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5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):強力助推工業(yè)信息化革命

http://www.debgrams.com 2020-07-03 15:39 來源:人民郵電報

今年,中央經(jīng)濟工作會議把推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展列為七項重大工作任務之首,明確提出要加大制造業(yè)技術(shù)改造和設(shè)備更新,加快5G商用步伐,加快人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。當前,5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在走進越來越多的企業(yè),機器視覺、無人車輛、遠程控制等尖端5G應用在解放生產(chǎn)力的同時,也讓傳統(tǒng)制造業(yè)迎來了新一輪的轉(zhuǎn)型升級。憑借低時延、高頻多天線、網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計算等技術(shù)優(yōu)勢,5G是驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無疑將成為5G商用的主戰(zhàn)場。

5G﹢無人機新技術(shù)催生廣闊的應用空間

無人機作為一種新型科技產(chǎn)品,正在越來越廣泛地應用于我們的生活中,從最開始的飛行表演到航拍、物流,再到現(xiàn)在的直播、巡檢、防汛抗災等領(lǐng)域。這使其對移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求越來越旺盛。

中國信通院2018年發(fā)布的《5G無人機應用白皮書》指出:“目前4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠支持無人機部分場景的通信需求,但同樣具有很多挑戰(zhàn),4G網(wǎng)絡(luò)在帶寬、時延、干擾協(xié)同上都存在一定的優(yōu)化空間。”5G正是針對帶寬、時延等痛點,與無人機碰撞出新的火花。

5G具有的大帶寬、低時延、廣連接等特點可以很大程度上解決無人機現(xiàn)在的困境。當5G網(wǎng)絡(luò)能夠真正實現(xiàn)商用,無人機便構(gòu)成一個7×24小時的全時無人機網(wǎng)絡(luò),進而構(gòu)成一個天、地、空實時聯(lián)動的世界。

在降低信號干擾方面,5G可采用鋪設(shè)大規(guī)模天線、較窄波束對準服務用戶,從而降低不同區(qū)域的設(shè)備間的干擾;還可以通過不同帶寬的分頻接入,使得地面和空中采用不同的網(wǎng)絡(luò),進一步減少干擾。

在時延方面,無人機的控制與指揮需要低時延,同時高清視頻的回傳更需要降低時延。而5G的新空口可以根據(jù)不同的業(yè)務時延需求進行調(diào)度,投入前置導頻、迷你時隙、靈活幀結(jié)構(gòu)、上行免調(diào)度設(shè)計實現(xiàn)低時延傳輸。

可以說,5G的到來給無人機帶來了廣闊的應用前景。在VR直播和高清直播方面,5G網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)上行單用戶體驗速率達100Mbps以上且空口時延10ms,因此VR直播與高清視頻直播將會更加流暢。無人機通過掛載在無人機機體上的360度全景相機進行視頻拍攝,全景相機可以通過接入5G網(wǎng)絡(luò)的CPE將4K全景視頻通過上行鏈路傳輸?shù)搅髅襟w服務器中,可以大幅提升用戶的觀看體驗。

在能源電力巡檢方面,截至今年5月,大疆行業(yè)應用無人機在中國電力巡線里程上已累計服務超過40萬公里;在應急救援方面,僅2018年,救援人員直接使用大疆無人機在全球范圍內(nèi)拯救了超過200人的生命;在新聞報道方面,國內(nèi)外媒體爭相購入無人機進行航拍。

在治安巡檢方面,今年3月,廣東塘頭派出所與中國電信合作,啟動全國首個“5G﹢無人機科技警務”示范應用。搭載5G技術(shù)的警用無人機可在自動巡檢監(jiān)控中,實現(xiàn)4K畫質(zhì)的圖像傳輸,便于警務人員識別犯罪嫌疑人特征;無人機可在制高點觀測整個事件,對目標進行全程跟蹤及拍攝;根據(jù)不同案件和事件,無人機可在不同角度、不同距離和不同光線條件下作業(yè),準確傳遞現(xiàn)場信息。

近期,南方洪澇災害嚴重,有了5G網(wǎng)絡(luò)加持的無人機在這次防汛救災中發(fā)揮了重要作用。在洪水災害中,無人機具有快速、精準、全天候的優(yōu)勢,可以把災害現(xiàn)場的高清圖片、視頻傳回指揮中心。如果有人員被困,無人機可通過搭載的裝備開展搜索、定位,加上具備夜視功能的設(shè)備,可實現(xiàn)全天候救援,還可以向被困人員進行物資精準投放。此外,水務部門使用潛望鏡、機器人查看管道破損淤積情況,進行汛前管網(wǎng)清掏,確保管網(wǎng)暢通,防止汛期發(fā)生城市內(nèi)澇。

總體而言,5G大大促進了無人機的廣泛應用,隨著5G技術(shù)的進一步成熟,相信這個市場會迎來更好的發(fā)展前景。

5G﹢機器視覺打開機械設(shè)備的“心靈之窗”

視覺是人類的第一感官,指導人類的動作和行為。同理,機器視覺則是AI技術(shù)加持下數(shù)字化機械設(shè)備的第一感官。

顧名思義,在5G、AI等新一代信息通信技術(shù)的加持下,機器視覺技術(shù)為機器賦予了“眼睛”和“大腦”,使得機器實現(xiàn)自動化運轉(zhuǎn),實時獲取圖像,感知目標,在品質(zhì)檢測、機器人精確定位等工業(yè)制造領(lǐng)域具有較高的應用價值。提高生產(chǎn)的靈活性和自動化程度,是機器視覺系統(tǒng)發(fā)揮自身特性的重要手段。對于存在危險的工作環(huán)境或人眼視覺難以滿足要求的使用場景,用機器作業(yè)替代人工作業(yè),高精度的機器視覺不僅能大大增強檢測的準確性,還可以提高生產(chǎn)的安全性。同時,對于大批量、重復性的工業(yè)生產(chǎn)流程,5G﹢機器視覺檢測可以讓生產(chǎn)效率和自動化程度得到質(zhì)的提升。

以水泥行業(yè)為例,高濃度粉塵環(huán)境、高溫燒制工序會對工人的身體健康造成威脅。紅獅集團的水泥生產(chǎn)線在中國電信5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了機器視覺分析和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集兩個應用,前端部署4K高清攝像頭,通過5G網(wǎng)絡(luò)實時回傳到MEC平臺進行投料口堵塞的實時分析。設(shè)備實時傳輸水泥投料口的機器視覺分析畫面,通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)設(shè)備的靈活部署、多路4K高清視頻流抓取,MEC邊緣計算結(jié)合SupOS平臺AI視覺分析應用,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地分流和處理,確保了數(shù)據(jù)的低時延和高可靠,是5G﹢ MEC技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的一項成功實踐。據(jù)統(tǒng)計,5G﹢機器視覺和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可使紅獅集團的水泥生產(chǎn)效率提升30%,設(shè)備運轉(zhuǎn)率提升18%,單位產(chǎn)品成本下降10%~20%。

目前,5G﹢機器視覺應用也在吉利汽車研究院和海爾冰箱互聯(lián)工廠成功落地。依托這項技術(shù),吉利汽車生產(chǎn)線上車框焊點情況,可清晰地顯示在電腦屏幕上,并以紅、綠、白不同顏色區(qū)分,綠色表示焊點合格,紅色意味著可能存在問題。工程師可根據(jù)焊點顯示的顏色進行快速檢測,繼而進行相應處理。采用5G作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的MEC系統(tǒng)與匯萃視覺的云化機器視覺系統(tǒng),在海爾冰箱互聯(lián)工廠里完成對接,成功實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)境下門縫檢測、OCR識別等應用場景的驗證。機器視覺依靠5G的高速率特性,滿足海量數(shù)據(jù)采集的要求,可在短時間內(nèi)把多相機、多工廠的數(shù)據(jù)匯聚到邊緣云側(cè),完成深度學習和自優(yōu)化,提高產(chǎn)品檢測的準確度,有力保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

機器視覺是人機交互的關(guān)鍵技術(shù)之一,5G和AI技術(shù)的誕生,讓形形色色的智能設(shè)備依托機器視覺,實現(xiàn)了機器與物體、機器與機器間的自動交互,這正是5G﹢機器視覺的意義所在。高精度、高效率、智能化的5G﹢機器視覺設(shè)備,不僅在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到應用,也服務了社會大眾的日常生活。疫情防控期間,無人巡檢車依靠攝像頭識別行人是否佩戴口罩、車站智能測溫系統(tǒng)精確識別人員體溫等,都是5G﹢機器視覺的典型應用場景。5G賦能千行百業(yè),重新定義了智慧工業(yè)、智慧生活等社會領(lǐng)域,隨著AI技術(shù)的成熟,運用機器視覺技術(shù)的智慧應用將給人們的生產(chǎn)生活帶來更多驚喜。

5G﹢遠程控制讓“無人化”夢想照進現(xiàn)實

在全球第七大港口山東青島港的各大碼頭,現(xiàn)場操作人員坐在辦公室里,像“打電玩”一樣遠程操控著集裝箱,“一鉤準,無聲響,輕拿輕放,平穩(wěn)流暢”是如今青島港的真實寫照;在湖南華菱湘鋼五米寬厚板廠舒適的空調(diào)房內(nèi),工程師可通過遠程天車控制磁盤,將廢鋼區(qū)內(nèi)的廢鋼吸起,運送到指定區(qū)域,進行廢鋼煤爐重造;在浙江正泰低壓電器數(shù)字化車間,一眼望去,已看不到工人伏案工作的流水線,取而代之的是忙碌靈活的機械手臂、焊光閃爍的焊接機器人、上下翻轉(zhuǎn)的自動包裝機臺……這些以前在科幻小說中才有的“黑科技”場景,正因為5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合成為現(xiàn)實。

基于5G網(wǎng)絡(luò)高速率、大帶寬、低時延、高可靠的特性,遠程控制成為通信企業(yè)在探索5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應用場景的一大方向。與此同時,通信企業(yè)積極與工廠、電力、礦山、鋼鐵、港口等傳統(tǒng)行業(yè)展開合作,將5G技術(shù)應用于生產(chǎn)、監(jiān)測等環(huán)節(jié),階段性應用成果顯著。

中國聯(lián)通協(xié)同振華重工在山東青島港完成了首個5G智慧碼頭解決方案驗證,實現(xiàn)5G混合承載30多路高清攝像機上行業(yè)務和可編程邏輯控制器(PLC)的控制數(shù)據(jù),將遠程操控、高清視頻輔助控制以及復雜環(huán)境監(jiān)控用于傳統(tǒng)碼頭的無線化改造和無人化改造。

中國移動和華為公司合作,在湖南華菱湘鋼五米寬厚板廠內(nèi)共同打造5G智慧工廠,建設(shè)移動5G智能網(wǎng)絡(luò)工程、天車遠程無人駕駛系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)工具系統(tǒng)。全國鋼鐵行業(yè)5G實景應用首度落子有聲。

中國電信聯(lián)合浙江正泰集團打造了浙江省首個5G﹢MEC邊緣計算智能車間,通過5G網(wǎng)絡(luò)集中控制和調(diào)度,配備了AGV(自動導引設(shè)備)控制端軟件的智能小車沿著規(guī)定的導引路徑行駛、清點零部件和駕駛操縱,從而實現(xiàn)倉庫無人化運作。

而在疫情之下的企業(yè)復工復產(chǎn)方面,5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的遠程控制應用在助力無人化/少人化作業(yè)、“工廠不停產(chǎn),員工不碰面”等方面優(yōu)勢凸顯。5G遠程控制助力礦山、鋼鐵等行業(yè)實現(xiàn)無人天車、無人化采掘、工程機械遠程操控等應用場景,把工人從惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中解放出來,同時降低疫情期間安全生產(chǎn)風險。如在內(nèi)蒙古和河南等地已經(jīng)開展了智慧礦山應用測試,使得礦區(qū)運行效率提升了15%,同時成本和安全風險都得到了大大緩解。

后疫情時期,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式正深刻改變著,生產(chǎn)作業(yè)“免接觸”、生產(chǎn)要素遠程調(diào)度以及生產(chǎn)服務快速上云等將成為新的發(fā)展方向。時代是最大的賦能者,5G已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域展示了強大的技術(shù)實力和廣泛的應用空間。相信未來,越來越多的5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新業(yè)態(tài)新模式會加速實現(xiàn)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化新發(fā)展。

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