài)的全面監(jiān)測，共需安裝振動傳感器80個，溫度傳感器46個，需敷設傳感器線纜共計4km,而且線纜需頻繁跨越皮帶架和機頭設備，維護強度、難度都很大。針對這種傳感器數量大，且布置位置相對集中，同一區(qū)域數據并發(fā)量大的情況，5G將發(fā)揮巨大的作用，在機頭硐室頂端安裝定向天線，使5G信號覆蓋機頭所有滾筒、電機設備，使用無線振動、溫度傳感器，省去現場繁多的線纜，便于維護檢修查找故障。井上工業(yè)環(huán)網場景3:采掘高清監(jiān)測在井下危險作業(yè)、大型檢修、多人協作作業(yè)等現場覆蓋5G網絡，利用5G高帶寬的特點，采用帶有5G通訊模塊及攝像頭的頭燈或便攜式監(jiān)控設備，實時遠程監(jiān)視井下員工的工作狀態(tài)，對現場安全行為進行監(jiān)控，實現現場作業(yè)透明可視化，規(guī)范作業(yè)人員正規(guī)操作，杜絕習慣性違章，有效保證現場作業(yè)人員的安全。以井下大巷處理破碎頂板作業(yè)現場為例，當井下巷道頂板破碎，需進行頂板維護作業(yè)時，現場作業(yè)人員佩戴智能頭燈，具備實時視頻通話功能，利用5G網絡將現場所有作業(yè)人員的頭燈視頻實時傳輸至地面集控中心，管理人員在地面實時觀看每個作業(yè)人員的操作情況，監(jiān)督其協同作業(yè)行為，同時可以和現場作業(yè)人員進行實時溝通作業(yè)進展情況，發(fā)現隱患或違章作業(yè)，及時進行干預制止。調度電話G場景4:井下融合組網(4)網絡移動性：數據平均丟包率不超過5%;移動業(yè)務跨小區(qū)時卡頓時間不超過15ms;移動業(yè)務掉話率不超過8%。(5)網絡接入性：終端接入成功率不低于98%。應用場景整體需求網絡需求雙向時延帶寬傳感器信息采集類皮帶輸送機機頭需要大量傳感數據采集高可靠30-100Mbps井下視頻監(jiān)控類采煤工作面、掘進工作面、運輸轉載點、運輸車場分布視頻大帶寬600-1000Mbps(每路3Mbps,按200-500路算)井下人員通信類井下重要崗位、跟班對干、安全督查人員配置實時通訊裝備大帶寬井下遠程控制類采煤工作面采煤機、三機、液壓支架和泵站遠程集中控制高可靠，低延時解決方案應用層：應用層是整個智慧礦山的大腦，利用經過分析處理的無人礦卡作業(yè)露天場景工程機械遠程操控協同作業(yè)井下設清監(jiān)測5G宏站覆蓋網關感知網關采煤機皮帶機圖2-8智慧礦山解決方案系統(tǒng)架構圖實踐案例OO4.1基于5G的智慧礦山露天開采2019年5月，中國移動聯合包鋼集團在內蒙古白云鄂博礦區(qū)成功打造全國首個5G無人礦卡編組作業(yè)應用案例，通過基站+應急車的方式實現5G網絡信號的無縫覆蓋，平均上傳速度56M,為礦卡無人駕駛操作的實時校正和調度提供堅實的保障。在應用層通過5G5G演示路線測試記錄平均電平全程5G占用比例平均上傳速度礦坑路線圖2-95G演示路線測試效果圖5G信號礦坑覆蓋率100%,無斷點存在，平均上傳速度56M,上圖中黃色部分是最西側彎道和坑底最南側，由于地里位置問題5G信OO4.2基于5G的智慧礦山井下開采案例2019年11月，中國移動聯合全國最大無煙煤生產企業(yè)陽煤集團，圍繞“無人礦山、透400米長度以上礦井范圍，下行速率穩(wěn)定保持在800Mbps以上，上行速率穩(wěn)定保持在是國內首次實現5G在煤礦井下作業(yè)場景的部署及應用，標志著5G賦能智慧礦井邁出關圖2-10井下5G測速“區(qū)區(qū)區(qū)x§“區(qū)區(qū)·區(qū)~區(qū)區(qū)-區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)’區(qū)pdf12019/12/5上午10:43行業(yè)概述當前鋼鐵企業(yè)信息基礎設施建設持續(xù)快速發(fā)展，綜合通信能力持續(xù)增強，基本適應企業(yè)信息化發(fā)展的需要，總體而言網絡條件基本具備，信息系統(tǒng)尚待提升?；A網絡方面，根據中國鋼鐵工業(yè)協會統(tǒng)計顯示，近90%的企業(yè)主干網覆蓋到核心辦公區(qū)域，68%的企業(yè)主干網覆蓋到內部核心生產區(qū)域。信息系統(tǒng)方面，鋼鐵企業(yè)在各單項業(yè)務環(huán)節(jié)中的應用基本實現信息化，其中主要為生產系統(tǒng)、能源、生產安全系統(tǒng)。根據中國鋼鐵工業(yè)協會統(tǒng)計顯示：一是配置了基礎自動化控制系統(tǒng)的企業(yè)比例約為73%,配置了過程控制系統(tǒng)的企業(yè)比例僅為42.25%;二是全部或部分產線建設了車間級制造執(zhí)行管理系統(tǒng)的企業(yè)比例約為82%;三是50%以上的企業(yè)建設了能源管理系統(tǒng)，近80%的企業(yè)建設了環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)。但從鋼鐵企業(yè)生產全流程來看，能源管理系統(tǒng)和環(huán)保監(jiān)測管理系統(tǒng)管理范圍有限，未實現對生產全流程的管理和監(jiān)控。圖1-1鋼鐵企業(yè)信息化我國鋼鐵企業(yè)當前尚未實現全部生產數據的互聯互通，信息數據還未實現多個生產環(huán)節(jié)、多系統(tǒng)的協同共享，專家知識庫與智能化系統(tǒng)還未協同，不能實現知識共享，設備的感知能力、自主控制還有待提升，生產線的智能化水平相對數字化生產還有差距。需求痛點主要體現在兩個方面：對現場裝備控制的核心實施智能化改造，應對高品質產品制造和個性化生產。在工廠級制造管理中，使用自適應、自學習功能的智能決策模型，建設多層次數據倉庫，支持經營管理分析、制造管理分析，實現高級優(yōu)化排產、實時成本盈利預測等。在車間級生產控制中，利用人工智能、機器視覺、機器學習等技術，實現規(guī)?；馁|量在線判定、設備狀態(tài)預測等。圖1-2智能化改造以工業(yè)互聯網實施為抓手，實現一種快速提供承載個性化功能的高品質產品和服務的制造模式，建設“有智商的工廠”,是鋼鐵企業(yè)的必然選擇。5G作為新一代無線連接技術，與工業(yè)互聯網形成良好的融合。典型5G+工業(yè)互聯網的應用場景有企業(yè)專網、智慧工廠、機器圖1-3數字化應用 應用場景以熱軋車間輥道電機為例，5G鋼鐵設備數字化運維需要滿足3個業(yè)務子場景，一是全設備全生命周期A通分子對應4公告內容公內在用設備業(yè)務場景通信需求5G鋼鐵設備數字化運維功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延可靠性覆蓋范圍控制信令下發(fā)生產線或頻閃光法等檢測方法進行表面質量檢測，這些方法不能真實拍攝圖片120張，生成完整圖片40張，需要將合成的高清圖像得以快速上傳和分析，滿足生產線35m/s高速運轉需要。二是鋼材表面圖M9B081020S0000M9B081020S0000業(yè)務場景通信需求5G鋼材質量缺陷檢測功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延可靠性覆蓋范圍控制信令下發(fā)；高清照片傳輸?！?00Mbps≥20Mbps≤20ms≥99.9%生產線業(yè)務場景通信需求5G鋼廠人員安全監(jiān)控功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延可靠性覆蓋范圍控制信令下發(fā)；高清照片傳輸。生產線圖2-45G無人天車業(yè)務場景通信需求5G無人天車功能上行帶寬下行帶寬傳輸時延可靠性覆蓋范圍控制信令下發(fā)；高清照片傳輸。≥50Mbps≥100Mbps≤50ms≥99.9%生產線5G+智慧鋼鐵解決方案主要包含5G鋼鐵設備數字化運維、5G鋼材質量缺陷檢測、5G鋼廠人員安全監(jiān)控、5G無人天車四個方面的傳感器邊緣計算網關攝像機大型機械設備PLC等設備圖3-15G+智慧鋼鐵解決方案架構圖MEC圖3-25G鋼鐵設備數字化運維解決方案架構圖設備全生命周期管理：通過設備機理模型和典型故障數據庫，建立大數據征兆庫和規(guī)則庫，及QO3.25G鋼材質量缺陷監(jiān)測解決方案圖像預處理圖像預處理分析前處理缺陷檢出缺陷識別信息管理人機交互軟件應用存儲云平臺終端層業(yè)相機5G模組工業(yè)相機5G模組5G模組業(yè)相機5G模組私有云公有云軟件應用MECBBUPRRUSaaS圖3-35G鋼材質量缺陷監(jiān)測解決方案架構圖終端層：使用加裝5G模組的工業(yè)相機實現高清圖像的拍攝與回傳。OO3.35G鋼廠人員安全監(jiān)控解決方案現危險行為時根據平臺分析結果實時聯動設備實現急停、聯鎖等處理PRRU圖3-45G鋼廠人員安全監(jiān)控解決方案架構圖視頻結構化服務視頻結構化服務(提取視覺特征、屬性)結構化特征流消息隊列更新異常物體抓拍入庫全量抓拍庫行人檢測庫異常物體庫告警信息對比結果算法庫(分布式微服務架構)圖3-55G鋼廠人員安全監(jiān)控解決方案數據流程圖高清攝像頭等設備并進行5G改造，實現了天車和遠程操控臺兩臺協作式PLC間的通信，利用大帶寬低時延特性實現操作臺對車間天車5GCPEL2TP隧道5G核心網sGCPE利用5G網絡替代有線加微波的傳輸方式，打通天車操控系統(tǒng) 軋廠400臺輥道電機上使用，故障維修次數下降20%,每年節(jié)約費維修費用10萬元左右，通過管控系統(tǒng)提升機組作業(yè)率5%,將每年增加收入0.875億元。圖4-1熱軋車間電機數QO4.2基于5G機器視覺的帶鋼表面質量缺陷檢測案例強度自適應、帶鋼跟蹤自適應等多項技術難題。通過部署表檢系統(tǒng)，鋼材缺陷檢出率90%以上，缺陷識別率達到85%,提升了產線帶鋼成品質量，質量異議率下降10%。圖4-2帶鋼表面質量缺陷檢測OO4.3基于5G機器視覺的皮帶通廊人員安全監(jiān)控案例經過對16個攝像頭場景采集的圖片進行分析，誤檢從9204張減少到15張，未出現漏檢圖片，準確率實現99.99%以上，召回率實現圖4-3皮帶通廊人員安全監(jiān)控O〇4.4基于5G的天車遠程操控案例車遠程操“區(qū)區(qū)區(qū)x§“區(qū)區(qū)·區(qū)~區(qū)區(qū)-區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)’區(qū)-Q.pdf12019/12/5上午10:45港口作為交通運輸的樞紐，在促進國際貿易和地區(qū)發(fā)展中起著舉足輕重的作用，全球貿易中約90%的貿易由2019年9月，中共中央、國務院印發(fā)了《交通強國建設綱要》,《綱要》明確指出要瞄準新一代信息技術、人工智能、智能制造、新材料、新能源等世界科技前沿，打造具有全球競爭力的國際海港樞紐、航空樞紐和郵政快遞核心樞紐。推進裝備技術升級，廣泛應用智能高鐵、智能道路、智能航運、自動化碼頭、數字管網、智能倉儲和分揀系統(tǒng)等新型裝備設施。2019年11月，交通運輸部等九部門聯合印發(fā)《關于建設世界一流港口的指導意見》,《意見》指出加快智慧港口建設，搶抓新一輪科技革命和產業(yè)變革的歷史機遇，推動港口發(fā)展更加注重向創(chuàng)新驅動轉變?！兑庖姟诽岢隽私ㄔO智能化港口系統(tǒng)，加強自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新，加大港作機械等裝備關鍵技術、自動化集裝箱碼頭操作系統(tǒng)、遠程作業(yè)操控技術研發(fā)與推廣應用，積極推進新一代自動化碼頭、堆場建設改造。建設基于5G、北斗、物聯網等技術的信息基礎設施，推動港區(qū)內部集卡和特殊場景集疏運通道集卡自動駕駛示范，深化港區(qū)聯動。到2025年，部分沿海集裝箱樞紐港初步形成全面感知、泛在互聯、港車協同的智能化系統(tǒng)。到2035年，集裝箱樞紐港基本建成智能化系統(tǒng)。與此同時5G商用進程不斷推進，其提供的超大帶寬、超低時延和海量連接特性，在港口業(yè)存在較大的融合前景，將對港口基礎設施、運輸組織模式、治理模式等產生深遠影響。5G網絡在智慧港口的建設運行中，能夠充分發(fā)揮差異化性能優(yōu)勢，突破以往傳統(tǒng)方式的局限傳統(tǒng)港機中岸橋、龍門吊司機均為特殊工種，在高空司機室內操作，作業(yè)條件艱苦，現場操作容易疲勞有安全隱患。港口為保證24小時作業(yè)，每臺設備配備三名司機輪換，對司機人力需求高。遠程控制改造后，司機改在中控室觀看多路實時視頻進行操作，完成吊具精準移動、抓舉集裝箱等。港機設備實現遠程控制，可大幅度降低人力成本，1名遠程控制人員可操控3~6臺設備，同時改善工作環(huán)境，降低對司機的要求，提升作業(yè)安全性。圖1-1龍門吊司機遠程作業(yè)目前港區(qū)很多區(qū)域無法部署光纖。對于臨時部署場景和勢。5G大帶寬廣連接能力有效支持多路高清視頻和傳感器信息回傳。結合人工智能+邊緣計算能力，5G將幫助港口設備和生產系統(tǒng)同圖1-2智能識別與監(jiān)控O〇2.1遠程控制-港機遠控圖2.1港機遠控提高貨物自動化裝卸效率是智慧港口建設的重要目標之一，也是決定港口未來競爭力和經濟效益的重要因素。貨物的裝卸作業(yè)流程包括：岸側橋吊裝卸、集卡水平運輸、堆場區(qū)場橋裝卸、集疏運作業(yè)等多個環(huán)節(jié)。其中，進行貨物垂直運輸作業(yè)的港機設備遠程控制是無線業(yè)務