边缘计算技术在5G工业互联网的应用

边缘计算技术在5G工业互联网的应用

张贤

中国联合网络通信有限公司安徽省分公司 安徽 合肥 230071

摘要：随着5G在工业互联网领域得到广泛运用，边缘计算技术的作用也变得日益突出，因此，正确认知边缘计算技术在5G工业互联网中的应用，已经成为行业内的重要研究课题之一。本文通过简要阐述边缘计算技术的主要架构，以及提出PLC远程集控、工厂虚拟专网、5G云化AGV服务、MEC+分析服务等建议，实现对边缘计算技术在5G工业互联网中应用的合理研究，以期能够在扩大边缘计算技术应用方面发挥参考价值。

关键词：边缘计算技术；5G技术；工业互联网

引言：由于5G在我国工业互联网领域的运用力度越来越大，已经成为推动行业经济转型的关键力量。然而5G工业互联网实际发展过程中仍然存在较多短板，阻碍持续前进步伐。在这种情况下，边缘计算技术能够发挥关键作用，有效解决传统模式的不足之处。由此可见，重视边缘计算技术在5G工业互联网的应用尤为重要。在5G工业互联网中应用边缘计算技术，也成为了需要解决的问题。

一、边缘计算技术的主要架构

边缘计算技术在5G工业互联网中的应用与其架构有着密不可分的关系，因此，应当对边缘计算技术的主要架构拥有充分了解，才能在5G工业互联网中得到充分运用。主要包括云服务、边缘管理、边缘计算和客户端四个方面。其中，云服务主要分为中心云服务与云计算技术两个方面。两者分别负责管理边缘计算技术节点、提供后台服务、数据分析和传输等工作，可以充分满足低时延处理数据的需求，增强实际工作效率。边缘管理可实现根据具体边缘对象采取针对性方法，例如，对端与网络、现场与网络进行边缘管理时，对边缘节点采取的分析、处理以及保存等均由5G回传技术来实现。如果是边缘管理针对端与现场时，通常采用WIFI、ZigBee等短距离无线通讯技术。边缘计算是通过对不同边缘计算节点进行有效处理与利用，提升边缘技术应用效率，比如，想要对网络侧节点进行合理运用，MEC技术具备的本地分流能力则是主要手段。现场侧则是通过服务器、控制器、传感器等相结合实现数据采集、传输等。客户端主要是指结合OPC-UA、MQTT等协议接入现场和边缘节点的传感器，在端、现场边缘、云服务等有机结合后，不仅计算方法各不相同，也因与前面三者间存在较多差异，促使网络边缘框架需要将MEC作为中心或关键部分，才能在对MEC管理系统进行合理编排时，可以充分发挥云服务的作用。

二、边缘计算技术在5G工业互联网中应用的相关内容

（一）PLC远程集控

    随着5G在工业互联网中的应用越来越广泛，边缘计算技术也能够有效打破传统模式产生的束缚，为工业逐步走向更加高效且智能化的发展之路提供充足推动力，比如，很多工业企业在开展生产活动时，对PLC集控系统有着较高依赖，可以实现对所有PLC装置进行有效管控。然而，工业互联网的传统模式极易受到工业企业生产环节的影响，促使管理过程受到严重干扰。在这种情况下，可以将5G作为基础，结合边缘计算技术解决此类问题，也就是将5G与PLC集控供应商相结合，实现远程控制集中调整、修改PLC装置，可以大幅提升企业生产效率，减少非必要投入与损失。主要原因是5G能够在传输延时方面远高于传统模式，可显著提升抗干扰能力。还能够通过构建云边协同架构等打破工业企业生产活动中存在的各车间设备因数据协议不同而无法进行互通的问题，也能消除因传统模式无法实时进行数据收集等极易造成“信息孤岛”的短板[1]。

（二）工厂虚拟专网

工业企业在开展生产活动过程中，为了能够更好满足不同场景需要，结合专网是必不可少的方法。然而，很多传统供应商提供的网络很难满足工业企业的实际需求，导致很多需要进行无线连接的场景无法充分发挥作用。针对此类问题，可以通过将边缘计算技术应用于5G工业互联网中来解决，也就是，既要发挥5G低延时的特点，也应当充分运用MEC拥有的本地分离能力，确保可以结合网络运营商提供的网络服务，构建工厂虚拟专网。不仅能够达到在企业生产期间实时收集数据的目的，也能够为连接不同设备或者管理视频监控系统等创造充足便利条件。另外，边缘计算技术也能够在工业企业开展不同业务活动时发挥作用，比如，建筑施工企业在参与某项工程的竞标活动时，为了能够更好地展示竞标方案，可以通过运用边缘计算技术，将企业的生产活动与设计相结合，便于以更加全面、直观的方式展现详细内容，从而达到吸引投标方关注的目的。此时，不仅能够满足企业发展需要，显著提升工业企业的核心竞争力，也能为实现企业经济快速转型发展提供更多助力。

（三）5G云化AGV服务

    AGV服务作为工业互联网中的重要内容，也存在着较多问题，例如，传统的AGV服务，因对磁条、电磁导航等拥有较高依赖，工作效率并不高，导致实际应用场景比较固定，还需要结合具体情况对周围环境进行适当改造，才能满足实际需求。由此可见，传统的AGV服务明显缺乏灵活性，很难与5G工业互联网相契合。相较之下，WIFI、激光导航等虽然能够解决上述问题，但是，也存在较多不足，例如，WIFI导航无法充分解决因环境干扰而出现不稳定的短板。激光导航工作效率高但是成本投入也会大幅增加。可以通过运用5G云化AGV服务来解决，主要原因是该方法是基于5G+MEC来实现的，既能有效控制成本投入，也能显著增强对环境干扰的抵抗能力，最重要的是，传播时延极低，能够满足工业企业生产活动中的实时需要。因此，5G云化AGV服务能够充分解决上述几种方式存在的短板，比如，在很多大型工业生产企业中，传统的人工方式不仅在成本投入方面比较高，还很难避免许多环节产生的危险性，极易造成企业严重经济损失。在这种情况下，可以运用5G云化AGV服务建造AGV小车来解决，主要原因是AGV小车可以将引导装置作为基础，利用云控的方式实现24h不间断运行，远远超过几个人的工作量。与此同时，传统工业互联网的模式也会随着AGV小车数量的增多而引发云服务器负荷加重，此时，多车辆调度能力便会大幅下降。运用5G云化AGV服务则能够发挥边缘计算技术的优势实现在网络边缘侧进行车辆规划，大幅减少云服务器负荷

[2]。

（四）MEC+分析服务

    MEC+分析服务作为边缘计算技术的典型代表之一，也能够在5G工业互联网中得到有效应用，为满足工业发展需要和促进经济转型提供更多动力，比如，MEC+分析服务可以运用视觉识别分析技术、视频分析技术实现对工业企业生产过程进行全方位掌控，具体原理是将高清摄像机、工业相机等设置于生产线处，再结合视频分析技术与视觉识别分析技术等，实时掌控工业生产中的产品质量、工艺流程等，便于能够为优化工艺提供充足依据，以水泥生产企业为例，在生产过程中运用MEC+分析服务，可以增强水泥包计数检测能力，也能对进料秤断料情况进行实时监测，保证水泥产品的生产质量。

结论：综上所述，由于5G技术在工业互联网中得到广泛运用，边缘计算技术也能够有效解决传统模式存在的不足，真正实现为产业发展提供推动力。所以，不仅要提高对边缘计算技术架构的关注度，也应当能够对PLC远程集控、工厂虚拟专网、5G云化AGV服务、MEC+分析服务等内容拥有深入了解，才能确保可以在5G工业互联网中充分发挥边缘计算技术的作用，为实现促进领域发展提供充足推动力。

参考文献：

[1]庞志鹏.5G工业互联网的边缘计算技术架构与应用探究[J].大科技,2021(12):281-282.

[2]杨鑫,时晓厚,沈云,等.5G工业互联网的边缘计算技术架构与应用[J].电子技术应用,2019,45(12):25-28+33.