5G+ X 賦能工程機械數字化轉型
發布時間:2020-07-22 17:30
10天10夜爭分奪秒,火神山醫院在日夜轟鳴的機械聲中拔地而起。速度的背后,是中國建造技術的創新,是工程機械鋼鐵身軀雄厚實力,是同舟共濟、堅不可摧的中國力量。
在火神山醫院建設工地附近的樓頂,“云監工”們的眼睛,通過“5G+光纖雙千兆網絡”24小時不間斷地傳輸火神山醫院建設實況。9000萬人次在線觀看直播,累計訪問人數超過3億人次,最直觀地驗證了5G對視頻媒體的傳輸效率以及更高的靈活性。
與此同時,上千臺機械設備的實時監測數據正在通過工業互聯網平臺監控并作出故障預警,我們得以了解各類機械設備的工作狀況,也能更加清楚“建設奇跡”完成的軌跡。
5G為疫情防控提供了重要的基礎支撐作用。疫情也為5G提供了得天獨厚的展示平臺,在一個多月時間里,基于4K/8K的超高清視頻、VR/AR、無人機/車/船、機器人的四大核心基礎應用提前進入了驗證和示范階段,這是5G未來十年最為核心的基礎能力,幾乎是所有行業革新的基礎。
隨著網絡的逐步完善,5G與各垂直行業的深度整合將持續展開。“基礎應用+X”的模式將繼續在工業、交通、教育、旅游等行業進行快速復制,從而形成龐大的5G行業應用矩陣,推動眾多新業態的形成。
“基于應用+X”的模式,5G可以在設計、生產、管理、服務、營銷等各個環節中,通過人、機、物的連接升級重塑傳統生產模式。例如,在5G+云的支撐下,傳統產業的物理產品將嵌入越來越多的數字功能,促進硬件向軟件化、服務化的轉變,實現“產品即服務”;在5G+機器人的支撐下,大量流程性以及高危工作可由機器承擔,而人更多地負責對機器的管理維護以及更需創造力的決策工作,實現“人機協同運營”。隨著5G+萬物互聯時代的到來,企業數字化轉型已不再是錦上添花,而是在競爭中存活的必然選擇。
5G已經是人們眼前可見的未來,更美好的數字化場景觸手可及。作為“5G+工業互聯網”垂直行業融合應用的先鋒,工程機械傳統產業數字化、網絡化、智能化轉型的步伐正在加速,未來的商業模式會發生深刻變化,新產業、新業態、新動能將會有力推動產業結構升級。世界最大的工程機械制造國家——中國無疑將在這場變革中覓得先機。
5G+工業互聯網 前景光明道路曲折
作為近年來工業領域最火爆的詞匯之一,工業互聯網是新一代信息通信技術與工業經濟深度融合的全新工業生態、關鍵基礎設施和新型應用模式,核心是通過人、機、物的全面互聯,實現全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接,進而推動形成全新的工業生產制造和服務體系。
工業互聯網不是一個新概念,最早由GE在2012年提出。工業互聯網的本質可以理解成以機器設備、原材料、生產過程以及人之前的互通互聯為基礎,通過大數據、AI技術實現設備的智能控制、運營過程優化以及產業鏈上的價值創造。
我國是制造業大國,工業互聯網也有著廣泛的應用場景。根據工業互聯網產業聯盟測算,2017年中國工業互聯網直接產業規模約為5700億元,按照18%的年平均復合增長率來算,預計2020年將達到萬億元規模。
“不僅能推動傳統工業轉型升級,讓各種資源更加優化配置,提升工業經濟效益;而且能加快新興產業培育,催生智能化生產、網絡化協同、服務化延伸、個性化定制等諸多新業態。”賽迪研究院工業互聯網首席研究員袁曉慶談到,工業互聯網能在很大程度上破解當前工業發展面臨的諸多困難與瓶頸,被視為支撐全球新一輪產業變革的關鍵基礎,已成為未來全球制造業競爭的新高地。
2019年11月下旬,工業和信息化部辦公廳發布了《關于印發“5G+工業互聯網”512工程推進方案的通知》,指出工業互聯網是第四次工業革命的關鍵支撐,5G是新一代信息通信技術演進升級的重要方向,二者都是實現經濟社會數字化轉型的重要驅動力量。
5G的應用主要集中在工業互聯網領域,工業和信息化部總工程師張峰表示,5G應用正由生產外圍、視頻監控、巡檢安防、物流配送等場景應用向產品的設計仿真、生產控制、質量監測、安全生產等各個環節深層次延伸。除汽車、通信與電子制造、機械、軌道交通、航空、化工、家電、鋼鐵等制造業外,礦工、港口、能源等領域也成為當前利用5G技術改造工業互聯網內網的重點。
“工業互聯網是5G最重要的應用場景之一。” 中國工程院院士鄔賀銓在2019中國互聯網大會開幕式上曾經表示。鄔賀銓認為,產業數字化需要將廠內設備聯網,但原有車間內難于布放光纖,希望使用無線聯網。但同時,WiFi因擴展性、低速率和抗干擾弱等問題使得其在工業領域利用率僅為4%,其他無線連接利用率僅有2%。只有5G適應工業互聯網要求,因為5G具有低時延(1ms)、高可靠性(99.999%)、高帶寬(Gbps)、大連接(100萬個)等特性。
5G把物聯網、云計算、人工智能、大數據等技術聯接在一起,滿足工業場景大聯接、高帶寬和低時延、高可靠的要求,實現了5G+工業互聯網的融合發展。總體看來,5G與工業互聯網融合發展將為制造業帶來新的變革。連接方式會升級,任何時間、任何地點,任意連接、組網上云;數據交互升級,原來從模擬信號和虛擬信號一起傳輸和控制非常難,未來將從狀態數據到設備感知的全數據、全過程、全要素的進行控制;服務模式升級,包括VPN遠程運維、設備的遙操作、VR漫游等,甚至是一個人可以控制10臺、20臺設備,從而帶動未來商業模式變化,促進產業結構升級。
5G與工業互聯網的融合,是跨學科的創新,前景光明,但仍存在很多難關需要攻克。在消費互聯網領域,中國的成就有目共睹,但在中國工程院院士鄔賀銓看來,二者的差異很大,“工業互聯網面向的企業都是個性化的,標準化難度大,消費互聯網共性強,易于標準化;工業互聯網涉及設備多種多樣,業務鏈條長、模型復雜,消費互聯網終端簡單,易于普及、升級;此外,工業互聯網對響應速度、可靠性、安全性、資本的要求都更加苛刻。”
5G要真正深入應用到工業企業,還需要比較長的時間。業內樂觀的估計到2025年左右,會有相對成熟的應用場景出現。在這個階段,整體上也許會步入快速增長階段。
5G+遠程遙控 無人駕駛已不再遙遠
在BICES 2019展覽會現場,中聯重科5G遠程遙控操控挖掘機通過5G技術,用戶可在北京展會現場遠程操控遠在長沙的新款挖掘機設備。“即使在千里之外,也能感覺操作能無縫連接,快速響應。”用戶體驗了5G挖掘機后感嘆到。
早在2005年中聯重科就開始進行物聯網遠程監控的應用研究,2014年開始,中聯重科以產品智能化為突破,依托傳感、物聯、大數據等技術,深入推進人、機、物的全面互聯。而5G的應用,進一步提供產品智能化水平,提升智能制造能力,提升產品、制造、服務及管理的智能化和數字化。未來,中聯重科5G產品將會應用到更多應急救援搶險、無人礦山等不利于人員進入的施工區域,更高效、更安全地完成施工作業。
無人駕駛、智能、遠程控制、車聯網、5G……越來越多的“新鮮”詞匯開始與工程機械組合在一起。5G智能無人駕駛礦用車首先具備了無人駕駛能力,能夠實現自動裝卸、自主駕駛、自動規劃行駛路徑、智能避障等功能,極大提升了裝載卸貨效率和整體工作效率,同時還一定程度避免了人員危險。
美國卡特彼勒公司此前發布了一款無人駕駛液壓挖掘機,試圖占據無人工程機械競爭先機;日本小松制作所宣布啟動以人工智能實現自主運行的工程機械驗證試驗,并力爭2021年實現商業化;而沃爾沃也早已開始在旗下的礦車、環衛車等車輛中應用自動駕駛技術......
斗山推出了被稱為“3D機械眼”的全新解決方案。這套3D機械指導解決方案是通過挖機上安裝的高精度傳感器,實現3D信息的實時監測,從而幫助挖掘機駕駛員時刻掌握作業數據。有了這只機械眼,駕駛員不用再依賴劃線等外部工作,傳感器會精密測量作業寬度、高度等數據,在駕駛員眼前展現出完整目標開挖區域,即使不頻繁下機查看精度也不會出現絲毫偏差。
三一與華為等聯合打造的5G遙控挖掘機正式亮相;山推與華為、山東聯通達成5G智能制造深度合作,形成無人化、智能化施工群;臨工攜手聯通共同打造遠程遙控挖掘機項目,實時控制礦區的無人駕駛挖掘機,同步回傳真實作業場景及全景視頻實況,通過大數據處理分析出設備故障情況并及時維護,排除意外停機事故......
不難想象的是,未來可以實現用戶可以足不出戶可以實時操控千里之外的挖掘機和裝載機,不受時間、氣候、環境的影響推進工程的進度;降低施工風險和減少停機時間,在5G信號的幫助下監控設備的使用情況,通過大數據處理分析出設備故障情況并及時維護,排除意外停機事故等等。
隨著5G網絡加快走向商用,5G基地部署力度持續加大,5G必然成為工程機械產業發展之路上的一大助力,為工程機械智能化、信息化變革提供關鍵支撐,開啟智能工程機械的嶄新時代。
5G+北斗 更適用于工程機械場景
利用5G網絡技術高帶寬、低時延的特性,再結合北斗的時空基準,將會誕生出以往不可能實現的時空信息應用,大大拓寬時空技術行業應用的邊界。遠程操控,智能化工程施工、無人駕駛都將成為現實。
“5G+北斗”最重要的是實現信息的時空位置可感知、可計算、可量測、可控制。中國工程院院士劉經南表示,實現“5G+北斗”融合和相互賦能,將有大量的機遇,更有巨大的挑戰,還有眾多的技術細節要攻關。勇敢面對這一挑戰,能產生顛覆性的技術,能創造跨世紀的輝煌。
合眾思壯的“5G+北斗”的應用方案是合眾思壯針對行業應用制定的一套全新解決方案。利用5G使原有的時空信息服務具備高帶寬、低延時、高安全性等特點,以解決部分行業用戶的應用需求。
例如在工程機械無人駕駛場景中,使用“5G+北斗”應用方案后,5G更高的帶寬能夠承載更多的傳感器信號(攝像頭、雷達),也能夠具備更強的計算能力(計算機視覺),其信號延遲也能夠達到安全作業的標準,所以工作人員完全可以在辦公室內把控現場的安全作業,從而實現真正的無人。
與通信運營商主要針對大眾消費者的通信需求不同,合眾思壯打造的5G網絡主要服務于行業特殊場景應用,使用專業5G設備所搭建的5G網絡能夠快速布設,總體建設成本更低,更適用于專業應用場景。
合眾思壯“5G+北斗”的應用方案現已在大型機場、工程機械等領域應用,未來將推廣至民航、安全、交通、農業和智慧城市等行業場景。
5G+無人機 智慧監理顛覆傳統管理模式
過去,無論是炎炎夏日,還是冰封寒冬,工程監理人員都要到施工現場對工程進行監管。如今,隨著5G商用,工程監理人員可以坐在辦公室里實現對工程的監管。
走進河北聯通雄安新區5G網絡測試中心,可以看到這樣的場景:無人機在施工現場盤旋,一幅幅動態畫面通過5G網絡清晰回傳,工程監理人員正坐在辦公桌前操作電腦實現遠程管理。
這樣輕松舒適的工作場面,是靠建立在5G網絡下的VR智慧監理系統實現的。VR智慧監理系統采用“5G+無人機+VR+智慧監理系統”四位一體方式,利用無人機上搭載的高清云臺,可以近距離懸停并對施工作業現場進行360度全景4K高清拍攝,再通過5G網絡將4K全景視頻傳輸到服務器中。監理人員可以利用VR眼鏡、PC管理系統接入服務器,對施工工藝、安全、質量等進行監督,并及時督促問題整改。
“智慧監理系統為工程監理提供了更加便捷的手段。”河北聯通相關負責人表示,依靠5G高速率、高穩定性、高可靠性和低時延等特征,該系統能夠將施工現場圖像進行實時回傳,形成施工現場圖像資料和監理日志描述,從而幫助工程監理人員遠程監督建設人員工作狀態,及時跟蹤工程進展情況,大大降低了現場監理的勞動強度和安全風險,提高了工程監理效果。
隨著數字技術的不斷發展,數字化逐漸成為建筑行業轉型升級的重要路徑。通過“云計算、大數據、IOT、AI、移動互聯網、BIM、5G”等先進技術和綜合應用,對“人、機、料、法、環”等各生產要素的實時、全面、智能的管理,保障工程質量、安全、進度、成本建設目標的順利實現。通過大數據以及視頻分析上的技術,實現了高性能智慧工地平臺,徹底顛覆了原有傳統施工現場管理模式。
5G+AI 智慧工地進入實施階段
2019年7月12日京東集團總部二期2號樓項目C座正式確定為5G試點項目,中國建筑聯合中國聯通兩大央企巨頭,充分發揮各自優勢,在打造5G智慧工地領域展開合作。2019年9月開始設備進場安裝,2019年11月調測完成,各項設備開始試運行和AI學習進程,標志著全國首個5G智慧工地正式進入應用實施階段。
項目實現多項突破:全國首次在建筑工地紅線內架設5G專屬基站;全國首個在建筑工程領域內的5G專屬移動網絡,保障最優網絡;全國首次定制化專屬覆蓋方案滿足高層作業面網絡需求。項目運用“一通多能四驅動”架構采用定制化5G網絡圍繞人、機、料、法、環、測,研發5G智慧工地平臺,結合人工智能、區塊鏈、云計算加邊緣計算、大數據等技術開啟了N個創新應用,揭開5G智慧工地的神秘面紗。
5G雙360度空間立體實時監控系統:通過塔吊攝像頭、輔吊人員佩戴的AI眼鏡,打造雙360度視野,支持讀取塔機運行數據,數據異常及時預警,限制起吊。塔吊攝像頭具備夜視功能,支持24小時全天候作業。
京東集團總部二期2號樓項目C座,位于北京市亦莊經濟技術開發區,總建筑面積20.5萬㎡。目前處于裝飾裝修施工階段,建成后將用于京東集團總部辦公自用。
打破時空邊界,5G智慧建造未來。第五代移動通信技術以大帶寬、低時延、廣連接特性,可提供10G每秒傳輸速率、毫秒級時延、每平方公里百萬連接,可支持40路1080p視頻或5路4k超高清視頻上傳,成為賦能建筑業智慧建造最佳選擇。
5G雙360度空間立體實時監控系統:通過塔吊攝像頭、輔吊人員佩戴的AI眼鏡,打造雙360度視野,支持讀取塔機運行數據,數據異常及時預警,限制起吊。塔吊攝像頭具備夜視功能,支持24小時全天候作業。
5G智慧信息島:項目以點覆蓋的方式,在地下核心區域部署5G網絡,打造與外界交流“島嶼”,實現地上、地下網絡信號全覆蓋,有利于解決溝通難題,應對突發事件。
多維安全監控系統:實現工地周界“全方位、立體式、無縫隙”全景監控,利用AI技術,地面與高空監控有效聯動,智能識別翻越安全維護、煙火等危險要素,讓違規現象無所遁形,全面筑牢工地安全防線。
5G+ AI遠程協作系統:5G+AI遠程協作系統,實現遠程巡檢、隱檢、預檢并留存佐證記錄。遠程連線專家,實時進行語音、文字、視頻交互,同步指導,及時解決施工技術難題。
5G+智慧公路 全面支持自動駕駛
2020年初,國家發展改革委等十一部委印發了《智能汽車創新發展戰略》(以下簡稱《發展戰略》),把“推進智能化道路基礎設施規劃建設”以及“建設覆蓋全國路網的道路交通地理信息系統”作為重要的戰略任務,進行了系統闡述和專門部署。
當您行駛在高速公路上,無論對方行駛的汽車是轉彎或驟停,車輛都能迅速接收到準確信號,并立即做出決策調整,有效避免即將到來的危險。還能通過交通標志、信號燈等指示信息實時管控行車速度,并通過系統信號為行車規劃出最安全、快速、便捷的路況信息。道路系統甚至還能通過改變溫度、形態等應對雨雪天氣變化。這就是未來的“5G智慧高速公路”。
通俗來講,“5G智慧高速公路”就是架設5G通信技術設備,全面支持自動駕駛;路面光伏發電和移動式的無線充電,電動車可以一邊跑一邊充電;公路、橋梁、隧道可以自己感知、分析安全狀態,并發出預警;實行大數據和智能管理。同時,用戶打電話、連接網絡的信號將更快、更穩,還可滿足無人駕駛的路況要求。
作為北京市重點工程,京禮高速無線覆蓋工程已正式復產復工。北京鐵塔公司3月2日披露,下半年京禮高速將完成整條高速的5G全覆蓋。屆時,京禮高速將成為北京第一條實現全頻段覆蓋的5G高速公路,一方面滿足北京冬奧會的通信保障,另一方面有望為將來5G在高速公路的規模應用奠定基礎。
作為京禮高速無線網絡覆蓋工程的統籌建設單位,北京鐵塔公司方面介紹,京禮高速在北京界內覆蓋長度約75公里,由于高速橋隧比例較大,5G信號在隧道內的覆蓋占比超過50%以上。
2019年以來,北京鐵塔公司聯合運營商和相關通信企業,已經對京禮高速沿線的覆蓋進行了規劃,針對高速各路段的地勢情況、隧道內外的不同場景,采用宏站、微站及室內分布系統等不同方式對京禮高速進行4G和5G信號無線覆蓋,確保高速的安全運行。截至目前,已完成京禮高速全線70%的無線信號覆蓋建設。
隨著5G技術的逐漸成熟,北京鐵塔公司計劃在今年下半年完成整條京禮高速的5G全覆蓋。屆時,京禮高速將成為北京首條運營商網絡和政府專網全頻段覆蓋的高速公路,一方面可滿足北京冬奧會主要交通干線的通信保障,助力智慧冬奧;另一方面為將來5G在高速公路的規模應用積累經驗、奠定基礎。
科技改變未來。我們有理由相信,5G智慧高速公路想象的場景將會不斷成為現實。智能的路和高級的車輛協同合作,彼此互通信息,形成一個強大的智能系統,將把我們的出行變得更加安全、智能、綠色。
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