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5G﹢工业互联网:强力助推工业信息化革命

振动传感器 2020-07-08 70 0

今年,中央经济工作会议把推动制造业高质量发展列为七项重大工作任务之首,明确提出要加大制造业技术改造和设备更新,加快5G商用步伐,加快人工智能、工业互联网物联网等新型基础设施建设。当前,5G﹢工业互联网正在走进越来越多的企业,机器视觉、无人车辆、远程控制等尖端5G应用在解放生产力的同时,也让传统制造业迎来了新一轮的转型升级。凭借低时延、高频多天线、网络切片和边缘计算等技术优势,5G是驱动工业互联网蓬勃发展的关键,工业互联网无疑将成为5G商用的主战场。

5G﹢无人机新技术催生广阔的应用空间

无人机作为一种新型科技产品,正在越来越广泛地应用于我们的生活中,从最开始的飞行表演到航拍、物流,再到现在的直播、巡检、防汛抗灾等领域。这使其对移动通信网络的需求越来越旺盛。

中国信通院2018年发布的《5G无人机应用白皮书》指出:“目前4G网络已经能够支持无人机部分场景的通信需求,但同样具有很多挑战,4G网络在带宽、时延、干扰协同上都存在一定的优化空间。”5G正是针对带宽、时延等痛点,与无人机碰撞出新的火花。

5G具有的大带宽、低时延、广连接等特点可以很大程度上解决无人机现在的困境。当5G网络能够真正实现商用,无人机便构成一个7×24小时的全时无人机网络,进而构成一个天、地、空实时联动的世界。

在降低信号干扰方面,5G可采用铺设大规模天线、较窄波束对准服务用户,从而降低不同区域的设备间的干扰;还可以通过不同带宽的分频接入,使得地面和空中采用不同的网络,进一步减少干扰。

在时延方面,无人机的控制与指挥需要低时延,同时高清视频的回传更需要降低时延。而5G的新空口可以根据不同的业务时延需求进行调度,投入前置导频、迷你时隙、灵活帧结构、上行免调度设计实现低时延传输。

可以说,5G的到来给无人机带来了广阔的应用前景。在VR直播和高清直播方面,5G网络可实现上行单用户体验速率达100Mbps以上且空口时延10ms,因此VR直播与高清视频直播将会更加流畅。无人机通过挂载在无人机机体上的360度全景相机进行视频拍摄,全景相机可以通过接入5G网络的CPE将4K全景视频通过上行链路传输到流媒体服务器中,可以大幅提升用户的观看体验。

在能源电力巡检方面,截至今年5月,大疆行业应用无人机在中国电力巡线里程上已累计服务超过40万公里;在应急救援方面,仅2018年,救援人员直接使用大疆无人机在全球范围内拯救了超过200人的生命;在新闻报道方面,国内外媒体争相购入无人机进行航拍。

在治安巡检方面,今年3月,广东塘头派出所与中国电信合作,启动全国首个“5G﹢无人机科技警务”示范应用。搭载5G技术的警用无人机可在自动巡检监控中,实现4K画质的图像传输,便于警务人员识别犯罪嫌疑人特征;无人机可在制高点观测整个事件,对目标进行全程跟踪及拍摄;根据不同案件和事件,无人机可在不同角度、不同距离和不同光线条件下作业,准确传递现场信息。

近期,南方洪涝灾害严重,有了5G网络加持的无人机在这次防汛救灾中发挥了重要作用。在洪水灾害中,无人机具有快速、精准、全天候的优势,可以把灾害现场的高清图片、视频传回指挥中心。如果有人员被困,无人机可通过搭载的装备开展搜索、定位,加上具备夜视功能的设备,可实现全天候救援,还可以向被困人员进行物资精准投放。此外,水务部门使用潜望镜、机器人查看管道破损淤积情况,进行汛前管网清掏,确保管网畅通,防止汛期发生城市内涝。

总体而言,5G大大促进了无人机的广泛应用,随着5G技术的进一步成熟,相信这个市场会迎来更好的发展前景。

5G﹢机器视觉打开机械设备的“心灵之窗”

视觉是人类的第一感官,指导人类的动作和行为。同理,机器视觉则是AI技术加持下数字化机械设备的第一感官。

顾名思义,在5G、AI等新一代信息通信技术的加持下,机器视觉技术为机器赋予了“眼睛”和“大脑”,使得机器实现自动化运转,实时获取图像,感知目标,在品质检测、机器人精确定位等工业制造领域具有较高的应用价值。提高生产的灵活性和自动化程度,是机器视觉系统发挥自身特性的重要手段。对于存在危险的工作环境或人眼视觉难以满足要求的使用场景,用机器作业替代人工作业,高精度的机器视觉不仅能大大增强检测的准确性,还可以提高生产的安全性。同时,对于大批量、重复性的工业生产流程,5G﹢机器视觉检测可以让生产效率和自动化程度得到质的提升。

以水泥行业为例,高浓度粉尘环境、高温烧制工序会对工人的身体健康造成威胁。红狮集团的水泥生产线在中国电信5G网络的基础上,实现了机器视觉分析和设备状态数据采集两个应用,前端部署4K高清摄像头,通过5G网络实时回传到MEC平台进行投料口堵塞的实时分析。设备实时传输水泥投料口的机器视觉分析画面,通过5G网络实现设备的灵活部署、多路4K高清视频流抓取,MEC边缘计算结合SupOS平台AI视觉分析应用,实现数据的本地分流和处理,确保了数据的低时延和高可靠,是5G﹢ MEC技术在工业领域的一项成功实践。据统计,5G﹢机器视觉和数据采集系统可使红狮集团的水泥生产效率提升30%,设备运转率提升18%,单位产品成本下降10%~20%。

目前,5G﹢机器视觉应用也在吉利汽车研究院和海尔冰箱互联工厂成功落地。依托这项技术,吉利汽车生产线上车框焊点情况,可清晰地显示在电脑屏幕上,并以红、绿、白不同颜色区分,绿色表示焊点合格,红色意味着可能存在问题。工程师可根据焊点显示的颜色进行快速检测,继而进行相应处理。采用5G作为网络基础的MEC系统与汇萃视觉的云化机器视觉系统,在海尔冰箱互联工厂里完成对接,成功实现了生产环境下门缝检测、OCR识别等应用场景的验证。机器视觉依靠5G的高速率特性,满足海量数据采集的要求,可在短时间内把多相机、多工厂的数据汇聚到边缘云侧,完成深度学习和自优化,提高产品检测的准确度,有力保证产品的质量。

机器视觉是人机交互的关键技术之一,5G和AI技术的诞生,让形形色色的智能设备依托机器视觉,实现了机器与物体、机器与机器间的自动交互,这正是5G﹢机器视觉的意义所在。高精度、高效率、智能化的5G﹢机器视觉设备,不仅在工业生产领域得到应用,也服务了社会大众的日常生活。疫情防控期间,无人巡检车依靠摄像头识别行人是否佩戴口罩、车站智能测温系统精确识别人员体温等,都是5G﹢机器视觉的典型应用场景。5G赋能千行百业,重新定义了智慧工业、智慧生活等社会领域,随着AI技术的成熟,运用机器视觉技术的智慧应用将给人们的生产生活带来更多惊喜。

5G﹢远程控制让“无人化”梦想照进现实

在全球第七大港口山东青岛港的各大码头,现场操作人员坐在办公室里,像“打电玩”一样远程操控着集装箱,“一钩准,无声响,轻拿轻放,平稳流畅”是如今青岛港的真实写照;在湖南华菱湘钢五米宽厚板厂舒适的空调房内,工程师可通过远程天车控制磁盘,将废钢区内的废钢吸起,运送到指定区域,进行废钢煤炉重造;在浙江正泰低压电器数字化车间,一眼望去,已看不到工人伏案工作的流水线,取而代之的是忙碌灵活的机械手臂、焊光闪烁的焊接机器人、上下翻转的自动包装机台……这些以前在科幻小说中才有的“黑科技”场景,正因为5G与工业互联网的融合成为现实。

基于5G网络高速率、大带宽、低时延、高可靠的特性,远程控制成为通信企业在探索5G﹢工业互联网创新应用场景的一大方向。与此同时,通信企业积极与工厂、电力、矿山、钢铁、港口等传统行业展开合作,将5G技术应用于生产、监测等环节,阶段性应用成果显著。

中国联通协同振华重工在山东青岛港完成了首个5G智慧码头解决方案验证,实现5G混合承载30多路高清摄像机上行业务和可编程逻辑控制器(PLC)的控制数据,将远程操控、高清视频辅助控制以及复杂环境监控用于传统码头的无线化改造和无人化改造。

中国移动和华为公司合作,在湖南华菱湘钢五米宽厚板厂内共同打造5G智慧工厂,建设移动5G智能网络工程、天车远程无人驾驶系统和生产设备数据工具系统。全国钢铁行业5G实景应用首度落子有声。

中国电信联合浙江正泰集团打造了浙江省首个5G﹢MEC边缘计算智能车间,通过5G网络集中控制和调度,配备了AGV(自动导引设备)控制端软件的智能小车沿着规定的导引路径行驶、清点零部件和驾驶操纵,从而实现仓库无人化运作。

而在疫情之下的企业复工复产方面,5G﹢工业互联网的远程控制应用在助力无人化/少人化作业、“工厂不停产,员工不碰面”等方面优势凸显。5G远程控制助力矿山、钢铁等行业实现无人天车、无人化采掘、工程机械远程操控等应用场景,把工人从恶劣的生产环境中解放出来,同时降低疫情期间安全生产风险。如在内蒙古和河南等地已经开展了智慧矿山应用测试,使得矿区运行效率提升了15%,同时成本和安全风险都得到了大大缓解。

后疫情时期,传统产业的生产方式正深刻改变着,生产作业“免接触”、生产要素远程调度以及生产服务快速上云等将成为新的发展方向。时代是最大的赋能者,5G已经在工业生产领域展示了强大的技术实力和广泛的应用空间。相信未来,越来越多的5G﹢工业互联网新业态新模式会加速实现规模化、产业化新发展。

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