2022年中国5G行业应用案例 5G+智能制造专题分析
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2023-09-01 05:21:06
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1. 5G城市

根据世界银行数据显示,截至 2020 年底,全球城镇化率达到了 56.15% ;中国的第七次人口普查也显示, 截至 2020 年底,中国的城镇化率达到了 63.89% 。这意味着超过一半的人都生活在城市里,人口向城市的 不断聚集将带来交通拥堵、环境污染、治安情况复杂、人均资源匮乏等多方面挑战,需要城市的管理者积极引 入先进的信息技术和科技手段,提升城市治理的数字化智能化水平,构建新型智慧城市。目前,5G 在全球已 经得到广泛部署,5G 的基站数和用户数快速增长,然而 5G 在行业应用方面仍面临规模化难题,而 5G 在城 市治理方面的应用已经呈现出百花齐放、争奇斗艳的态势,有望成为突破点,率先实现 5G 行业应用的规模化。

5G 的历史使命是赋能千行百业,促进各行各业的数字化转型,必将在 5G 城市中发挥重要作用。5G 在城 市治理方面有五大主要应用领域,每个领域都有众多的应用场景:

交通运输

5G 可以应用于公共交通、交通管理、运输监督、交通枢纽、路桥维护、港航管理和出行辅助 等方面。例如 5G 可以帮助智能公交车进行司机疲劳检测,抢夺方向盘事件报警,车路协同 公交优先通行,到站提醒和拥挤度监测等;可以帮助地铁实现隧道和列车的安全巡检,智能 云安检,闸机的人脸识别改造等;可以帮助港口进行高空吊车的远程操控,集装箱卡车的自 动驾驶和远程遥控驾驶等;可以帮助交警实现交通事故的辅助分析,交通信号灯的智能调整, 驾驶证的快速查验和交警执法记录仪的视频回传等。

应急公安

5G 可以应用于公安警务、应急响应、疫情防控、消防急救、灾害防治、安全生产监督等方面。 例如 5G 可以用于公安部门的执法记录仪数据回传,巡逻 / 站岗机器人控制,无人机 / 无人巡 逻车,案件辅助侦察等;可以用于消防救援机器人 / 无人机的远程控制,消防员智能头盔 /AR 眼镜的数据传输等;可以用于救护车上的院前急救、急救人员的 VR/AR 培训,红外热敏传感 器的数据传送、流行病期间的社交距离监控等;可以用于洪水、地震、海啸、飓风、山体滑 坡等自然灾害预警及应急处置,实时信息收集和推送等;可以用于燃气使用安全监督,危险 品存放安全监督等。

生态环境

5G 可以应用于生态监测、垃圾清运、污染防治、绿耕保护、生物多样性保护、双碳管理、城 管市容建设等方面。例如 5G 可以用于高空抛物溯源,无人船清理河道垃圾等;可以用于汽 车尾气监测,工厂排污监测等;可以用于森林 / 绿地防砍伐防破坏,森林防火监测,耕地使用 情况监测等;可以用于濒危动植物保护,海洋污染监测,生物多样性监测等。

民生服务

5G 可以应用于社区管理、养老助残、广播电视、文化旅游、体育娱乐、民政管理、社保医保 管理、儿童救助等方面。例如 5G 可以用于社区出入口监控,电梯监控,停车管理等;可以 用于老人的慢性病管理,独居老人的机器人陪护,盲人的智能眼镜导盲和书本阅读等;可以 用于博物馆展品互动,旅游景点变迁展示等;可以用于体育赛事和艺术活动的多角度展示和 沉浸式体验等;可以用于走失儿童搜救,老人、精神病人和残疾人防走失等。

数字政府

5G 可以应用于城市大脑、数字孪生城市、电子政务、政务公开、工商管理、海关司法、财税 管理、党建干训、信访舆情等方面。例如 5G 可以用于数据快速采集,移动办公,实现一网统办、 一站式服务等;可以用于生产过程监督,税务稽查等;可以用于海关进出口货物全流程监控, 移动便民法庭等;可以用于政务消息发送,市民互动数字人等。

随着 5G 的发展和城市管理水平的提升,5G 城市的重要性将进一步凸显,5G 城市的愿景将逐步成为现实。 为了实现 5G 城市的愿景,建议: 1 以人为本,持续加强 5G 深度覆盖和全场景覆盖,为市民提供多样化的 5G 应用、便利化的社会服务、均 衡化的发展机会和随时随地的一致性体验,提高人们的获得感和幸福感; 2 发挥 5G 新型基础设施的作用,提升城市的数字化治理水平。探索 5G 与人工智能、大数据在城市治理中 的综合应用,构建城市大脑、数字孪生城市等综合治理平台,在交通运输、应急公安、环境保护、市民服务、 数字政府等方面构建数字化智能化 5G 城市,实现 5G 城市应用规模化复制。 3 以 5G 数字化转型为契机,促进国际间城市交流和合作,共同面对交通拥堵、环境污染、公共安全和公共 卫生等方面的挑战,创建数字化时代的绿色低碳 5G 城市集群,构建人类命运共同体。

深圳智慧·5G+BIM+CIM 智慧南山

案例综述

2018 年,南山区城市建筑三维建模数据库及应用系 统项目启动,中国电信完成了南山区域 170 平方公里的三 维建模;2020 年 1 月启动智慧南山城市三维数据精细化 加工服务;2021 年 4 月建设完成南山圳智慧·云上城市 应用服务平台。 建立城市级超大规模 5G+ 物联感知,快速对接南山 区现有的“三网三平台三中心”(即城域光纤网、城域无 线网、物联感知网;数据汇聚共享应用服务平台、视频汇 聚共享应用服务平台、物联感知平台;数据中心、智慧城 区运营和应急指挥中心、网络安全监测预警处置中心)。 基础,全面支持 5G 场景应用;提供国家级安全服务体系, 支持 SM1、SM2、SM3、SM4、SM9 等主流国密算法, 满足信创及双活要求;支持亿级设备接入和管理,根据资 源可弹性扩容;具备自主迭代升级能力,基于数字化接入, 与南山区服务产业化发展高度契合。

采用5G融合多种技术实现城市级的服务与治理联动, 通过准确、全面、实时、可量化的物联数据构建城市运行 生命体征指标体系,实现城市运行态势一屏统揽、城市运 行体征的全局监测和智能预警。打通城市服务与治理的屏 障,解决民生服务和社会治理的痛点,以 5G 技术与 5G网络融合 AI、大数据、边缘计算、云计算等技术,驱动城 市治理与民众服务的联动结合。单场景多应用智慧联动, 同时赋能政府治理工作与民众服务工作,提升工作效率, 提高服务温度。

全景立体动态呈现城市 5G 产业运行态势,依托云上 城市 CIM 平台对现实城市的数字孪生映射,借助多维感知、 实时互联的技术手段、实现对城市全局的可视化、可感知、 辅助城市决策、提升城市管理体验,提高城市管理效率。 CIM 平台融合多维度 5G 产业资源信息,构建城市模型对 象,形成城市对象全面分析计算能力,对外提供统一标准 服务,推动 5G 产业全面快速发展。

行业挑战

海量 5G 智能终端接入

城市地域广阔,场景复杂, 城市的状 态(如人流、交通、消费、能耗、环境、 气象等)也瞬息万变,在 5G 万物互 联的今天,通过建设多种感知部件及 时、准确地捕捉可以反映城市状态的 数据。这也将使得终端侧数量的大爆 发,设备类型进一步丰富。智能感知 终端接入网络的方式也会有所不同, 给智能城市全场景的兼容能力构建带 来挑战。

多源异构数据融合

城市中的数据多源异构,大致分为以 下三类:以图像、语音和文本为代表 的非结构化数据,以电子政务表格为 代表的结构化数据,以地理信息和物 联网数据为代表的时空数据(如交通 流、人流、能耗、气象等)。这些数 据体量大、更新快,且在一个智能城 市的应用中往往要使用多类数据。因 此,在城市状态感知之后,如何治理 和管理好这些纷繁复杂的数据并有效 支撑上层应用是一大挑战。

打破信息孤岛

5G 助力城市服务与治理的建设势必 要求居民、政府和企业之间的信息互 通,这其中业务涉及范围广、逻辑复 杂、技术门槛高,很难依靠单一机构 来完成。传统的“总集成商 + 分包商” 的模式很容易造成各自为政、各自基 于自有产品和技术来实施的格局,最 终产生信息孤岛,难以解决该问题。




解决方案和价值

01 政府治理场景集

借助于深圳智慧南山将数字化防疫贯彻在新冠肺炎疫情防控过 程各个环节,从数据动态汇聚到数据挖掘分析,从专家视频会商到 现场实时联动,5G 网络终端的快速部署及超大带宽、低时延的优 势发挥了积极作用。平台实现线上自主填报、智能搜集复工人员基 本资料、健康状况等信息,为政府对企业复工审批提供辅助依据; 自动校验人员近 14 天行程轨迹,经平台大数据分析综合判断,排 查重点人员;针对防疫重点区域部署 5G 摄像头、NB 定位器,进 行疫情监测;通过人工智能机器人自动呼叫,完成人员排查与信息 采集;利用人工智能、大数据、5G 等技术,加快病毒检测诊断、 监测分析和全程溯源管理。

在交通治理方面,面对的场景复杂多变,5G 摄像头具有部署 容易、便利的优势,结合 AI 和大数据技术,助理城市开启智慧交 通管理新模式。5G 摄像头不仅可以部署在普通场所,也可部署在 诸如古迹保护单位、历史建筑等受限区域,具有更易部署、更便利、 以及成本更低的优势。利用 5G 高传输率、高宽带、高可靠的特性, 捕捉高清、海量数据,经过 AI 和大数据分析处理之后可以提供交 通智能信息,实现交通管理计划优化、管理政策制定、降低碳排放, 通过事故原因分析,设计交通安全技术和管理办法。

在住建治理中,通常巡检违法建筑,需要投入大量人力资源和时间成本,而且容易存在死角。利用 5G 无人机,通过 制定巡航巡检路线,首次飞行采集完数据信息,并建立数字模型,以后可以根据实际需要,每间隔一段时间进行一次飞行 检测,通过 AI 自动算法分析,可将不同检测周期内的差异点判别出来,从而找到新增的违法搭建。同时,可利用 5G 网 络高速、稳定的特点,实现高清视频实时回传、播放,进行辅助人工检查。5G 无人机巡查效率高、成本低,20 分钟时间 就可以完成一平方公里内的巡查工作。

02 民众服务场景集

借助于 5G 边防巡检、5G 多功能智慧杆,360 度全景直播设 备,5G 摄像头,通过与区域监控内视频联动,并结合利用 AI 技术, 实现无人值守海面溺水、火灾、越界等预警,当遇到溺水事故、火 灾、以及游客越过红线可能破坏古迹景观行为时,自动触发多级报 警,广播驱离或联动救援。发生事故时,可以通过人脸识别获取救 援和救生设备,后台完整记录设备使用情况和救援过程,相比较传 统的救援船只类装备,智能水上救援机器人更便携、灵巧,极大提 升了救援速度,同时也降低了救援人员自身风险。做到真正快速、 安全、高效的水域救援。通过 5G 广播设备与 5G 视频联动,对重 点区域进行远程告警,也可进行广告宣传、紧急疏散等功能应用。 除此之外,5G 多功能灯杆上还安装了 5G 微基站、WIFI6 便民热点、 AED 除颤仪、气象监测模块等,实现功能的最大化。

5G 智能服务机器人,具备语音交互、对话问答、人脸识别、 语义理解、环境感知、自主定位导航等功能。机器人带 LED 宣传屏, 可在各区域内宣传党群建设、党史、防疫、垃圾分类等知识;带导 览功能,部署在景区,游客可以通过与机器人互动,获取景区景点 信息及推荐路线。机器人还带垃圾桶,方便行人将垃圾丢入,保持 城市卫生整洁。

“5G+”服务,通过 5G 覆盖,围绕企业人才、社区居民,实 现智慧赋能。在文旅服务领域,提供自动拍照一体机(5G 消息实 时推送)、虚拟讲解、人文宣传大屏、三维导览服务;在政务服务 领域,通过主动推送的 5G 消息,让群众突破空间、时间的限制, 无论在何时、何地,只要有 5G 网络,直接打开手机短信箱就能享 受到政务服务公众号、小程序的全部查询、咨询、预约、办事、取 号等服务,全过程免下载、免关注、免注册、免登陆等,足不出户 办理 500 余项政务服务事项。

“5G 智慧无人车”以 L4 级无人驾驶车为基础,通过稳定、 低延迟的 5G 高速网络,形成具备智慧服务能力的车规级平台。投 放后,免费为广大市民和游客提供爱心餐饮、急救药品、口罩、酒 精、防蚊虫药品等便民服务。无人车具备 24 小时不间断运行能力, 招手即停,扫码取用。“5G 智慧服务车”还可以作为移动宣传站, 进行党群建设、防疫知识、极端天气宣传告知。同时,作为无感视 频采集点,实时连接游客、车辆、道路、交通数据,为城市治理提 供更有效的数据。

通过“人 + 景”的明星式跟拍 5G+Vlog,打造景区文化载体, 激发游客分享乐趣,提升景区曝光度。以游客为中心,定制高帧率 摄像机,自动捕捉游玩片段,支持美颜、背景虚化等算法能力,自 动曝光、聚焦游客,打造“最美的自己”,生成专属游记。定制摄 像头适用于不同场景录制,支持动物识别、延迟摄影、夜景拍摄、 广角摄影等,自动精选片段,生成景区最佳时刻集,实现每人一景、 每日一景。边缘一体机本地拉取视频流,搭载定制识别算法,结合 景区主题模板,可实现快速剪辑多镜头视频流,支持游客通过 5G 消息接收下载。

经验总结与后续计划

南山区打造的智慧城市重塑了 5G+ 智慧城市的耦合效 应,实现服务全程全时、城市治理高效有序、数据开放共融 共享、经济发展绿色开源,形成了智慧城市 4.0 建设方法论, 根据不同城市的规模、治理需求、建设痛点、预算规模、产 业分布等情况打造 5G+ 智慧城市的定制化建设新模式。使 得全国范围内不仅仅是一线城市,还有二三线城市的各类型 行政区域都可以快速启动 5G+ 智慧城市的建设。

利用 5G 与大数据、人工智能、物联网、云计算等新 一代信息技术的融合发展,串联起“端 - 边 - 枢”分级智 能场景,赋能城市一体智慧:5G+AIoT 开启万物智联, 带来海量数据;5G+MEC 构建边缘智能,催生城市感知 与城市智能的无缝连接;5G+IOC 实现中心智能,推动数 据流通共享与交互协同,创造价值,孵化出各种创新应用。 从而促成城市管理和服务方式上的变革,节约大量人力、 物力、财力,提升管效率的同时,降低成本。

在5G 网络 的加持下,智慧城市的应用场景愈发丰富,智慧社区、智 慧交通、智慧文旅等细分应用场景覆盖民众生活各方面; 对 5G 网络采用切片技术和边缘技术,让服务內容更贴近 用户需求、定制化能力进一步提升、网络与业务深度融合 以及服务更友好,进而提升居民对“智慧城市”的感知度 和对服务的满意度。此外,采用集成式、集约式建设可规 避一些不必要的、需求重叠的服务信息化建设内容,减少 不必要的重复投资;未来智慧城市应用也可依托于本项目 的建设成果和信息化基础设施,进行增量建设或应用扩展, 既保护原有投资,又可节省共性需求的工程建设支出。

以 5G 深圳智慧南山项目作为先行示范,可落地实践 和验证数字孪生城市体系建设,建立起可复制、可推广的 5G 助力城市服务与治理建设的“样板工程”。

2. 5G+ 智能制造

在 5G 设计之初,智能制造就是 5G 应用的目标 行业。智能制造是新一代信息技术和先进制造技术深 度融合的产物,是第四次工业革命的核心内容和关键 驱动力,也是第四次工业革命的核心目标和主要落脚 点。5G 技术在速率、时延、可靠性、连接数、定位 能力等方面,切合智能制造的应用需求,进行了大量 技术创新和改进,能够满足智能制造各个环节中设备 互联、远程操控、柔性生产、辅助装配、质量控制、 仓储物流、安全监控、培训指导等多种场景的需求, 具体可以参见中国工业和信息化部发布的《“5G+ 工 业互联网”十个典型应用场景和五个重点行业实践》。

通过引入 5G 技术,制造企业能够降低劳动力成 本、减少物料库存、提高产品质量、提高生产效率、 降低安全风险,也能够快速响应客户的个性化需求, 减少产线调整所需时间。例如中兴通讯、美的集团、 格力电器等企业利用 5G 的移动传输能力、边缘计算 能力和融合定位能力,打造可以自主导航的 AGV, 提升物流周转效率,减少了场地占用,并节约了大量 的人力成本和纸张成本;美的集团、柳钢集团、马鞍 山钢铁等企业还将 5G 机器视觉应用于货架管理、货 物识别和料场管理,提升物流管 理的智能化和自动化水平,提 升生产效率,降低人力开 销;

绿点科技、柳钢集团、 马鞍山钢铁等企业利用 5G 大带宽、低时延、高可靠 等能力,开展机械臂、轧辊 装载机、堆取料机、天车等 设备的远程操控,避免了危险 和高污染环境下的人工作业,降低了 人力成本,同时提升了效率和设备之间 的配合效果;中兴通讯、美的集团、柳钢 集团等企业将5G技术与人工智能技术相结合, 利用 5G 的高速大上行能力,用机器视觉质检代替 人工质检,不仅提升了质检的精度和速度,降低了质 检的错误率,也大大减少了人工的投入;




美的集团、 格力电器、广州石化、马鞍山钢铁等企业利用 5G 摄 像头清晰度高、信号稳定和部署灵活的特点以及 5G 安全帽 / 巡逻车 / 无人机的移动数据传输能力,将 5G 应用于安全监控、无人巡检、违规行为抓拍、风险预 防等方面,减少安全风险,提前预防事故,提升本质 安全;;中兴通讯、美的集团、柳钢集团、马鞍山钢 铁等企业利用 5G AR 设备,开展远程协作验货、辅 助装配、辅助运维等应用,使专家和一线操作人员可 以高效进行沟通,大幅减少了专家使用的成本。

此外,通过在生产的各个环节引入 5G 技术,有 望实现柔性生产,快速进行产线调整,满足客户的个 性化生产需求,中兴通讯和绿点科技在这方面也开展 了一些尝试。传统生产线每次调整都需要进行规划、 设计、实施和验证,费时费力,因此往往需要设置一个最小订单数,以覆盖生产线调整的成本。通过引入 5G 及各种智能设备,能够摆脱线缆的束缚,实现真正意义 上的柔性生产,客户不仅可以定制自己专属的产品,还可以监控生产过程,或者及时调整自己的需求,甚至参与 到生产过程当中。对于生产企业来说,不仅可以避免产品积压,还可以及时调整订单排产,或者无缝调整产品线, 甚至更换自己的产品品类。

推动 5G 在智能制造领域的应用需要重点关注的两个问题

安全

作为新型基础设施,5G 需要实现高度的安全性,因为这是所有基础设施的共性。 对于制造企业来说,引入新的技术最害怕的是引入安全风险,因为安全风险一旦 发生,可能导致大量的经济损失,也可能导致企业丧失竞争力。GSMA 调查报告 显示,44% 的受访企业指出近期他们对安全的需求增长最为强烈,这一数字排名 第一,超过了企业对云、高速连接和物联网等能力的需求。5G 时代,随着承载业 务的多样性和重要性大大增长,安全需求相对于之前消费者业务有了巨大的增长, 然而与此同时,由于为了适应复杂灵活的业务需求和降低建设运营成本而引入了 网络虚拟化等先进技术,5G 的安全风险也陡然提升。安全需求和安全风险的双增 长意味着 5G 的安全威胁需要得到充分的重视。

商业模式

商业模式的问题其实不仅仅是计费模式,还包括了网络和终端的归属、业务质量 的承诺、管理上的分工等方面。大型制造企业对于自主可控的需求比较强烈,因 为这不仅意味着安全和竞争力,也意味着高效和灵活,因此他们大多选择物理专 网而不是虚拟专网;小型制造企业则可能希望简单的管理界面和“使用时付费” 的服务。因此运营商在提供物理专网或者虚拟专网产品的时候,需要从对方的角 度考虑产品和服务的构成,权利和义务的匹配,管理和使用的流程和界面等因素。

对于制造企业来说,即使希望部署物理专网,与运营商合作依旧是最佳选项。因 为运营商在商业信誉和责任担当方面拥有良好记录,在网络规划和运营优化方面 有着丰富经验,在公网和专网结合、互联互通方面拥有独特优势,在设备议价、 升级服务方面有着规模优势,在客户服务、驻场支持方面又有着深厚实力。目前, 国际上已经获得专有频谱的制造业巨头们,绝大多数依旧选择与运营商合作建设 自己的 5G 专网。在为企业提供企业专网的连接服务的同时,运营商还将提供安全、 网管、集成、咨询等连接之外的各项服务,帮助企业更好地运营和管理这张网络。

目前,5G 智能制造的规模化仍面临一些挑战,主要是刚需场景不够清晰、标准化程度不够高、模组成本 较高和行业终端较少、5G 的时延和定位能力还不够好等问题,需要进一步推广经过大浪淘沙式筛选后留下来 的 5G 典型场景和示范应用,制定重点行业和跨行业相关技术标准,统一 5G 工业模组和 5G 工业网关、5G 摄像头、5G 安全帽、5G AGV 等多形态终端的要求,推动芯片、模组和终端价格的进一步下探,推动低时延 高可靠、定位增强等标准的落地,加速制造业企业的数字化、网络化和智能化变革。

中兴通讯全球 5G 智能制造基地

案例综述

中兴通讯全球 5G 智能制造基地是中兴通讯 2018 年 起投资超 200 亿元所建设的工厂,用以满足中兴通讯 ICT 通信电子设备制造的发展需求。自 2020 年 3 月正式投产 起,就制定了从“数字滨江”到“智能滨江”到“极致滨 江”的五年规划:首先聚焦降本提效,探索 5G 典型应用; 21-22 年逐步进行 IT+OT 域的深度融合,加速生产向全 面自动化和智能化迈进;下一步,更是希望能够实现生产 和运营的极致优化,打造黑灯工厂。基于一张确定性的 5G 精准网、“工业智能制造”和“智慧园区”两个分布 式精准云平台、N 个场景的业务实践,将 5G 与工业互联 网深度融合,实现 5G 在滨江全要素链接和全场景的应用。 用 5G 来推动 OT 域的智慧化、数字化转型升级,实现装 备智联化、制造数字化和运营智能化。

日前,滨江工厂的 5G 业务创新飞速发展,在 5G 应 用的加持下,通过提质降本增效,助力 2021 全年产值突 破 300 亿,超出既定目标 50%,有力地证明了 5G+ 智能 制造的行业价值。并携手中国电信共建 5G 工业互联网应 用超市,加快滨江新基建项目成果的复制推广,引导企业 愿用 5G、多用 5G,探索 5G 企业专网运营及商业模式创 新,引领行业发展。

行业挑战

由于 5G 基站单板集成度极高,生产工艺也比较复杂, 加上外部不确定环境的影响,所面临的设备体量大、企业 信息化系统林立、人力用工难等方面的问题已经日益凸显, 我们内部亟需加快改革创新步伐,实现自动化生产、智能 化制造的柔性工厂以增强竞争优势、提高生产效率成为必 选项。

与此同时,随着 5G 与工业互联网的深度融合,也出 现了诸多新的技术挑战。因此必须以工厂级数字化改造试 点示范及其复制部署为主,改变以产线、车间为主的数据 孤岛现象,攻克 5G 与行业融合基础能力和应用创新问题,培育壮大应用生态。

面对行业和自身的种种挑战,中兴通讯明确滨江 5G 工厂的建设目标为打造国内电子制造行业数字化标杆工厂, 达到国际先进、国内领先水平,并与公司整体的发展战略 及技术地位相匹配,全面实现工厂的精益化、自动化和信 息化;而其中的信息化,就是要充分利用 5G+ 工业互联 网的融合创新,打通信息孤岛,快速响应内外部变化,最 终实现生产与管理的极致优化。同时,借助自身既懂 5G 网络、又懂生产制造的优势,以中兴通讯全球 5G 智能制 造基地为实践点,推动行业数字化变革。

解决方案和价值

中兴通讯全球 5G 智能制造基地基于 1 张面向行业的工业专网 +2 个自研的协同制造云平台、园区管控平台 +N 种可 复制能力场景的基本架构,打造云、网、业三位一体的行业标杆。项目规划了 16 大类超过 60 项的 5G+ 工业创新应用, 覆盖了生产运营的所有环节,希望将传统的线下管理向线上、在线、智能在线不断升级。

01 1张基于 5G+MEC 的 5G 虚拟企业专网

截止至 2021 年 12 月,依托中国电信股份有限公司南京分公司,中兴通讯全球 5G 智能制造基地共建设 10 套室外宏 站和 751 套室分信源,全面深层次覆盖整个工厂园区与所有生产车间。并在厂区内部署四套 MEC,其中 2 套为滨江 5G 工厂服务,互为灾备,另外 2 套为园区其他制造企业提供本地分流。 以此为基础打造的面向制造行业“互联网 +”协同制造的 5G 虚拟企业专网,融合了 5G 切片技术和边缘计算技术, 满足中兴滨江工厂和部分滨江开发区其他企业业务、连接、计算、安全等需求的云网融合服务。中兴通讯同中国电信持续 优化 5G 工业专网能力,满足智能制造场景下的确定性网络需求,例如对于低空覆盖以及针对 2B 业务的 SLA 需求定义不 同的 5QI 模板或采用 PRB 资源预留等,场景满足了工业企业特殊场景对高可靠低时延的业务需求、网络可视可管可控的 管理需求和数据不出园区的安全需求。

02 2 大核心云平台

中兴通讯在滨江 5G 工厂主要构建了两大核心云平台:iMES 智能制造云平台和工业物联网云平台。 中兴通讯自研面向电子行业的 iMES 协同制造云平台,主要支持通信和消费电子行业的单板生产、标准组件生产、整 机生产及外协管理,支持分级部署,可分为集团运营层、工厂执行层。集团运营层主要支撑多工厂运营、生产任务统一调度、 生产资源统一分配,运营仪表盘,实现制造运营智能化;工厂执行层使车间计划与生产主计划打通,拉通合同、计划信息 与生产信息,实现工艺管理、订单计划、物料配送、生产管理、质量管理的全面服务化,实现制造数字化。

同时,中兴通讯自研基于数字孪生技术的工业物联网云平台,实现装备智能互联、数据实时采集处理及工况协议自动 解析,达到数据高效共享、消除信息孤岛的目标,形成数据底座;为产线数字孪生及预测性维护、园区数字孪生及管理、 入园车辆管理、能耗监控分析等工业 APP 提供数据和应用支撑,依托 vMAX 大数据引擎和不断采集的生产数据,逐步应 用于产线质量追溯和智能决策,打造园区智慧大脑并最终实现智慧化工厂,提升工厂生产效率、园区运营管理效率。

3. 5G+智慧矿山

矿产资源是地壳在其长期形成、发展与演变过程 中的产物,是自然界矿物质在一定的地质条件下,经 一定地质作用而聚集形成的。不同的地质作用可以形 成不同的矿产。矿产资源有几个特点:1)非可再生性, 任何一种矿产资源,其储量都是有限的,并且具备一 定的不可替代性。2)开采难度大,大多数矿产资源 的形成都需要特定的地质环境,开采时也容易造成生 态环境的破坏。3)分布不均衡,而且往往是生产力 发达的地方矿产资源少。

矿产资源开发一般都包括采矿、选矿和冶炼等工业生产过程,不同的矿产资源、同一种矿产资源的不 同矿区,采矿的方式也有所不同。常见的开采方式分 为露天开采和地下开采两种方式,埋藏浅的厚大矿体 多采用露天开采,埋藏深、厚度小的矿体多采用地下 开采。露天开采的基建投资低,适合使用大型设备, 生产效率高,生产成本低,矿石的损失率和贫化率小, 作业条件相对安全,但并不是所有矿体都适合用露天 开采,此时就需要采用地下开采,同一个矿区也可能 在前期使用露天开采,后期转为地下开采。

随着 5G 等各种高新技术的引入,采矿设备逐步向大型化、自动化和智能化方向发展,采矿方法逐步向规 模化、连续化和少人化方向发展,生产装备不断改进,生产工艺不断优化,生产效率不断提高,生产成本不断 降低,安全系数不断提高,环境污染不断减少。2021 年是 5G 赋能采矿业数字化智能化转型的开局之年,积 极引入数字技术、信息技术和智能技术,有助于采矿业高质量安全发展,建设绿色矿山和无人矿山,并提高矿 产资源开发保护水平。

5G 网络具有速率高、容量大、时延低、可靠性高、安全性高、定位精度高、部署灵活等特性,能够实现 实时高清视频传输、低时延远程控制、快速高精度定位、实时信息交互、自动化网络配置和智能化运维,同时 避免了有线网络工期长、费用高、调整难度大、容易断裂等问题和 WiFi/4G 网络覆盖不好、容量不足、时延 不够低等问题,是智能矿山的重要使能技术。

这些应用场景都需要首先构建一张能够在矿山高粉尘易燃易爆恶劣环境下工作的 5G 精品网络,并积极部 署 5G 网络切片、边缘计算、企业专网等 5G 独立组网特性和上行载波聚合 / 上下行解耦、回传一体化(IAB)、 低时延高可靠、高精度定位、智能运维等增强技术,以满足矿山安全高效高质量智能化生产的需求。在后面的 案例中,详细阐述了这些 5G 应用场景的实现方案和实际效果,例如四川攀钢矿业对钻机、电铲等井下设备进 行远程控制改造,通过远程座舱向井上的驾驶员反馈车身倾斜和震动等状态,实现“一键操作”、“广角视频” 和“沉浸式体验”,在无人化的同时实现了智能化;山西吕梁鑫岩煤矿全面引入各种环境监测与安全防护手段, 大规模减少井下值守人员,让矿工远离危险和恶劣的工作环境,让家人和社会安心;

在矿山封闭区域的无人矿 卡自动驾驶也在四川攀钢矿业、吕梁鑫岩煤矿、内蒙古准能集团、河南焦煤集团等企业进行应用,这一场景往 往还配合使用 5G 无人机进行高精度 3D 地图的测绘来实现对矿山环境和路线规划的及时更新。由于矿山的环 境往往比较复杂,在煤矿采掘工作面、拐弯、上山 / 下山、起伏、死角等复杂场景下使用中高频段难以实现井 下 5G 全覆盖,中煤大海则煤矿开始尝试引入 700MHz 频段与中高频段融合组网,在降低建网成本的同时提 升了覆盖效果,这是近期出现的一个新趋势,值得业界关注。

吕梁鑫岩煤矿 5G 智慧矿山项目

案例综述

鑫岩煤矿隶属于吕梁东义集团煤气化有限公司,可采 储量 16099 万吨,矿井核准生产能力 240 万吨 / 年。5G 发展伊始,鑫岩煤矿就积极响应国家号召,积极拥抱 5G+ 智能矿山建设,希望通过 5G+ 智能化实现安全、少人、提 效的目标,最终实现安全、生产、管理的智能化,实现企 业数字化变革,提高企业盈利能力。鑫岩煤矿是全国首批 实现井下全覆盖的矿井之一,2020 年被选为首批国家智 能化矿井示范单位。

2021 年 6 月,鑫岩煤矿以一期 5G 网络与应用建设 项目为基础,加快智能化子系统与 5G 网络的融合建设, 启动 9 大智能化子系统 5G 融合建设项目,2021 年 11 月 已完成项目建设进入验收阶段。在项目建设上线过程中联 合山西移动、华为公司、山源科技等生态伙伴推进 5G 网 络组网优化,孵化适配矿山行业的规建优服务;5G+ 智能 矿山业务开始由“开的通”向“用的好”转变。




行业挑战

安全水平 仍需提升

安全生产是煤炭企业的 第一要务,煤炭百万吨死亡率 2018 年 0.093,2019 年进一步下 降到 0.083( 死亡事故 170 起、死亡 316 人 ),仍是美国的 5 倍,澳大利亚的 11 倍,处于世 界产煤中等发达国家水平。如何利用移动通信技术, 改善劳动生产环境,减少下井人员降低 生产安全事故。

招工难 用工难

当前,煤矿行业平均用工年龄 45+,因危险因素多、工作环境差、劳动强度大、工作时间 长等因素,招聘年轻人难度逐年增加,5-10 年可能面临无工可用情况,而煤矿行业当前仍是 我国能源支柱产业,如果通过智能化手段以及移动通信技术解决行业用工问题。

集中管理难

煤矿采掘机运通各系统分布在长达几十公里的井下隧道中,井下交通、运输、调度困难, 很多场景靠步行,为了监测人、机、环各类生产以及安全数据, 当前主要采用人工抄表,现场 操作方式,效率低实时性差,如何解决分布在井下各处的生产系统集中操作问题,降低工作量, 提升工作效率。

解决方案和价值

由于煤炭行业不同系统对网络的要求差异巨大,且行业对系统以及网络的安全性、可用性、稳定性要求极高,项目组 主要集中力量围绕以下三个方面开展课题攻坚工作:

应用层面,wq 推进智能化应用与 5G 融合,稳步推进矿山智能化:瞄准行业痛点,联合山西移动以及华为公司以及 OT 生态厂家,上线 8 大智能业务子系统,使 5G+ 智能矿山切实解决煤矿实际生产中实际问题。

网络层面,推动网络关键特性落地,加速网络适配行业:联合山西移动以及华为公司首发高可用 MEC“风筝方案”, 与山西移动、华为、山源以及行业 OT 生态厂家实现各子系统固定场景下的 5G 与环网主备能力。

服务层面,孵化规建优集成服务,建立业务与网络融合的桥梁:联合山西移动与华为,基于 8 大智能业务子系统上线, 孵化规建优集成服务,通过技术手段解决了行业业务需求与网络握手问题,通过明确的业务需求规划网络,保障网络最终 可用性与稳定性,最终使网络与应用服务好行业,解决行业业务问题,创造实际价值。

基于统一的 5G 网络,吕梁鑫岩煤矿 5G 智慧矿山项目主要开展了以下 8 个方面的 5G 应用探索:

01 主斜井提升机监控系统

主斜井主要通过绞车运输物料,最大提升、下放重量 50 吨;该系统通过 5G 实现提升机的运行控制、各部件系统 的运行信息和状态监控等。 价值 无人值守,减员现场

02 电力监控系统

变电所属于井下供电系统,主要由高压开关、低压开关和移动变电站组成;该系统可通过 5G 读取和控制高压 / 低 压开关实时状态,并视频监控井下变电所室内状况。

03 副井绞车远程监控系统

副立井通过罐笼实现提人、提物,提升重量 7.5 吨;该系统可通过 5G 实现绞车自动启停运转,将罐笼提升、下放 到指定位置,并实时监测绞车运行的状态。

经验总结与后续计划

“多方得利”才有助于解决 5G 行业应用落地难的困 局。审视鑫岩煤矿成功的背后,运营商中国移动与设备商 华为的协力参与,成为项目推进的重要因素。该项目中国 移动山西公司于 2020 年 7 月通过公开招标方式成功中标 鑫岩煤矿 5G 通讯系统项目后,第一时间派驻了团队来到 煤矿,并在 3 个月后完成了全部 55 套设备到货、安装、 开通,建成了鑫岩煤矿井上井下一体化 5G 专用网络。

同 年 11 月,鑫岩煤矿便通过中国移动 5G 专网链路实现了 井下智能工作面远程开采,单班安全生产 11 刀煤,开采 约 1 万吨煤,完全实现全天候通过中国移动 5G 专网远程 控制生产。同时华为也同样协同鑫岩煤矿、中国移动,参 与了项目需求的探索创新。2021 MWC 上海期间,华为 与山西移动、鑫岩煤矿联合推出了 5G to B 公网专用风 筝方案,三方在服务创新上进行了业务画像、快速集成、协同优化等工作,精准测算并将各业务系统对 5G 网络 的需求转换为网络规划,标准化了煤矿的场景集成实施, 保证了网络速率、时延、可靠等关键指标适配业务。

本项目井下 5G 一张网的基础上实现了各类智能化子 系统的应用的上线,实现了 5G 建设从“铺路”到“跑车” 的跨越,并在子系统业务上线过程中,推动了 5G 网络 演进以及行业服务能力的孵化。从行业以及鑫岩煤矿角 度看,5G 与智能化应用融合,才刚刚迈出第一步,距离 行业智能应用百花齐放还有很远路要走。鑫岩煤矿三期 将继续聚焦行业应用于 5G 融合,继续深入推进智能矿 山建设,规划包括掘锚一体的智能化掘进面在内的 19 个 5G 智能化应用上线;同时在上线过程中将继续推进网络 演进与功能优化,完善规建优以及后续运营运维服务体 系,为 5G+ 智能矿山行业添砖加瓦。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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