5G+工业互联网的思考和发展

■ 中国广电山东网络有限公司东营市分公司：高华 邵海燕

从近些年工业领域发展实际情况来看，工业互联网是实现工业全系统、全产业链、全价值链连接和支撑工业智能化发展的关键基础设施。但当前工业互联网建设水平有限，其多项能力比较薄弱，导致其应用程度有限。对此，应当积极引用5G技术，推动5G+工业互联网商用，势必能够解决工业企业实际生产运营之中存在的诸多问题，促使工业生产水平得以提高。

1. 5G+工业互联网的思考

1.1 5G技术的简要概述

伴随着物联网技术应用与研究的不断深入，无线通信网络应用需求也在不断提高，进而对无线通信网络的容量及其的链接数量提出了更高要求。此种情况下，5G技术应运而生。为了能够达到高速率、大吞吐量、高可靠、低时延等性能指标，利用IP方式及纳米核心网的新型网络架构来搭建5G网络架构，使得5G网络不仅能够满足接入网络的各项要求，还能够灵活地扩展网络，正因如此该项技术能够应用于连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接、高可靠低时延场景之中。

1.2 5G在工业领域之中的应用特征

在工业领域之中合理的应用5G网络，它能够表现出的独特的应用特征为：

网络切片。5G网络不同于其他网络的重要特征之一就是网络切片，即可以在物理网络内模拟不同的子网络，以便营造的网络环境能够满足不同工业业务运行需求。除此之外，5G网络还能够支持端到端的编排管理，通过扩张或者收缩网络，支持各种业务活动，使各项业务活动均能良好展开。

高可靠低延时。可以说它是5G的基本特征，也是应用于工业领域的主要特征之一，在工业领域之中，可以在增强移动宽带的场景之中，将端到端网络时延控制在20ms左右，确保跨核心网网元良好。而在URLLC标准要求下可以将端到端的网络时延控制在5ms左右。

时延抖动和确定性。在工业领域之中网络应用要求是网络时延较低且保证网络时延的确定性，比如在下达一个指令的情况下，网络传输应符合该要求，将网络时延控制在允许范围内。5G网络能够满足工业领域网络应用要求，所以，为了能够促进工业领域在新时代背景下更好更快地发展，高度重视并且积极引用5G技术是非常必要的。

从工业互联网建设模式及实际情况来看，要想将5G应用其中，可采用的建设模式为纯粹的专网模式，也就是完全由5G网络来支持网络环境的构建，以便提高信息数据采集、传输、整理及处理等方面的速度与质量。但是当前国内还未实现5G频段专用的情况，所以该建设模式无法使用。除此之外，可采用以企业自建核心网为主，基站与公网共享模式，在该模式实施的情况下企业内网负责终端登记、注册及数据流的控制。核心网用户面功能下沉模式，也就是核心网与基站均与运营商共享，企业方面主要应用内网。

1.3 5G+工业互联网的规模商用

参考相关资料并总结性分析以往工作经验，5G+工业互联网规模商用主要经历三个阶段，即短期、中期及长期。

短期内5G+工业互联网规模商用。视为工业领域引用5G的初始阶段，需要工业企业在创新建设工业互联网之际深入地思考5G网络引用的可行性、如何引用5G网络以及如何设置5G网络，使之能够支持各项工业业务，提高工业互联网的各项能力，为更好地发展工业生产创造条件。

中期5G+工业互联网规模商用。则是伴随着5G网络应用阶段性成功，对5G网络深入应用进行更加深入地思考，比如如何科学合理地设置5G网络支持的车间，使之能够替代无线IP网络，让车间网络应用可扩张或者收缩，进而展开深入研究。

长期5G+工业互联网规模商用，则是在5G网络设置良好的基础上寻求更大的突破，比如代替现场中线，让工业生产过程中可能更加灵活地控制产品形态等等；不如何借助多种新媒体来拓展产品销售渠道、产品销售方式等等。

2. 5G+工业互联网应用发展研究

2.1 5G+工业互联网在大型石油石化工程项目中的应用

2.1.1 大型石油石化工程项目实施存在的问题

大型石油石化工程项目实施过程中存在诸多有待解决问题，具体表现为：

其一，施工现场环境比较复杂，网络部署难度较大。其实伴随着先进技术研究的不断深入，建设方越来越重视先进技术的引进，以便通过信息化管理，来保证临时建设网络能够做到科学合理的部署，并且提高其建设速度，为后续顺畅地、规范地、合理地张开工程建设创造条件。但在实际网络建设的过程中因为施工现场环境比较复杂、多变，所以建设位置难以确定，并且网络建设过程中容易受到诸多因素的影响，导致网络建设难以达到预期效果，后续网络运行的稳定性大大降低。

利用T-text分析是否已经发表A类文章的研究生对于初级知识、中级知识、高级知识、初级技能、中级技能、高级技能、态度的差异情况，经过分析，是否已经发表A类文章的研究生在初级知识、中级知识、高级知识、初级技能、中级技能、高级技能、态度因素的P值均大于0.05，没有显著性差异。

其二，相关管理协同性差。大型石油化工工程项目落实涉及到业主、设计单位、施工单位、监理单位等等，需要不同单位人员之间在网络环境下进行良好沟通交流，针对工程施工作业提具体的意见，以便保证工程施工作业能够顺畅地、有效地、规范地展开。但具体进行工程施工的过程中因施工现场网络环境不佳，所以各单位人员沟通交流不畅，进而协同管理效果备受影响。

其三，项目管理有效性不高。项目管理有效实施能够切实有效地管控工程建设的方方面面，尽可能保证工程项目如期建成。当然，要实现这一目的，需要创设良好的网络环境，以便项目管理中有效地应用相关软件，掌握工程施工实际情况，明确潜在影响因素，合理地安排并实施管理工作。但因当前施工现场网络环境不佳，难以支持信息化项目管理，导致该项管理未能有针对性地实施。

2.1.2 5G+工业互联网在大型石油石化工程项目中的应用

将5G+工业互联网应用于大型石油石化工程项目之中，则是构建工业互联网平台，实现施工现场多源数据的采集、整合、处理及分析，进而掌握工程施工实际情况，为优化工程施工创造条件。当然，要想真正做到这一点，需要了解工程项目的基本情况及5G+工业互联网应用特点，合理部署，在边缘云（MEC）上构建模型和算法，实施采集信息数据，并对其加以整合、处理及分析，以便为项目管理提供参考意见，通过有侧重性的实施项目管理，及时发现和解决质量问题或者安全问题。为此需要基于工程建设不同场景，对网络连接情况予以分析，确定5G+工业互联网应用于管线、罐区、作业服务、设备检查、操作培训、会议研讨、意外报警、设备监测、区域物联等场景之中，提供远程操作控制、多元数据采集、视频监控、智能巡检、视频对讲、VR培训、设备智能化、环境数据采集、支持区域物联网等业务服务，那么在5G+工业互联网的支持下大型石油石化工程建设能够良好展开，掌握施工现场实际情况，及时发现影响工程施工的不良因素，比如施工机械设备故障、施工环境不佳等等，以便相关负责人提出针对性的应对措施，尽量保障工程施工不受影响。

2.2 5G+工业互联网在钢铁行业之中的应用

2.2.1 基于5G+工业互联网的智慧生产

在5G+工业互联网应用的情况下智慧生产具体表现为：

3D数字料场的构建。也就是为了能够切实有效地解决传统料场利用率较低，料场管理不全面等问题，促使料场能够有效应用，为良好地展开钢铁生产创造条件。基于钢铁生产需求及料场实际情况，合理地展开5G+工业互联网建设，那么可以在5G网络支持下网络平台能够采集料场的相关数据信息，通过对信息数据予以整合处理，即可掌握料场三维轮廓、堆料种类及堆料设备运行情况等，以便相关工作人员能够合理地规划和实施料场管理，确保料场有效应用。

堆取料机自动化应用。目前无论是取料还是堆料都需要采用人工方式，这在一定程度上增加了人工成本，并且堆取料效率不高。为了改变此种情况，在打造智慧生产之际，应当高度重视5G+工业互联网的应用，支持堆取料自动化系统，那么在该系统运行的情况下将快速扫描物料，精准定位取料或者堆料的位置，进而对钢铁物料堆放或者获取工艺予以控制，进行自动化堆料或者取料。

对焦化四大机车的远程控制。所谓焦化四大机车就是装煤车、推焦车、拦焦车及熄焦车。以往机车作业的过程中容易受到某些因素的影响而出现安全问题，威胁工作人员的人身安全，为了避免此种情况发生，借助5G+工业互联网优势来远程控制焦化机车作业，也就是在5G网络环境下合理地设置高清摄像头、红外编码检测技术及配套设施，如此即可检测机车作业情况，并且将视频实时传送至中控室，进而远程控制机车作业，实现无人化操作，如此即可保证装煤工作、推焦工作、导焦工作及熄焦工作均能符合工作制度要求，同时避免工作人员人身受到威胁。

智能配煤。以往钢铁生产过程中煤炭配置采用人工配煤方式，也就是依靠工作人员长期工作中总结的配煤经验来进行配煤作业，这就使得配煤量无法准确估计，容易出现煤炭用量较多或者用量较少的情况，进而可能给钢铁生产带来一定的负面影响，也可能造成配煤成本增加。为了避免此种情况发生，应当加强5G+工业互联网建设，将5G技术、人工智能技术等先进技术应用于配煤方面，基于钢铁生产实际情况来分析配煤比例及焦炭质量，进而利用适合的算法来进行反复计算和预测，最终提出最优的配煤比例，促使钢铁生产中配煤更加科学、合理。

2.2.2 基于5G+工业互联网的智慧管理

5G+工业互联网在智慧管理之中的应用，主要体现在以下几方面，即：

科学监控能耗。钢铁生产过程中能耗较大，不仅会给生态文明建设带来一定的负面影响，还不利于促进钢铁企业可持续发展。为了改变此种局面，可以将目光落在5G+工业互联网上，通过设置5G网络，使之能够支持钢铁生产设备上加装数据采集装置运行，如此即可将生产设备相关数据传输至监控平台，并且予以处理和分析数据，与此同时，利用人工智能算法来分析优化能耗标准，以此标准来判断生产设备运行过程中能耗情况，对于能耗较高的生产设备予以优化处理，达到节约能源的目的。

车辆电子围栏。企业可在园区重点范围，如焦化四大车工作范围、铁水车工作范围等，利用5G+定位技术，配置电子围栏，设置禁行区域、违停区域等。

3. 中国广电如何以独特优势服务5G+工业互联网

对于中国广电网络来说，拿到“5G商用牌照”，成为第四家运营商，具有非凡的意义。中国广电是有线网络和无线网络的提供者，原来中国广电是基于有线的，5G网络正在全国如火如荼地建设中，中国广电的定位是工业互联网的服务者。作为一个新的移动通讯运营机构，传统有线电视运营机构，在新的工业转型升级和工业互联网+的契机下，中国广电将发挥5G具有独特的优势：

第一，中国广电是目前全球唯一具备2×30MHz以上频谱资源的5G网络运营商。作为中国广电最重要的频谱资源，700MHz覆盖广、穿透能力强，可以为多场景应用提供优质的服务，理论上700MHz的网能可以节省大量建网资本，基站的数量也将大大减少。

第二，中国广电拥有丰富的内容与传媒资源，在开拓垂直行业市场上有很大的优势。未来可以与各行业伙伴达成深度合作，联手发展更广范围内的行业应用，如远程医疗、智慧教育、智能制造等。

第三，在标准化建设方面，中国广电也投入了很大的精力，推动相关标准的落地。中国广电制定的700MHz频段2×30MHz/40MHz大频宽技术方案正式获3GPP采纳，成为5G国际标准，这也是全球首个5G低频段大频宽标准，树立了全球5G低频频谱资源使用的新标杆。此外，中国广电还联合全球行业伙伴全力推进700MHz频谱资源的产业化进程。

第四，5G和工业互联网要两手抓，广电5G与工业互联网应该进一步融合，要通过低频和中频的组合，实现政村以上的覆盖；通过低频和中频叠加，有效提供网的覆盖以及深的穿透能力，为工业互联网在各种场景下的应用提供网络支撑。中国广电重点开展5G垂直领域应用的探索，在工业制造、能源行业、车联网等领域做一些尝试，抓好工业互联网本质，积极探索5G在工业领域新的应用服务和业态，顺应信息化、数字化和智能化发展的趋势。

4. 结束语

新时代背景下，为了能够跟上物联网快速发展的步伐，5G技术应运而生。随着5G技术优势及特征被人们所熟知，该项技术被应用于多个领域之中，这其中就包括工业领域，即5G+工业互联网。经本文一系列分析，可知5G+工业互联网具有较高的应用价值，其能够基于工业企业实际情况，应用于多个场景之中，满足各项业务的实际需求，从而促进工业生产朝着智能化、高效化、网络化、信息化的方向迈进。