5G+工业互联网的融合应用研究

5G+工业互联网的融合应用研究

李兴东

622102198612180615

摘要：目前，随着5G网络时代的到来，促进了万物互联。在工业化转型的过程中，5G网络发展在智能工业中成为最重要的基础之一，工业互联网与5G网络融合发展已成为当前智能化，机械化工业发展的重要方向，“5G+工业互联网”对加快数字化、网络化、智能化工业经济发展，做大做强智能工业数字经济，在5G网络技术基础上促进智能工业发展，具有重要意义。

关键词：5G+工业互联网；融合应用

引言

信息化时代下，5G+工业互联网的融合发展能够显著提高传统基础设施的智能水平，推动工业制造业的高质量发展。5G是工业互联网的关键技术，能够解决传统工业在有线技术、无线技术等方面存在的诸多问题，持续增强工业互联网能力。同时，工业互联网也为5G应用拓展了发展空间，尤其是处于2.0和3.0阶段的工业，会极大程度地展现出5G的商用价值，为其提供多元的应用场景。

1工业互联网的特征

工业互联网是第四次工业革命的根基，它不是互联网在工业领域的直接应用，而是有着极其丰富的内涵与扩展。网络是指工业中万物的连接，而智能建立在数据化、自动化的基础之上。随着大数据、云计算以及物联网技术的大范围应用，直接革新了工业制造系统的架构，并且在建立新的工业数据平台的同时，持续革新了社会对工业互联网的理解。工业数据平台能够迅速将零落的工业大数据整合起来，然后经过分类应用与精细化管理，使得工业制造的智能化层次不断深化，应用范围不断增加。大数据与云计算在工业互联网中的应用，为用户导向的产品生产、智慧设计以及以状态为依据的维护打下了坚实的基础。万物互联与智慧互联是工业互联网的标签，万物互联的基础是信息数据的有效传递，而智慧互联则是使工业生产过程更加智能化。在互联过程中，信息传输速率起着至关重要的作用，依赖于智能处理和成型控制，这也意味着现阶段工业互联网应用仅局限于工业方向上。在未来的一段时间内，必须致力于将工业互联网的应用扩展到全行业之中，并使工业互联网变成通信链中不可缺少的环节，实现应用电子商务系统以及数字网络与消费者完成沟通。

25G+工业互联网的融合应用

2.1工业视觉

主要是指通过采集相关信息，如工业级摄像机设备等，借助高清摄像机，展开与之相对应的图像信息处理分析，进而达到对商品质量进行高精度、高效率检测的目的。在工业视觉的应用中，它需要对大量的图像信息进行采集和分析，并做到实时反馈控制，对大宽带的要求是5-150Mbps/300Mbps回传成像数据，对低时延的要求是20-50Ms，反馈由PLC控制。所以，在工业视觉的场景中，必然离不开5G+边缘计算，其不仅能够满足大宽带的需求，实现高速率的传输，还可以和其他大数据存储、AI（artificialintelligence，人工智能）算法训练等协同应用。

2.2多机器人协助

多机器人协作顾名思义就是多个机器人相互协调工作。多机器人协作系统由远程控制端、智能中心、智能机器人以及边缘侧组成。在多机器人协作中，需要传输两类信息，一种是体现机器设备状态情况的信息，另一种是对机器及设备进行相关操作控制的信息。相对于状态信息，控制操作类信息要求更高的安全性和可靠性。因此多机器人协作系统可以与5G、机器视觉、边缘计算、云计算技术的融合，改善机器人的刚性自动化，提高产线的柔性能力。多机器人协作的需求主要是低时延、高可靠性需求，通过5GNR空口的低时延、高可靠性改善了Wi-Fi的时延大、可靠性低的缺陷；实时计算和控制需求，可通过MEC的部署满足机器人PLC控制信息的安全可靠，进一步降低时延。

2.3无人机巡检

该项技术已经被广泛地应用于智慧物流等领域中，检查内容相对宽泛，涉及人员财产，治安保卫，消防安全等各个方面。在实际应用中，无人机会将拍摄到的图片等实时传输到对应的控制中心，利用其自身的相机进行拍摄。控制中心实时对采集到的信息进行分析识别，判断其中是否存在异常情况，而后依据情况做出预警。然而在现实应用中，大多数的前置装置仅具有单一的感知觉与照相功能，一般不具备分析处理功能，因此前置装置必须向控制中心传送采集到的信息。而这对于处理服务器的放置距离也有一定的要求。在5G技术的支持下，将信息传输到MEC平台中进行分析预处理，大大缩短了传输时间，也降低了传输带宽资源的要求。在云数据中心里部署了AI训练服务，帮助所有的数据都得到了提炼，然后得到了更精确的模型。5G的上行速率可以达到200Mbps，支持4K、8K甚至全景视频回传，5G低时延，大带宽的技术，更是可以保证无人机的精准操控。

2.4AR远程协助

AR远程协助技术可以支持远端学员有效地学习、培训、交流等工作。AR类应用希望要有身临其境的真实感，如果从用户改变动作到画面绘制在新的位置上花了太长的时间，画面就会产生偏移，造成拖影。因此，没有足够低的时延，就不能给用户一个很好的服务体验，远程控制及远程协助也不能达到更好的效果。所以AR场景对5G网络要求较高。因此可以通过边缘计算平台提供相关技术能力，为AR远程协助提供业务的近端实时处理和低时延保障；通过5G保证AR远程协助大的大带宽需求。

2.5AI视频监控

在AI视频监控的模式下，其能够对办公室、仓库、生产线设备、工作人员的行为等进行监控，还能识别操作人员的异常行为，为产线工序定义操作红线，大大强化了生产线的安全性。信息数据将被全面记录在AI视频监控场景中，因此对数据的私密性也有一定要求，对相关数据进行动态分析也是必要的，对带宽和时延的要求也比较高。将5G技术和AI技术联合应用，对各个区域采集到的信息数据进行记录和传输到后台，再通过MEC的边缘计算分析和对比视频内容，有效保障了企业的顺利生产。

2.6AGV仓储物流

AGV系统是智慧工厂的重要构成之一，实现物料的自动流转和生产制造的全程可追溯生产数据采集。在AGV仓储物流场景中，AGV小车接收到指令后自动前往相应的位置进行工作。AGV小车在工作流程中，需要对自己目前所在的位置进行定位，通过传感器检测前方路障，实时规划路径，与其他小车进行协同等，因此对时延和并发有很高的要求。在群车密集式作业，密集存储的场景中：Wi-Fi并发200台（1600平方米仓库），移动切换Wi-FiAP每天10+次停机，重传恢复2分钟；网络需求：支持100~200AGV并发、时延要求在50~100ms之间。通过5G+边缘计算，可以支持数百台AGV小车同时接入，在边缘处实时处理AGV传感器所采集的数据，对其指令和路径进行规划。

结语

5G通信技术对工业互联网的影响是巨大的，其影响不只体现在高宽带、低时延通信、大连接等方面，它对工业互联网的影响不但包含了改变业务类型、颠覆基本原理、革新工业工程以及许多未知的领域，也有极大可能建立全新概念的工业互联网应用方向。5G移动通信网络是国家近年来通信类项目的发展重点，5G技术的不断进步，能够促进工业互联网的蓬勃发展，助力国家的极速发展，因此5G技术的发展是挑战，更是机遇。

参考文献

[1]高云桐.车联网在5G网络环境下的发展趋势及应用探究[J].电脑知识与技术,2020,12(23):24-26.

[2]林玮平,魏颖琪,李颖.5G在工业互联网上的应用研究[J].广东通信技术,2021,38(11):24-27.

[3]康帝.5G网络中工业互联网安全问题研究[J].电子元器件与信息技术,2021,4(6):22-23.