5G 環境下的工業互聯網應用探討_風聞

5G 環境下的工業互聯網應用探討

智能製造IMS 今天

第四次工業革命誕生了工業互聯網，將互聯網技術與工業生產相結合，實現了工業架構的創新，使工業製造邁向智能化和網絡化。5G 移動通信系統的覆蓋廣、延時低、功耗小等多種優點，促進了互聯網的發展，對工業互聯網的影響深遠。

在應用該技術的過程中，需要從不同角度出發，採取有效的方法來完善相應的工業技術體系，調整工業互聯網組織結構，實現信息多層面控制的效果，使工業生產技術結構清晰，有效提升工業互聯網的使用效率。

01 工業互聯網的定義及內涵

工業互聯網又被稱為工業物聯網或者IIOT，簡單地理解為工業與新一代通信技術的結合產物，是現代化工業朝着智能化發展的基礎，一些專家學者認為，工業互聯網的覆蓋聯接範圍比工業物聯網更加廣泛。工業物聯網的重心聯接物，而工業互聯網還會聯接其他相關要素，在有的國家和地區將兩者統稱為“工聯網”。

工業互聯網將工業的全系統、全產業鏈和全價值鏈聯繫在儀器，為工業智能化奠定了基礎，深度地將新一代信息技術融入到工業生產製造當中，從而形成一種全新模式的新型工業，互聯網是生產者和消費者之間的載體，將虛擬經濟過渡到實體經濟。

工業互聯網是機器、人、物料、信息系統之間連接的基礎性網絡，全面感知工業生產數據，並實現動態傳輸和實時分析，優化製造資源配置，對企業制定科學的決策和生產智能化控制起到了積極的推動作用，已經成為企業在激烈的競爭市場上立足的關鍵，使我國工業面向全球化發展，朝着國際化的製造大國努力。

02   工業互聯網的發展對 5G 技術的需求

5G 技術除了連接着人與人之，還是物與物、人與物之間的聯繫， 根據工業互聯網的發展趨勢來看，5G 系統需要滿足以下幾種技術要求：

一是傳輸速率需要提高10至100倍，用户體驗速率達到0.1~1Gb/ s，用户峯值速率達到10Gb/s。

二是延時降低5~10倍，達到毫秒量級。

三是設備連接密度要求提高10~100倍，達到每平方千米600萬個。

四是流量密度要求提高100~1000倍，達到每平方千米20Tb/s。

五是為了提高用户體驗，移動性要求超過每小時500km。

03   工業互聯網在 5G 環境下的應用情況分析

▼工業智能傳感器

工業互聯網通過射頻識別、傳感器等對工業生產的全生命週期實現不同維度的信息監控和收集，包含人員、流程、設備、原料、 生產環境等多種數據信息，在這個過程中成千上萬各傳感器和執行器，功能型號隨生產場景的不同而存在一定的差異，它們之間的聯繫需要依靠5G 技術的支持。

傳感器由轉換元件、敏感元件和轉換電路組成，分為內部和外部兩種傳感器類型，相當於人體的器官。一台工業智能化機器人身上綜合應用了觸覺、視覺、力覺、 超聲波、聽覺等多種傳感器，以便對生產過程中的參數實現全方位的監視及控制，從而確保生產出高質量的工業產品。

當生產製造環節對環境敏感程度要去較高時，傳感器收集信息後需要進行極低延時的信息傳遞，信息快速到達執行器件進行高精度的生產製造，這個過程5G 技術能夠很好地實現低延時、高可靠的需求，有效提高網絡可靠性，為安全高效的生產提供保障。

▼雲 AR/VR 與 5G 相結合

工廠智能化生產通過AR/VR 大大提升生產效率並減少安全隱患，例如 ：在進行工業裝配、工業維護的智能化製造時，進行虛擬裝配培訓，通過 VR 技術實現圖紙向 VR 工廠的轉化。這個過程要去輔助 AR 設施具有極強的靈活性，使維護工作更加高效，僅要求 AR 設備具有顯示和連接的功能，藉助無線網絡將 AR 設備與雲端聯繫，在雲端實現設備信息的處理過程，有效減小硬件成本的投入。

經過計算，無線網絡雙向傳輸的延時只有控制在10ms 之內，才可以有較好的實時體驗效果，LTE 網絡無法達到這種延時要求，將5G 與 VR/AR 相結合能夠拓展交互性，滿足相關要求，這種結合方式具有較強的通用型，被廣泛地應用在各個領域。

▼雲端機器人

5G 環境下的機器人是純粹的執行器，智能處理功能都集中在雲端，通過5G 網絡使機器人共享雲端處理指令。

阿爾法狗這一級別的需要176 個 GPU 和1202個 CPU 才能實現相應的處理能力，在每個機器人上都裝入這些是不切實際的，而5G 技術將這種複雜的處理轉移到雲端，將機器人獲取的信息發送至雲端，然後將雲端處理結果反饋到機器人本體，有效控制新增硬件的成本 並提高處理效率。

為了整個處理過程高質、高效地完成，對網絡的要求較為嚴格，首先要求網絡傳送時間和遠端處理時間相加在 100ms 以內，其次，為了實現3D 視覺，機器人需要安裝兩個以上的高清攝像頭，5G 網絡的帶寬應不低於10Gb/s。

▼遠程操控

在危險係數較高的生產環節，通過精準操控實現使智能設備代替人為活動，大大降低安全風險，最典型的當屬煤礦、油田的開採，開採設備採集現場情景，輸送到後端設備，實現操作大型裝備的遠程管理和操作。

5G 網絡的低延時、高可靠的特性大大提升了操控系統的精準度，遠程控制管線閥門，精細控制開度。

▼資產跟蹤

在線購購物增長速度越來越快，實現資產跟蹤十分重要，預計到2025年，全球狀態監測連接將達到8800萬個。

從物流角度來講，自倉儲管理開始到物流配送，覆蓋既要深入又要廣泛，且需要有效控制成本和功耗，5G 環境下，這種連接成本得到有效降低，資產定位跟蹤效率也顯著提升。

04 結束語 工業互聯網是一種新型工業架構，是智能化工業的關鍵，當今前沿的5G 技術具有延時低、覆蓋廣、功耗小等特點，促進了互聯網的高速發展，對工業互聯網具有積極的推動作用。