移动5G工业互联网应用场景白皮书

•区図区M,区区•区F図図8区図§図（或8）00**区図区図.pdf32019/12/5上午10:47第一章5G+智能工厂工业互联网是新一代信息通信技术与制造业深度敬合的新兴产物，通过构建连接机器、物料、人、信息系统的基础网络，实现了工业数据的全面感知、动态传输、实时分析，形成了科学决策与智能控制,提高了制造资源配置效率。制造业转型升级已成为领军企业竞争的新赛道、全球产业布局的新方向、制造大国竞争的新焦点。中国移动以5G为代表的新一代通信技术，更好的满足行业客户降本增效、产线柔性制造、设备快速迭代的发展需求，最终在远程控制、远程现场、机器视觉等场景输出了5G+智能工厂行业解决方案。03令*3001§“区区•区F図区8図図§図(或区)区区+，区図区図.pdf42019/12/5上午10:47市0__2018年6月，国家工业和信息化部根据《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》发布《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》，重点指岀：“升级建设工业互联网企业外网络，组织信息通信企业通过改造已有网络、建设新型网络等方式，建设低时延、高带宽、广覆盖、可定制的工业互联网企业外网络。建设一批基于5G、窄带物联网(NB-loT)、软件定义网络(SDN)、网络虚拟化(NFV)等新技术的测试床”；国务院新闻办公室于2019年1月举行新闻发布会，会上国家发改委指出“加强新型基础设施建设,推进人工智能、工业互联网、物联网建设，加快5G商用步伐"；2019年两会期间，地方政府的两会工作报告中，“5G”和“工业互联网”也作为高频词汇反复被提及，产业一致认为智能工厂领域将在5G时代发生巨大变革。随着5G的悄然到来，将突破4G时代人与人的连接，幵启工业变革的大门，实现人与物、物与物的万物互联。5G作为智慧工厂的重要支撑载体，将“打通”各生产要素，配合智能化技术，实现不同生产要素间的高效协同，从而提高生产效率，使智慧工厂的智能感知、泛在连接、实时分析、精准控制等需求得到满足，实现制造环节中的操作空间集中化、操作岗位机器化、运维辅助远程化、服务环节线上化，ffi员工从现场解放出来，实现少人、无人作业，彻底解决工业制造领域的现阶段痛点。综上，5G网络性能的全面提升将赋予工业制造更多可能,5G将给工业互联网带来“以移代固”、“机电分离”、“机器换人”三大需求。OO需求一：以移代固,助力柔性制造茴工厂内各生产工序的产能不完全匹配，随君消費者对高质最、定制化产品需求不断增长，生产管理的复杂度和规模性也发生了较大变化，为迅速响应市场多样化和不确定需求，产线必须具备可随时调整的“多品种、小批虽”定制化生产能力。用“无线”代替“有线”的通信方式，可更灵活地部署产线上的设备单元,实现柔性生产，提髙定制效率。--壬"」’須上弋・仁.三三04OO需求二：机电分离,设备快速迭代设备的机器控制单元与固化了指令、算法的电子单元在匹配升级时需消終大量时间与人力［如工厂设备与算法分离，算法放置于云端，将大幅降低定制化设备的成本；同时，在云端提升原本电子单元的算力，将促进产线设备向标准化接口单元的迭代升级，扩充设备的定制化生产类别,提升设备本身的生产能效。-。。需求三：机器换人,实现降本増效在标准化产线中，人较于机器的生产效率低，且岀错率高，通过机器换人的方式，可以大大提升产线生产效率。人工环节如通过自动化“装备+系统”进行替代，可实现自訪命令控制、远程人工操作、机器入巡检等相关应用，同时，强化了生产输出的标准，避免了人力执行时的不确定性，最终实现生产流程的高效化、低成本化。圖1・3机觀眼"S05亠•区区図X§“区区•区F区図8区図§図（W区）区区区図区I3.pdf52019/12/5上午10:47❷应用场景002.1机器视觉•缺陷检测MEC边缘计算节点鶴5G基站5GCPE工业专网生产车间袤面划痕颜色岫缸体检测开孔识别雄各监测故暗识别质量报告识别缺陷监测场景L・4基于5G的&*•：在智能化生产车间内，产品的质量检测仍处于人工肉眼处理的阶段，面临着效率低下，且存在缺陷难回溯、缺陷检测率受人员状态影响明显等问题。利用5G网络，可将待检测物品通过超高清工业摄像头拍摄的图片信息上传至云端进行图像识别及分析，实现缺陷实时检测与自动分拣，同时可有效记录待检测物品的瑕疵,为回溯缺陷原因提供数据分析基础。002.2机器视觉•空间引导智能工厂全自动装配和生产过程中，涉及自动组装、自动焊接、自动包装、自动灌装、自动喷涂等多个自动执行机构，机器视觉的空间引导功能具有不可替代性。引导过程中涉及传输位置、环境模数信号等信息上传，频次高，数据量大，这恰恰是5G网络特性所能满足的。利用5G大上行帯宽，高可靠保障，可实现自动执行机构的无线空间引导功能，从而为工厂内机械臂的机电分离，灵活部署提供了无线通信保障基础。―5G网络性能需求♦♦002.3机器视觉・0CR识别MEC边缘计算节点5G核心柯口塚计箕云平台鶴5G基站图1«6基于5GF"*基于机器视觉的OCR识别常用在工业产线中的铭牌识别、条码识别、号牌识别等相关领域，用以快速有效的对工业生产过程中形成的字符进行数字化处理。通过5G网络，承载生产车间内大虽4K高清工业相机，将拍摄到的带有字符的图片上传至云端计算平台，迸行OCR识别检测。同时,5G+MEC的云计算能力可有效缩减OCR识别时间，提高识别准确率,降低工厂部署成本。5G网络性能需求••业务名称通信需求功能上行带宽下行帯宽传输时延可罪性街盖场景机器视觉-OCR识别带识别字符的高酒照片传输M50Mbps建20Mbps冬20ms兰99.9%生产线匿1-5M于5G的机器引导示意图,区図区M,区区•区F図図8区図§図（或区）区区+'区区区図.pdf62019/12/5上午10:47审OO2.4远程现场-AR运维辅助AR工作现场远程协助工业手持终詔图1・7基于5G的AR辅助连接示意图操作人员佩戴AR眼镜，将现场操作情况通过5G网络实时传输给异地专家。异地专家通过PC、手机等平台收看直播视频，并给出语音指导。操作人员通过接收异地专家的语音及标注等指导进行操作与交流。技术专家犹如身临现场一样掌握每一个细节，并可以通过实时的语音或文字消息指导现场拍摄者进行故障排除，既节省了维护成本，也实现了专家的技能复制，解决了技术专家紧缺的难题。••5G网络性能需求OO2.5远程现场-VR复杂装配囹1-8基于5G的VR应用示意图系统通过构建一个贴近真实的全虚拟VR工作环境，让员工置身其间，熟悉掌握新的工作技能，全程将有提示教程，“手把手”教会员工技术要领、注意细节等。员工需要实际参与操作技能培训过程，佩戴VR眼镜,双手可以自由操作练习,VR眼鏡将通过5G网络紧密结合实际设备、场景，给予全面的提示、介绍、引导及评判。002.6远程控制・AGV控制图1・9基于5G的AGVVr程控制AGV广泛应用在电子、机械、卷烟、纺织、造纸等制造行业，在这些行业生产流程中，对AGV的移动精准控制、群控协作、智能调度有较高要求。利用5G低时延、高可靠的特性，移动控制将更精准、数据回传将更流畅。AGV将得以与海量物联网智能设备连接，助力柔性化制造、智能化生产、智慧化管理，满足制造、物流、巡检等领域智能搬运、仓储、自动化操作的应用需求。OO2.7远程控制•机器人控制图1-10基于5G的机器人远程控制09今面向多种移动终洼•区区図x§“区区•区F区図8区図§図（或0）00**区図区図.pdf72019/12/5上午10:47利用5G低延时的特性，将工业机器人的现场数据通过5G传输至控制平台，实现云端7*24小时的机器人远程控制。配合5G+机器人远程控制平台，工程技术人员可远程实现PLC程序升级、数据采集分析、故障诊断等功能,让工程技术人员在生产基地远程即可服务遍及全国各地的工业机器人,为设备制造型企业的生产运维降本増效。”5G网络性能需求W业务名称通信需求远程控制机器人控制功能上行带宽下行带宽传輸时延可It性覆盖范围控制信令下发兰20MbpsM20Mbps兰20msM99.9%生产线OO2.8远程控制・厂内产线设备控制S1-115G的厂；为了达到工厂内产线控制部件灵活部署的目标，将智能工厂PLC（含站点PLC及产线PLC）软件化并与MES、SCADA、机器人协作调度等软件共同部署到云端，同时在自动化机械设备相应部件上加装5G通信模块，利用5G低时延、髙可靠等特性实现I/O模块、传送带、阀门、机器人等部件的无线接入，最终实现生产车间的集中化控制、柔性化生产。•>5G网络性能需求业务名称通信需求厂内产线设备控制功能上行帯宽下行带宽传输时延可靠性覆盖范围J控制信令下发立20Mbps兰20MbpsS20ms芝99.9%生产线OO2.95GPLC在生产过程中，利用5G网络实现PLC之间、PLC与厂内系统间的数据传输，在保证数据安全和实时性的同时，减少车间内布线成本,快速实现产线产能匹配，助力柔性制造。同时，将汇聚到PLC的数控机床、立体仓库、制造流水线等设备的数据通过5G网络传输至大数据平台，对数据进行挖掘分析,协助工业企业对工艺、产能、能耗进行优化。OO2.10生产安全行为分析10S143基于5G的J：炉时"匸11亠*0001§“区区•区F図区8図図§図（或区）区区+，区図区図.pdf82019/12/5上午10:47市生产安全行为分析在工厂生产作业区域内，利用前端摄像头采集现场视频，通过5G网络实现视频的高速实时回传，结合AI+计算机视觉技术对视频进行结构化分析，使用AI模型进行实时推理，根据视频分析结果输出相应指令。可实现工人行为高精度识别，危险设备工作状况检测，自定义报警区域监控，视频追溯等功能，从而为厂区的安全生产管理提供保障基础。»5G网络性能需求»业务名称通信需求生产安全行为分析功能上行带宽下行带寛传输时延可靠性覆盖范围控制信令下发高清照片传输100Mbps立20MbpsW20ms£99.9%生产线❸解决中国移动依托自身领先的5G技术，结合终端及平台能力，在厂内和厂外不同类别的场景下，打造类型丰富的物联网连接，形成多样化的应用切入，为产业链上下游协同提供支持，为行业用户提供多维感知与深度互联。采集层：主要包括工业企业应用场景中涉及的各类5G业务终端，包括工业传感器、各类DTU、行业专用终端、行业专用网关等。企业用户通过各类终端，实现场景内的全面综合感知。网络层：5G网络低时延、高可靠、大连接等特性,可满足不同工业场景的网络需求。平台层：一是为行业应用提供通用的工业互联网行业基础平台，并通过通信连接管理、设备接入管理及数据分析服务，实现设备的快速上云及数字化运维。二是打造制造云平台、电器云平台、动力云平台、能源云平台等一系列垂直行业云平台，提供标准接口和自服务界面，赋能工业行业。应用层：基于机器视觉、远程现场、远程控制等应用场景，在缺陷检测、空间引导、OCR识别、AR运维辅助、VR复杂装配、AGV控制、机器人控制、厂内产线设备控制、5GPLC、生产安全行为分析等方向上打造5G新模式，助力5G智慧工厂新変革。平台层网络层5G'宏站省表室分系統采集房行业专用终鲜行业专用网关DTL辺绻计舁云平台I：业互联网行业基础平台I外为业务热点1机器视觉远程现场远程控制其他'应用层缺陷检测空间引导AR运维辅助厂内产线设备控制生产安全行为分析11|OCR识别VR夏杂装配AGV投制机器人控制5GPLC电器云［爲］I®I0实践案例中国移动围绕“机器视觉、远程控制、远程现场”三大应用场景，在工程机械、轮机、光伏电池、家具、电器等细分领域开展了广泛的5G工业互联网应用落地，积极推动工业企业智慧运营新模式、新业态的发展建设，助力工业行业转型升级。OO4.1基于5G的汽轮机缺陷检测案例2019年3月，中国移动与浙江某制造企业联合打造了汽抡机立体特征缺陷检测项目。利用5G的网络大带宽的技术特性，实现了气缸3D数据的实时三维建模，解决了汽缸、金属叶片等汽轮机组件原先7-8人的人工质检效率低下,玦陷结果不便于记录的痛点，最终，将缺陷检测的时间从2-3天降到了3-5分钟，同时实现了缺陷检测记录结果可以反向辅助缺陷源的追溯问题。M5基于5G&OO4.2基于5G的设备远程维护应用案例2019年7月，中国移动联合某机械公司打造基于5G的设备远程运维应用。利用智能机组的数字模型和5G网络，打通远端设备与本地数字模型的安全传输通道，将远端设备的运行状态、参数、传感器数据及现场监控视频等实时传输至本地监控中心，实现设备的远程监测、信息采集、故障报警和预测性维护等功能。本地专家还可以根据数字模型呈现的运行参数、现场视频等信息进行设备的远程维护,即在监控中心即可对全国的设备进行管理，助力工厂远程运维，降本增效。12图L145G智慧二厂系统架构图图1-16基于5GT"130•区図図X§“区区•区F区図8区図§図(或区)区区図区区図.pdf92019/12/5上午10:47OO4.3基于5G的铭牌识别分拣案例2019年初，中国移动联合某发动机制造企业打造了发动机铭牌的自动识别与分拣应用。利用了5G的网络大带宽、低时延的技术特性，实现了发动机铭牌多类别字符信息的提取、校对，以及铭牌的分拣，解决了厂区内有线通信网络架设不灵活，升级厂区设备功能必须有线部署的问题，并利用机器视觉的OCR达到了精简人力、自动校验铭牌的效果。图H7基于*OO4.4基于5G的生产车间设备点检案例2019年初，中国移动联合某发动机制造企业打造基于5G的定制化现场应用。在该车间设备检测环节，利用5G+AR眼镜实现非结构化数据的快速识别与录入，为工人后续溯源提供准确信信息。在工厂内部生产环境，利用5G网络实现高清视频实时采集与回传，通过MEC本地部署确保视频数据安全存储及可追溯。同时在厂内搭建智能监控平台，可实现智能风险分析、数据调取等操作，实现了智能化、可溯化的智能监控,大幅降低有线部署的成本和人工值守成本，最终实现低成本、高安全的监控效果.图PISa于5G的生产车间设备OO4.5基于5G的生产线云化控制案例2019年5月，中国移动联合某家具制造业打造柔性灵活、安全可靠的智慧生产车间，利用5G网络大连接、低延时的技术特性，实现了绐鍵机、弹簧机、粘胶机等新旧设备与SCADA数据采集及监控系统之间高效率的互联互通，并使端到端时延控制在25ms以内，解决了机昧由于生产计划更改及革新原因，时常进行产线调整而导致的有线联网部署迁移不便、线路老化等问题。1401-19某家具4KOO4.6基于5G的机器人远程精准控制案例2019年4月，中国移动联合浙江某机器人制造企业打造了基于5G的机器人远程精准控制项目，利用5G高速率、低时延等特性，突破传统一对一的现场控制模式，实现远程操作指令瞬时下达，实现客户端AGV小车、机械臂及生产线远程精准操控。以设备无线联网、数据采集、远程操控等操作达到工业机器人跨地域集中管控、远程运维的目的，大幅节省产品运维成本。1・20基于5GHOO4.7基于5G的工业互联网示范项目案例项目通过5G+边缘计算能力的部署，打造“5G+人工智能(AI)+工业视觉”综合解决方案，结合电子制造行业“小批量、多批次”的特性，为某家电制造企业的液晶产业园区提供智能化服务，实现5G+8K超高清视频监控、5G+AGV智能仓储调度、产线员工动作行为标准化检测、5G工业总线等应用场景，是构建5G智慧工厂的典型示范o获批广东省首批“5G+工业互联网示范项目LV-一15,区区区M•区区•国F図図8区図§区（L2'区）区区一，区区其図.pdf102019/12/5上午10:47市第一早5G+智sm近年来，风电上网电价正在逐年下降，如何缓解成本压力，提高风电机组发电效率逐渐成为行业关注的焦点。在此背景下，以信息流贯穿风电机组生产、服役、运维等关舜I不节的智慧风电应运而生。智慧风电作为风电行业在新形势下发展的必然选择，以高效可靠的通讯网络为载体，正逐步形成驱动风电机组全生命周期智能化、数字化的良性发展模式。中国移动充分发挥5G低时延、大带宽、海量连接的特性，在风电场部署5G网络，实现风电场海星数据上云，驱动风电场大数据在风电行业的升级和落地。5G作为面向工业领域的新一代通信技术，实现“信息物理融合”，助力风电行业实现新的跨越式发展。目前正在与东方电气等企业联合，在国内陆上风场开展5G+智慧电场试点示范。17亠•区区区M•区区•区F図区8区図§図(12,0)130**区図図I3.pdfn2019/12/5上午伦470行业略风力发电是21世纪最有发展前景的绿色能源之一，对于我国的能源供应与节能减排具有十分重要的意义。风电行业正处于由替代能源向主体能源过渡阶段，为了提升行业的长期竞争力，推动风电早日实现平价上网，风电上网电价正在逐年下调。在2019年国家发改委下发的《国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知》(发改价格(2019)882号)中，再一次下调了2019年及2020年风电上网电价，未来将逐渐实现与火电同价。风电度电成本下降压力不断增大，进一步压缩了风电场的建设成本，引发产业链动态调整，降低风场网络建设成本和实现智慧运维成为风力发电企业的共性需求。在此背景下，智慧风电应运而生。智慧风电以信息化和智能化驱动管理及运维技术的革新，是未来风电产业的发展方向。OO1.1智慧风电业务需求分析风电场分为陆上风电场和海上风电场，通常远离城市、环境恶劣、维护管理成本高。风力发电单位电量中运维成本所占比例可达发电成本的10%-30%,严重影响了风电产业的健康发展，导致风力发电行业在拥有国家政府补贴和政策扶持的情况下，仍不具备很强的市场竞争力。因此，实现智慧运维对降低风电场成本具有重要意义。随着5G时代到来，机器视觉和网联无人机技术迅猛发展，催生了风电场智慧运维新业务场景的岀现：(1)无人机自主巡检。风机叶片在严苛的环境中运行时易形成表面脱落、砂眼、叶边磨损等缺陷。传统的叶片巡检多采用人工方式，作业强度大并伴有人员安全风险。智慧风电场采用无人机自主巡检可大幅度提高巡检效率。(2)高清/超高清视频监控。高清摄像头和无人机拍摄的视频，通过风场网络进行实时回传，实现高清图像实时分析、高危故障及时吿警。(3JAR/VR远程运维。优质的风能资源多分布于环境恶劣、人烟稀少的地区，在传统人工巡检、运维的条件下，当风机发生故障时具备专业技能的运维人员难以在第一时间达到现场oAR/VR远程运维对于提高运维效率，降低人力成本具有重要的意义。OO1.2智慧风电网络需求分析在现有的风场通信网络中，无论是风机内部，还是风场内部均采用光纤组网方式。风机内部组网风机内网是通过多模光纤和总线的方式,将风机PLC和风机传感器数据进行汇聚，通过坏网交换机转发。但有线网絡的部署成本高,后期运维难度大,亟需可靠便捷的无线网络来实现风机内部通讯。风电场组网风电场多采用光纤自愈环网架构，如下图所示。光纤自愈环网主要有首尾环、跳环两种组网方式。此种冗余网络结构在特定故障情况下也会导致环网的失效，例如首尾环网络拓扑结构首台和末台风机发生故障，跳环网络拓扑结构连续两台风机发生故障。此外，光纤环网还存在以下问题：1.局域环网易产生广播风暴。局域环网由于其闭环冗余结构，天然存在广播风暴导致局域网络瘫痪的风险。2.光纤环网成本高。为了减少数据光纤传输的损耗,环网一般采用高成本的单模光纤；风场地形复杂，范围广袤,光纤敷设成本较高。3.风电场改造难度大。环形组网方式紧耦合，增加或者减少监测位点会对网络结构产生较大的影响，需要増加接口、修改软件、新敷设光纤等，消耗大員的人力及物力。4.风电场网络运维难度大。风电机组通信网络出现无法自愈的故障时，由于风电场地处偏远，专业技术人员很难第一时间赶到现场,无法及时处理故障。图1・2风电卜综上所述，众多因素导致现有组网方式不能完全满足智慧风电场的业务需求。所以，风电场无线通信组网是一种经济灵活的方案。当前风场网络改造中尝试使用的Wi-FkeLTE等无线通信方式，存在技术、成本、维护、安全等方面问题。风电场组网回传方案对比••Wi-FieLTE(4G)5G成本低低中速率上下行带宽一致802.11n20MHz最高：450Mbps下行：~70Mbps上行：-10Mbps单CPE下行：IGbps上行~200Mbps移动性J可靠性低较高高部署时间4天随时随时适应场景无线演点箱盖大范围的无线业务大益大范围远距阙的通信综上所述，5G低时延、大带宽、海量连接的特性，能够满足风场多样化的业务场景对带宽、覆盖、时延等的需求；同时借助边缘计算及网络切片能力,5G将成为智慧风电的必要通信手段°比1.]亠•区区図X§“区区•区F区図8区図§図（W区）区図一，区図区図.p出122019/12/5上午10:47❷应用场景OO2.1高空无人机巡检现績卖H智陡核成色凤场无人机03乐蛾5G基站吊箭现场民机5GWR风机巡检系统弭2」高空无人'旦fMEC边缘计算口2vg««飞冇分调CW对风场偏远，环境恶劣，人工巡检存在成本较高、效率低下的问题，并伴随一定的安全风险。针对此问题，利用5G大带宽、髙速率的传输特性，结合网联无人机、全景VR相机等专业的巡检辅助设备，可实现智能化巡检。无人机与控制台均与就近的5G基站连接，在5G基站侧部署边缘计算服务，实现视频、图片、控制信息的本地卸载，保障通信时延在毫秒级。同时还可利用5G高速移动切换的特性，使无人机在相邻基站快速切换的同时，保障业务的连续性，从而扩大巡线范围到数公里范围以外,极大提升巡线效率。••|5G网络性能需求”业务场景通信需求无人机巡检上行速率下行速率时延要求100MbpsM20Mbps320msOO2.2风机吊装协同工作图2-2海上风机吊装风机吊装场景是采用多台起重机对塔筒、机舱进行安装，操作人员通过对讲机将安装情况与后台指挥平台同步，但该方式的实时性、准确性差，存在信息不对等的风险。针对风机吊装现场多台吊机协同工作的场景，利用无人机实时采集现场高清画面，并通过5G网络将现场环境全景无死角地反馈给指挥平台，由后台吊装专家进行集中管理和实时调度，从而实现风机的安全快速吊装。—4

5G网络性能需求I••业务场景通信需求风机吊装协同工作上行速率S100Mbps下行速率立20Mbps时延要求冬20msOO2.3风电场机器人巡检宀风机人风电场需要对风机的塔筒质星和叶片运行状态逬行定期监测，目前多为人工巡检方式，但是风电场地处偏远，人工检修效率低下。5G+网联机器人可实现风电场高效、智能的无人化巡检，通过定制智能化的巡检机器人，使其具备攀爬，视觉，环境感知等能力，在风电场通过5G网络，将巡检视频实时发送至后端平台，利用智能算法对视频进行处理，实现对塔筒裂缱、塔身垂直程度、叶片运行情况的自动检测。”5G网络性能需求”业务场景通信需求机器人巡检上行速率下行速率时延要求50Mbps立10Mbps冬50ms（传感和数据传输）鱼0ms（远程控制）OO2.4风机高清监测20图2«4塔筒螺厅视觉检测21亠•区区図X§“区区•区F区図8区図§図（或区）区区図区区図.pdfH2019/12/5上午10:47风机运行时会伴随一定幅度的振动，长此以往易导致叶片螺栓或塔筒螺栓松动，存在一定的安全隐患c传统巡检模式为人工检修，存在漏检风险；利用5G+机器视觉技术，可实时监测风机关键螺栓的状态，实现自动告警。通过在风机关键螺栓（叶片螺栓或塔筒螺栓）附近安装高清摄像头，获取摞栓侧面图像。通过5G网络，将待检位置的侧面高清图像发送至边缘视觉服务器，与已建立的模型进行数据比对，检测螺栓是否缺失或松动，若存在安全隐患，则及时反馈告警。火灾对草原和山地风场是一个巨大的威胁，因此需要对风场周围环境进行实时监控感知°通过在风机外侧安装高清摄像头，对周围的环境进行全方位拍摄，利用5G网络实时回传至边缘视觉服务器，借助智能算法进行火灾识别。如果存在火灾隠患，及时通知相关责任人,第一时间启动应急预案，减少风场损失。»5G网络性能需求w业务场景通信需求高清视频监测上行速率下行速率时延要求MlOOMbpsM20Mbps冬100msOO2.5风机AR远程运维图2・5风优质的风能资源多分布于环境恶劣、人烟稀少的地区，在传统人工巡检、运维的条件下，当风机发生故障时具备专业技能的运维人员难以在第一时间达到现场,运维效率低。在风电场建立5G通信网络，利用AR技术实现风机的远程诊断和远程维修指导。风电场操作人员佩戴AR眼镜，通过5G网络将现场环境及故障情况实时反馈至异地专家，异地专家通过视频画面，对现场人员进行指导，最大化复用专家的能力。即使是经验不足的“菜鸟”，也可以准确完成技术难度较大的作业。风电场AR远程运维提高了效率，降低了成本，解决了技术专家紧缺的难题。•5G网络性能需求1»业务场景通信需求视觉安全上行速率下行速率时延要求M50Mbps10Mbps冬100ms❸解;5G+智慧风电解决方案，利用5G网络和边缘计算能力，以智慧风机为核心，提供风机全生命周期智慧管理等核心服务，在无人干预的情况下,实现风场发电量最优，运维成本最低的理想效果。智慧风电解决方案整体架构如下图所示：系统业务功能系统配置管理风电场集群控制系统SCADA系统摄像头管理用户管理视频安防系统CMS系统风机故障智能预测及诊断系统WPCC系统运维支持系统算力中心购业务服务器5G网络平服器塔筒数据采集•塔筒晃动识别•塔筒螺栓识别•塔基环境感知•塔基沉降感知边缘层网I络层大数据服务器双机热备服务器叶片运行•叶片视频识811•叶片雨蚀监测•叶片螺栓监测•叶片音频感知红夕N专感器振动传感器高清摄像头机舱爐采集•变桨轴承监测•机舱入侵监测•振动及噪音识别外部环境数据采集•雷击识•火源识SU•激光雷达测风远程配置维护权限管理日志査询匿34智宇风电系统架杓匿22图2-6风机AR远程运维架构图23"区区図x§■区区•欧•区図8図図§図（或区）図区+，区図図図.pdf142019/12/5上午10:47边缘层：利用红外传感器、振动传感器、高清摄像头等智能设备，通过连接CPE或内嵌5G通信模组的方式连接5G网络，面向风电发电设备进行多部件多维度的数据采集和传输,对叶片、机舱、塔筒及外部环境情况进行感知。网络层：面向陆上风场、海上风场提供多种5G组网方案；利用5G低时延、大带宽、海量连接的特性，满足风场各个业务场景对时延、带宽、覆盖等不同网络指标的要求；基于边缘计算及网络切片能力，能够为风场提供一个安全可靠的网络。平台层：智慧风电场平台，面向风电场的运行及运维痛点，建立风电集群控制系统、运维支持系统、视频安防系统、风机故障智能预測及诊断系统多个子系统，提升风场整体发电效率、风场周边安全感知能力、风机故障诊断效率，降低风场运维成本。OO3.1平台层面向多场景多需求的风力发电站，针对风电场的运维痛点，以风机数采及控制，运行状态监控，后期运维的全生命周期智慧管理为目标，打造风电集群控制系统、风机故障智能预测系统、视频安防系统、运维支持系统。开放第三方接口，融合SCADA系统等，形成一站式智慧风电业务层能力。5G+风场集群控制系统基于5G的先进无线网络工业级终端接入技术，解决风电机组数据上传、数据采集和风电场集群控制等问题。应用工业大数据算法进行风场集群建模，横向对比评估风场和单机的健康度，标定优秀风机范围和问题风机范围，标定最优机组，集群互学习，提升风场整体效益；收集分析风场气象数据及风场周边航路状态，制定正常运行控制方案，提供最优航路选择、拿控风场实时电气特性，及时了解和控制风场运行状态。5G风电场集群控制系统•当前风场气象数据•风场周边統路状态•各风机实时运行数提云服务器（MEC边缘云计算I控制I流・信息分流下达图丄25G・风场集藕淀制系统5G+视觉安防系统基于5G和机器视觉技术，打造智慧风场视觉安防系统,对以场景进行感知：风场及其周边的环境的实时感知,例如海上风场的台风感知预警,草原风场的火灾感知预警；风机运行状态的实时感知，比如塔筒螺栓的监测；风场运维人员的穿戴检测。系统架构如下图所示,智能图像分析服务器通过5G获取视频信息，经过分析后将结果输入平台，客户通过平台获取识别结果。〔部署环境感知风机安全运行监控人员穿戴监测__>服务管理Ai分析管理算法管理A｛分析人物1whI分析算力管理算法调度、管理版本管理1发布管理1结算管理5G网络设施风机内部视频网络风场视频网络图±35G+视觉安防系统架构图5G+风机故障智能预测系统通过对风机进行智能化改造，加装定制化的传感器，实现对风机叶片状态监测，如叶片螺栓预警，叶片音频感知，叶片雨蚀预警等；实现塔筒状态监测，如塔筒晃动识别，塔基沉降监测等；实现机舱内怀境感知，如电气设备、控制设备的运行状态监测等的实时监控和数据采集。在风机内部建立工业无线通信网络，实现传感器数据的无线传输。井通过5GCPE与5G基站通讯。在风电场部署边缘计算服务器,应用工业大数据算法纵向计算机组数据，結合前置特征提取值和结果，标定机组部件运行健康度和衰退预测，实现风机状态智能预测和诊断。5G+运维支持系统针对风电场运维困难，人力成本高的痛点，通过在风电场实现5G网络淳盖，结合无人机巡检，AR远程运维，风电场机器人巡检的关键技术，打造3D立体智慧运维支持系统。OO3.2平台层智慧风电网络层解决方案分为两个层面：风机内部5G组网,风电场5G组网。风机内部5G组网风机高度较高，并且塔筒和机舱存在金属的物理阻拦，可在每风机机舱顶部和底部各部署一套5G工业CPE。在5G初期阶段，暂时以通用CPE作为5G网络接入端，待工业级模组终端5G化后，实现终端的采集信号通过5G网络直接回传。2425—•区区因K§"区区•区f図図8図図§図（L2'区）13区+'区区区区.pdf152019/12/5上午KH7市图3~4风机内部5G组网方式风电场5G组网风电场的核心诉求是提高发电效率和风电场的安全运维，5G风场专网主要围绕这两个主题开展，利用5G专网解决原来过去光纤敷设难度大、网络覆盖不足、多风场协同之间的问题。在陆上风场5G专网场景下，风场内部将部署5G网络和移动边缘计算（MEC）设备。风场内部与公网的传输，根据陆上风场的环境和业务需求确定。如果光线敷设困难，可采用微波的方式进行回传。微波通信可以提供堪比光线的带宽和时延。风机运行数据以及场内其它业务的数据流通过CPE或者内嵌模组与场内5G基站进行通讯；基站数据可通过光纤或微波实现与核心网互通。基于核心网用户面/控制面分离架构，将用户面核心网下沉，实现本地数据分流；部WMEC服务器，分流数据可在本地进行处理，保证敏感数据不出园区。26塔筒数据采集移动巡检/办公远程专家支持视频监控其他数据采集人员定位113-5风电场5G组网方式在海上风场5G专网场景下，5G无线接入网采用2.6GHz频段建设专用海上基站。5GAAU/RRU设备借用风机塔桶外挂安装，BBU设备安装在风机塔桶内部。远端采用内置5G模组的RTU（RemoteTerminalUnit,远程终端单元）,完成风机实时数据的采集与存储，井接收监测与控制中心的数据传输指令和管理配置指令，完成数据传输和控制任务。5G回传网络可以采用微波中继传输或者海底光缆传输。如果风场离海岸距离较短，可采用微波中继方式回传。如果风电场距海岸较远，微波中继传输方式需要严苛的实施条件，可以采用风场业主自有海底光缆完成数据回传到岸。5G核心网控制面与公网共用，采用切片方案进行独立配合和隔离。为确保风场数据安全和可靠,5G核心网控制面独立部署，所有现场数据均不进入公网，直接对接SCADA系统。5G接入网5G承载网5G核心阿用户面（专用）SCADA系统图3-5;3±风场5G组网方式0实践祠智慧陆上风场案例中国移动依托于自身专业的5G技术能力和行业应用能力，东方电气发挥在智慧风电场的算法和行业经验优势，双方携手打造了广元智慝陆上风电场。广元望江坪陆上风电场已接入东方电气自主知识产权的iPACOM信息物理系统，实现风机的预测性维护和风场的集群控制，市场反应良好。目前双方正在研究部署5G网络，拟将该陆上风场打造成为全国首家5G技术示范性智慧风电场。图4.1智慧风电场27•区区区•図図•図f区区.区区区区，E|-Q.pdf12014/12/5上午心1应用场景白皮书第=童5G+智慧矿山智慧矿山作为矿山行业发展的必然趋势，是通过以智能化、自动化采矿装备为核心，以高速率、大容量、双向综合数字通信网络为载体，以智能设计与生产管理软件系统为平台，通过对矿山生产对象和过程进行实时、动态、智能化监测与控制,实现矿山开采的安全、高效和经济效益较大化。中国移动依托5G大带宽、低时延的网络优势，结合边缘计算、大数据、云计算等先进技术，面向矿区移动性和封闭性的特殊场景需求，通过对井下5G无线网络捲盖等技术难点的重点攻关，助力矿区“智能化、无人化”目标的落地和推广。29,区図図1§•図区.EM3区.区区区区，O・Q.Fdf22019/12/5上午KhU审❶行业概述）中国是一个矿产资源大国，从全球来看，中国目前已经发现171个矿种，其中20余种矿的探明储量位居世界前列，占全球12%,仅次于美国和俄罗斯,居世界第三位。从国内来看，采矿业在我国国民经济中占有重要地位,2018年采矿业年产值超过6万亿，占全国GDP的比重约7%。矿山行业按照矿石类型可分为煤矿、金属矿、非金属矿等，以煤炭行业为例，煤炭占我国能源主体地位，煤炭能源生产占比74.2%,能源消费占比67.1%,全国约有6000余座媒炭矿山，从业人员超过300万人。除此之外,我国有色金属矿产资源丰富，约有80余种，其中铝、锡、總、稀土、担、钛等资源储員居世界第一，各类有色金属是工业、甚至尖端科技领域不可或缺的原材料o2019年11月工信部原料司发布《有色金属行业智能矿山建设指南（征求意见稿）》指出各有色金属矿山企业需根据实际建设需求，确定智能矿山投资目标,明确资金来源，确保资金投入。可以说智能矿山的需求在未来几年将迎来爆发式增长。图1-1矿山行业按照开釆环境不同，矿山可大致分为露天开采和井下幵采两种方式，开采方式的不同，决定了矿山智能化的需求也会有明显的差异COOL1露天开采需求分析露天幵采在开釆效率和安全性上优势明显。据资料统计，目前国内2000万吨级的露天矿山有3000余座，每座矿山投资各类智能釆矿装备约有2亿元的市场容量，按10%的市场占有率计算,市场空间可达600亿元。但是，露天矿山最大的威胁依然是采矿过程中的作业安全。露天矿山地质环境复杂，大型机械在作业时，坠落、滑坡等事故频发c面对各类安全威胁，矿企一直积极探索无人化手段，将工作人员从危险的环境中解放出来。因此面向露天开采，智慧矿山的需求主要聚类于以下两点：OO需求一：低时延、高可靠远程操控当前露天矿业开采，严重依赖人工操作，且需求量重要集中在矿卡、挖掘机的驾驶人员，但由于矿区工作环境悪劣、危险性大，导致工人流动性高，人员素质参差不齐，企业管理困难。招工难、成本高、风险大、效率低等一系列问题,急需可靠高效的矿区无人驾驶方案出现,通过低时延、高可靠的远程操控、无人操控技术代替现场人工操作，助力矿山企业高质高效发展。图1-2工程机械远程操控30OO需求二：大帯宽、多连接立体覆盖矿区生产系统复杂，数据来源多样，但目前缺乏灵活部署、可靠稳定的信息传递通道，传统有线通信方式布设困难，形成大量信息孤岛。利用5G的高性能天线技术，面向矿山网络需求，专项优化和调整网络在立体空间内的覆盖能力和效果，将各类终端采集的矿山环境数据回传至云端平台，实现矿山数据高效管理，实时生成生产规划方案。同时，可通过部署边缘计算服务器对数据进行本地分流，对接各生产信息系统，实现生产平台本地化，保障数据安全、提高应用效率的同时降低平台应用成本。图1-3矿区5G专网湾盖OO1.2井下开采需求分析井下开采具有环境封闭性高、复杂性高、危险性高等特点。相较于露天开采，井下工人工作环境更加恶劣，生产安全水平要求更高，因此面向井下开采，智慧矿山的需求主要聚类于以下四点：OO需求一：低时延高可靠远程操控，实现无人化釆掘井下综采工作面（全称为综合机械化回采工作面）、掘进工作面环境恶劣，环境复杂，在采煤过程中现场工作人员能见度不足一米；粉尘极其严重，对人体健康损伤极大，且易遇到瓦斯、落石等危险场景，远程操控势在必行。但目前井下通信方式相对落后,井下光纤部署难度大，且损耗严重；工业Wi・Fi、3G/4G等无线通信手段，无法达到超低时延的要求。迫切需要利用低时延、高可靠的无线通信对井下采煤机、液压支架、刮板机、掘逬机、巡检机器人等现场设备逬行远程控制，实现井下作业面无人化。31今aS•区図区1§•図区•図f区区.区図区区，H-Q.pdf320剛2/5上午MU1审冬1・4井下1：作面无人化OO需求二：采掘高清监测，实现井下透明化为实现无人化釆掘，整体状态感知，可通过井下高清视频监控来替代工作人员巡检，由于井下综采工作面、掘进工作面设备的高移动性，光纤在移动过程中损耗严重；工业Wi・Fi、3G/4G等无线网络的带宽无法满足多路高清摄像头的同时回传，因此需要更大上行带宽的无线通信网络，配合除尘高清摄像头来监测井下现场生产场景，实现井下透明化矿山。32图1-5高淸视频检测实现井下透明化OO需求三：低功耗大连接井下设备采集，实现井下全面感知1:1井下环境复杂多变，井上对井下状态的实时感知需要依靠大量传感器以及智能硬件终端对环境、生产数据逬行实时采集，大连接的无线通信网络能够为井下密集部署传感器提供基础，同时还要支持智能矿灯、智能安全帽等移动设备采集的信息实时回传，助力井下主巷道、运输巷、综采工作面、掘进工作面、运输皮带等场景实现全面感知。图1$井下设备采集实现生产全面感知OO需求四：高质量井下融合组网技术，实现安全可靠矿山一张网U!目前，各类矿区矿井下无线网络部眾主要采用小灵通、Wi-Fi.3G、4G四种无线通信技术。其中，小灵通只能提供语音通话功能，不具备数据传输能力，现正在逐步淘汰；Wi・Fi具有无线传输和通信功能，但在应用中存在着掉包、基站传输距离短、无线穿透性差、传输不稳定等问题，不适合作为物联网的组网设备；3G无线通信系统传输距离长，通话效果好，可以传辎数据，但应用中存在着带宽过窄，很难承载视频类应用问题；4G技术在人、机、物互联上有一定逬展，极大提高井上井下的信息化和自动化水平,但对于高清视频监控、远程操控等大带宽、低时延的业务需求，仍无法满足。除此之外,部分采掘设备，如综采工作面智能成套装备因稳定性要求较高，仍采用光纤通讯传输。因此，需要大带宽、低时延的高品质无线通信网络，结合边缘计算等技术，满足矿区智能化转型的应用网络需求，有效推动人工智能、远程控制等智能化业务发展。ffi1-7井上井下一张网33•区区区1§•図図.図f区区.区区区図，O-Q.pdf42019/12/5上午KM1❷业务场貳OO2.1露天开采业务场景场景1：无人矿卡作业露天矿山的矿卡无人驾驶主要基于5G+北斗高精度定位、5G+V2X、5G+边缘计算等技术，对矿卡进行改造，以实现方向、油门、制动等控制全电动传感。基于5G+边缘计算，实现车上控制器根据毫米波雷达和视频釆集的数据对应急情况进行本地处理；基于5G低时延特性，实现采集到的数据同步上传到云端控制中心做大数据分析、路线和定位修正，将横向误差和航向误差限制在厘米级别，且不受雨雾、大风等恶劣天气的影响。同时，经过改装后的车辆驾驶速度与人工驾驶速度相当，在保证甚至提高生产效率的基础上，提高了生产的安全性，降低了人工成本和因不良驾驶习惯造成的油耗、车辆损耗等运营成本。激光雷达激光雷达、是米波雷达撮像头GPS定位亲米波雷达主控制器空2」车内控制部①改造场景2：工程机械远程操控在露天矿山等工程机械使用量较大的场景，通过信息化的管理与监测手段，可以帮助客户了解机械的排班情况及实际运行情况、油品消耗情况、设备故障及保养情况等，从而进行更加精细化的管理，降低生产成本，减少由故障或保养造成的长时间停机停工情况。基于5G低时延特性，可以通过CAN总线或传感器获取工程机械、发动机的实时运行数据，从而实现位置、运行状态、故障、保养、排放、油耗等实时监控，同时实现对工程机械的远程操控，一方面改善工程机械驾驶人员的工作坏境，提高安全保障，同时，也可以以为制造厂家提供生产优化、精准营销、后服务等应用，为保险、油品等企业提供精准的数据服务。图2-2工程场景3：工程机械协同作业工程机械的多机种协作控制是将多台不同种类的工程机械组成一个系统，通过GPS导航、无线通信等技术手段,利用网络将施工现场的各类工程机械组成一个有机的整体,运用统计学、运筹学、模拟仿真等方法，经分析判断后，采用最优的机群搭配、协同的工作方式，从而获得高效率的工作。基于5G大带宽、低时延特性，可以实现挖掘机、运输车（矿卡）之间的组合协同作业。协作过程中，根据矿石采集点和矿石卸载点之间的距离、路况等不同，一台挖掘机会搭配多台运输车，一个大型采集点又会有多个类似的组合共同完成。通过在矿卡和挖掘机上安装GPS定位终端和短距通信装置,实时采集工程机械的速度及位置，工作状态等，利用人工智能算法在平台端进行整体规划调度，实现工程机械之间的联动，最终保证采集作业的有序完成和工作員精准记录。图2-3『戸3435工业环网32-A综采工作世迂E笠刮方M场实亲，图掘进工作面实现远程集控掘进工作面自动化程度低，很大程度受限于现场的工作环境，不能建立合理可靠的通信机制，设备各自独立运行，无法实现各个系统的可靠信息交互。通过在掘进工作面皮带机头、掘进机点、风机点、供电点、运输转载点布置基站,利用无线终端、无线控制转换装置、无线高清摄像仪等设备，借助5G网络完成各系统信号的高速传输、可靠融合,在集中操作室，甚至地面调度中心，实现对据进作业的远程集中监控。当前大部分掘逬机为现场操作截割，支护作业仍为传统人工作业，截割面操作危险系数大，劳动强度高。现通过使用掘锚一体机，实现掘进、支护快速机械化、自动化作业，在现场布置5G基站，将掘锚一体机全部作业信息通过现场无线网络传输至顺糟监控室，综合考虑掘进工作面地质测量、运输、抽采、通风工况，同时布置高清摄像仪、高精度扫描仪等现场探测监视装置，在距离掘进截割头200m远处设置集中操作室，掘机司机远程操作截割和支护作业，将操作人员从危险的截割场所解放出来，实现掘进作业的远程安全操控。S2-5®137•区区区1§•図図.図f区区.区区区図，O-Q.pdf52019/12/5上午KU2场景4：露天移动专网露天矿坑范围面积较为广阔，且存在以下几个问题：一是矿山位置比较偏僻，网络信号不好，需要单独建网；二是矿山经常需要进行爆破作业，用传统的光纤部署网络很不现实，而且大部分工程机械处于移动状态，远程操控需要基于无线网络进行传输；三是在矿卡无人作业等应用中，需要实时上传大量的视频、位置信息到云端并返回控制指令，传统的4G等方式无法满足其实时性。因此需要利用5G进行矿区的全面无线网络覆盖，依托5G大带宽、低时延特性，通过多频段协同、通信重点区域加强保障，边缘计算等方式,打造高品质移动专网，实现对云、网、边、端的高度协同，助力矿卡无人驾驶等智能化应用在矿区落地赋能。»5G网络性能需求|—业务场景建网标准场景典型应用终端情况（典型码率）带宽丢包率时延CSIRSRPCSISINRULDL露天监控（1080P）高清摄像头+回传设备（码率2.5Mbps,VBR）0.5Mbps5Mbps10-3（有FEC）10-5（无FEC）RTT<50ms-105dBm3dB矿山监控（4K）高清摄像头+回传设备（码率20Mbps,VBR）1.5Mbps40MbpsIO。（有FEC）10-5（无FEC）RTT<50ms-95dBm5dBOO2.2井下开采业务场景场景1：无人化采掘综采工作面远程集中监控当前采煤机数据传辎主要采用光纤、动力线缆载波技术，使用过程中频繁发生线缆折损造成数据中断；工作面液压支架上视频、传感器信号线缆过多，运行维护工作量较大，环境复杂，信号缺失情况时有发生；刮板输送机、转載机、破碎机的电机减速器安装有多个传感器，使用过程中三机驱动部位经常移动，而且该部位杂物较多，容易造成线缆破损，上述问题的出现，导致综采工作面监控系统无法常态可靠运行。通过在工作面、设备列车、皮带机头、泵站布置基站,选择性的在顺槽皮带、供电线路、供液管路关诞节点布置基站进行现场5G信号覆盖。可实现用无线传感器、无线摄像仪省去部分信号线缆，借助5G网络的高带宽、高可靠性实现部分传感数据、机载高清视频信息的高速传输，同时作为有线传输网络的备用冗余通道，有效保证数据正常传输。最终实现在顺槽监控中心，甚至地面调度中心，完成对采煤机、液压支架、运输三机、泵站系统的远程监控。36顺槽篥控中心5G基站挡14布•区区区1§•図図.図f区区.区区区区，O-Q.pdf62014/12/5上午睑42场景2：井下设备采集煤矿井下安装大量传感器，通过现场覆盖5G网络，传感器实现无线化，简化现场系统结构，便于系统维护和检修。各综采工作面、皮带运输机机头、井下中央水泵房等场所设备数据采集需求强烈。以某矿井某皮带机头为例，机头部分有大型滚筒10个，有电机、CST各3台，设计在皮带机头安装温度、振动在线监测系统，实现滚筒轴承、电机、CST等设备运行状态的全面监测，共需安装振动传感器80个，温度传感器46个，需敷设传感器线缆共计4km,而且线缆需频繁跨越皮带架和机头设备，维护强度、难度都很大。针对这种传感器数星大,且布置位置相对集中，同一区域数据并发星大的情况,5G将发挥巨大的作用，在机头胴室顶端安装定向天线，使5G信号覆盖机头所有滚筒、电机设备，使用无线振动、温度传感器，省去现场繁多的线缆，便于维护检修查找故障。既2-6井下设备采集场景架构图场景3：采掘高清监测在井下危险作业、大型检修、多人协作作业等现场覆盖5G网络，利用5G高带宽的特点，采用带有5G通讯模块及摄像头的头灯或便携式监控设备，实时远程监视井下员工的工作状态，对现场安全行为进行监控，实现现场作业透明可视化，规范作业人员正规操作，杜绝习惯性违章，有效保证现场作业人员的安全。以井下大巷处理破碎顶板作业现场为例，当井下巷道顶板破碎，需进行顶板维护作业时，现场作业人员佩戴智能头灯，具备实时视频通话功能，利用5G网络将现场所有作业人员的头灯视频实时传输至地面集控中心，管理人员在地面实时观看何个作业人员的操作情况,监督其协同作业行为，同时可以和现场作业人员进行实时沟通作业进展情况，发现隐患或违章作业,及时进行干预制止。w动丁机井上井下麥((<•>))38、]枚心殳饨丈视成监代株I]*场景4：井下融合组网网络建设需求(1)数据传输速率：单位逻辑区域(小区)内平均舂吐率，满足下行450Mbps,上行100Mbps；单位逻辑区域(小区)下行峰值速率大于IGbpSo(2)并发用户数：单位逻辑区域(小区)满足至少50个终端数据并发。(3)网络时延：从井下终端到井上核心网设备之间，双向端到端的平均网络时延不超过20ms。(4)网络移动性：数据平均丢包率不超过5%o；移动业务跨小区时卡顿时间不超过15ms；移动业务掉话率不超过8%。(5)网络接入性：终端接入成功率不低于98%。5G网络性能需求!•>应用场景分类场景描述整体需求描述网■■求网络双向时延带宽■,性传感器信息采集类皮带输送机机头需要大虽传感数据采集高可靠<500ms30-100Mbps99.9%井下视频监控类采煤工作面、掘进工作面、运输转载点、运输车场分布视频大带宽<100ms600-1000Mbp$(每路3Mbps,按200-500路算)99.9%井下人员通信类井下重要岗位、跟班对干、安全督査人员配置实时通讯装备大带宽<100ms100-500Mbps99.9%井下远程控制类采煤工作面采煜机、三机、液压支架和泵站远程集中控制高可靠，低延时<100ms<10Mbps99.9%39•区区区1§•図図.図f区区.区区区図，O-Q.pdf72019/12/5上午KU2❸解决方案0实践"OO3.1智慧矿山整体解决方案中国移动依托自身领先的5G技术，结合终端及平台能力，在露天和井下不同类别的开采环境下，打造类型丰富的物联网理接，形成多样化的应用切入，助力“无人矿区”、“少人矿区”的实现。感知层：感知层是智慧矿山的皮肤和五官，采集现场设备、环境、员工等信息，进行协同处理甚至智能组网。感知层作为整个系统的终端，要求具备工业现场总线、4G、5G、蓝牙、Zigbee等网络传输接口，将露天及井下开采现场各类传感器、摄像仪、定位识别卡、矿灯等设备信息及时准确上传至网络层，企业通过各类设备终端，实现对设备的全面综合感知和操控。网絡层：网络层是智慧矿山的联络核心，对采集到的感知信息进行实时远程传输，实现信息的交互和共享，并进行各种有效的处理。运行网络包括无线和有线网络传输方式，通过数据管理与处理技术实现感知层数据的存储、查询、分析、挖掘、理解及基于感知数据决策和行为。依托5G网络低时延、高速率、海量连接等特性，围绕露天、井下两大类环境,满足不同应用场景的无线网络需求。平台层：一是为行业应用提供通用的工业互联网行业基础平台，并通过通信连接管理、设备管理及数据分析服务，实现上云设备的快速接入及数字化运维；二是打造机器视觉、边缘计算等一系列行业应用能力平台,提供标准接口和自服务界面，赋能智慧矿山。应用层：应用层是整个智慧矿山的大脑，利用经过分析处理的感知数据为管理者提供丰富的特定服务和决策依据，是建设矿山智慧的最终目的。应用层将矿山所有信息充分融合，实现综合监控、远程操控、智能联动、设备故障预警、应急预案等。网络层、\搴网络5G宏站，盖露天移动专网井下融合专网圈2・8智驚矿山■决方案系统架构图OO4.1基于5G的智慧矿山露天开采案例2019年5月，中国移动联合包钢集团在内蒙古白云鄂博矿区成功打造全国首个5G无人矿卡编组作业应用案例，通过基站+应急车的方式实现5G网络信号的无缝覆盖，平均上传速度56M,为矿卡无人驾驶操作的实时校正和调度提供坚实的保障。在应用层通过5G+北斗高精度定位、5G+V2X、及激光雷达，毫米波雷达等技术，实现单车包含倒车入位、挖机装载、精准停靠、自动倾卸、轨迹规范、自主避障操作，实现4车编组作业,及电铲、矿卡等多种工程机械协同作业场景,并在生产环境下稳定运行。•>5G演示路线测试记录”3776H7.7220.252631图2«95G演示路缨m卜[•5b，1.671.671.7416679n.IF平均电平平均质■全程5G占用比■平均上传■度矿坑路线-8011100%56Mbps5G信号矿坑覆盖率100%,无断点存在,平均上传速度56M,上图中黄色部分是最西侧弯道和坑底最南侧，由于地里位置问题5G信号稍弱，上传速度30M左右。OO4.2基于5G的智慧矿山井下开采案例2019年11月，中国移动联合全国最大无烟視生产企业阳煤集团，围绕“无人矿山、透明矿山”为整体目标，成功部署全国首批井下煤矿5G基站并进行组网应用，实现了矿井主巷道、运输巷道的5G覆盖。经初步优化，现场测试数据表明，单个井下5G基站可有效茨盖400米长度以上矿井范围，下行速率稳定保持在800Mbps以上，上行速率稳定保持在70Mbps以上，端到端时延小于20毫秒，超出行业预期、满足实际需求速率、优于控制参数需求，可充分满足远程超低时延操控、超高清视频监测及工业控制类场景对网络的需求。这是国内首次实现5G在煤矿井下作业场景的部客及应用，标志着5G赋能智慧矿井迈岀关键的一步。82-10井下541亠*00131§•図図・区F区図旧図区区，8.pdf12019/12/5上午10:43今⑥5G+智慧钢铁智慧钢铁是通过信息化和工业化深度融合和组织结构优化，以智能化为抓手,提高智能生产、智能管控、智能服务等方面的能力，实现行业发展的质量变革'效率变革、动力变革，赋能钢铁行业转型升级。为实现以全面提高钢铁工业综合竞争力为目标，以化解过剩产能为主攻方向，促进创新发展,坚持绿色发展，推动智能制造,提高我国钢铁工业的发展质量和效益,智慧钢铁成为钢铁行业发展的必然趋势。中国移动基于5G探索钢铁行业应用场景，利用5G高速率、大带宽、低时延等特点,融合边缘计算、机器视觉、人工智能等新兴技术，打造钢材质检、无人天车、设备远程控制等应用，实现钢铁行业设备的智能化改造，推动钢铁企业各环节的少人化、无人化，促进新兴技术与钢铁行业传统技术融合，助力钢铁制造技术与装备转型升级。43•区図区1§•図図.欧•区区.区区，欧O.pdf22019/12/51：午10:430__OO1.1钢铁行业信息化的现状当前钢铁企业信息基础设施建设持续快速发展，综合通信能力持续增强，基本适应企业信息化发展的需要，总体而言网络条件基本具备,信息系统尚待提升。基础网络方面，根据中国钢铁工业协会统计显示，近90%的企业主干网覆盖到核心办公区域,68%的企业主干网覆盖到内部核心生产区域。信息系统方面，钢铁企业在各单项业务环节中的应用基本实现信息化，其中主要为生产系统、能源、生产安全系统。根据中国钢铁工业协会统计显示：一是配置了基础自动化控制系统的企业比例约为73%,配置了过程控制系统的企业比例仅为42.25%；二是全部或部分产线建设了车间级制造执行管理系统的企业比例约为82%；三是50%以上的企业建设了能源管理系统，近80%的企业建设了环保监测系统。但从钢铁企业生产全流程来看,能源管理系统和环保监测管理系统管理范围有限，未实现对生产全流程的管理和监控。图1・1钢「'OO1.2钢铁行业需求分析我国钢铁企业当前尚未实现全部生产数据的互联互通，信息数据还未实现多个生产环节、多系统的协同共享，专家知识库与智能化系统还未协同，不能实现知识共享，设备的感知能力、自主控制还有待提升，生产线的智能化水平相对数字化生产还有差距。需求痛点主要体现在两个方面：OO需求一：实施智能化改造对现场装备控制的核心实施智能化改造，应对高品质产品制造和个性化生产。在工厂级制造管理中，使用自适应、自学习功能的智能决策模型，建设多层次数据仓库，支持经营管理分析、制造管理分析，实现高级优化排产、实时成本盈利预测等。在车间级生产控制中，利用人工智能、机器视觉、机器学习等技术,实现规模化的质員在线判定、设备状态预测等。图1-2智能化改造OO需求二：打造数字化应用以工业互联网实施为抓手，实现一种快速提供承载个性化功能的高品质产品和服务的制造模式，建设“有智商的工厂”，是钢铁企业的必然选择。5G作为新一代无线连接技术，与工业互联网形成良好的融合c典型5G+工业互联网的应用场景有企业专网、智慧工厂、机器视觉、远程运维、远程控制等。图1-3数字化应用4445令图2-25G禍柯质运旋陷检测♦>5G网络性能需求•>M9B081020S0000■.g—芯OO2.35G钢厂人员安全监控钢铁企业炼焦和炼铁生产线和生产车间都是大型自动化设备，在装载、运输、卸货、生产等实际生产环节中，不规范操作、不规范穿戴、不规范流程都容易引发安全事故。人员安全的监控在生产环节中必不可少，是保障生产效率的红线和底线，视频监控和视频分析是必不可少的支撑手段。以皮带通廊为例，实现5G钢厂人员安全监控需满足三个需求：清晰度要求高、4K视频回传需要大带宽、人员目标检测及动作检测。钢厂供运原料、废料的重要设备大多使用皮带通廊运输，工人在旁作业存在安全风险。目前皮带通廊监控面临诸多问题，例如通廊环境粉尘大，摄像头拍摄图像清晰度低，传统的图像处理技术效果差等。鏡头的粉尘会对图像产生干扰，导致算法处理结果不准确，极易发生安全事故。图2-35G梱厂人员安全监控*00131§•図図.図1咽図.区図区図，（3.pdf32019/12/5上午10:43❷应用场厂OO2.15G钢铁设备数字化运维钢铁企业设备监控基本利用工业以太网采集设备的温度、状态等，经常出现有线线缆老化，网络走线复杂带来的安全隐患以及维护操作困难等问题。钢铁企业设备监控系统繁杂且个性化程度高，每条生产线一套系统，数据不具备一致性，大部分系统未上云，数据孤岛现象严重，不利于未来大数据建模、生产设备的预测性维护、大规模的数据共享。以热轧车间辐道电机为例，5G钢铁设备数字化运维需要满足3个业务子场景，一是全面采集设备运行参数，电机24小时不间断工作,需要每秒釆集辗道电机电流、振动和温度等运行时的状态参数。二是海量数据实时传输，每秒钟产生数据星100M,传感器通过网关或无线网络传送至全生命周期管理云平台。三是设备全生命周期管理和预测性维护，采用过程监测、人工智能和大数据技术，利用高速信号采集、分布式系统建模和专家诊断能力优势,提供基于知识、机理模型、数据驱动、多元统计等过程监测方法，实现全生命周期管理。=公Z事2—LK\L201M-5SM1M-720194M4M14:5620133008:001呈201i7心2

•侄201WH-O414:56201^4-30OtOO设•全生■周期Sa.SH■系统我的应用■■主球檜■■■顿公—>专A厂皿為B-E.•■♦a1心的心心<14:56oe：oo•a#5：1-2/2.“5G网络性能需求”业务场景通信需求5G钢铁设备数字化运维功能上行带宽下行带宽传输时延可靠性覆盖范围控制信令下发建20MbpsM20Mbps兰20msM99.9%生产线OO2.25G钢材质量缺陷检测钢铁产品质員主要指标在于化学成分均匀、机械性能一致、尺寸公差小、表面质員好。以带钢表面质虽为例，影响带钢表面量的主要因素是带钢在制造过程中由于原材料、轧制设备和加工工艺等多方面的原因，导致其表面出现的划痕、擦伤、结疤、粘结、辐印等不同类型的缺陷。这些缺陷不仅影响产品的外观，更严重的是降低了产品的抗腐蚀性、耐磨性和疲劳强度等性能。数十年来一直沿用人工开卷抽检或频闪光法等检测方法进行表面质量检测，这些方法不能真实可靠地反映带卷上下表面的质量状况，只能用于检测运行速度很慢的带钢表面，实时性差。因此，实现对带钢表面玦陷图像的准确分析，进而实现对表面缺陷分类和记录，并加以实时控制，对于提高生产效率和产品质最