5G+，讓未來已來

張德修 史飛劍 張輝斌

隨著5G技術(shù)的逐步成熟，產(chǎn)業(yè)界正向商用加速推進(jìn)。面對(duì)歷史性的技術(shù)革命，一個(gè)問題縈繞在以中建鋼構(gòu)華南大區(qū)信息化管理部負(fù)責(zé)人田建方的心頭：“如何通過5G，對(duì)園區(qū)的人、車、企業(yè)、設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行全鏈接？如何打造未來智慧生活新模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全融合，狀態(tài)全可視？如何使園區(qū)更安全、更高效，為園區(qū)提供創(chuàng)新的工作與生活體驗(yàn)？”

“在園區(qū)中尋找5G場景應(yīng)用為突破口！”

中建鋼構(gòu)惠州工業(yè)園區(qū)內(nèi)，覆蓋有裝配式住宅、裝配式學(xué)校、城市交通智慧停車庫，還有服務(wù)于生產(chǎn)車間的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。它就像一個(gè)微縮版的城市綜合體，具備打造智慧園區(qū)的全要素。

最初，“5G+智慧工業(yè)示范園區(qū)”建設(shè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過“5G+工業(yè)視覺識(shí)別”到“5G+遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)維”再到關(guān)鍵點(diǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測等多方面的反復(fù)討論與測試，將目光投向了隨著城鎮(zhèn)化持續(xù)提升而愈顯重要的智慧公交車庫。

針對(duì)于此，為了實(shí)現(xiàn)5G和業(yè)務(wù)場景所提出的高性能指標(biāo)深度融合，建設(shè)團(tuán)隊(duì)分組行動(dòng)，一部分“駐扎”在公交立體車樣板庫內(nèi)，一部分在市區(qū)各公交總站收集實(shí)際數(shù)據(jù)信息。

建設(shè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)目前市場上投用的智能立體公交車庫存在三大痛點(diǎn)：一是立體車庫在長期運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)形變。形變會(huì)導(dǎo)致托盤位置不齊、電機(jī)過載、震動(dòng)噪音變大等多種狀況，從而產(chǎn)生安全隱患，需要對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行形變監(jiān)測。

二是車庫的核心設(shè)備維護(hù)比較困難。電機(jī)是車庫的關(guān)鍵設(shè)備，而目前普遍缺少信息化維護(hù)手段，只有出現(xiàn)故障停機(jī)了，才能獲得信息，然后需要派專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢測，導(dǎo)致運(yùn)行效率與客戶體驗(yàn)都大大降低、運(yùn)維成本升高。

三是公交車充電時(shí)，缺少必要的預(yù)防措施，存在一定的安全隱患。例如對(duì)于充電的狀態(tài)數(shù)據(jù)，缺少系統(tǒng)分析；對(duì)于發(fā)生的異常情況，不能及時(shí)自動(dòng)告警并斷電；對(duì)于車輛開走時(shí)，充電槍是否拔掉，以及用完的充電槍是否放入了指定位置缺少自動(dòng)識(shí)別及提示。

建設(shè)團(tuán)隊(duì)率先進(jìn)行了5G智慧公交車庫前期設(shè)計(jì)研發(fā)，利用5G大容量、低延時(shí)的特性，致力于實(shí)現(xiàn)智慧停車庫的遠(yuǎn)程智能運(yùn)維以及遠(yuǎn)程智能安全巡檢。通過在智慧停車庫部署的高清攝像頭實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)的采集，運(yùn)用邊緣網(wǎng)關(guān)技術(shù)采集車庫運(yùn)行系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)以及部署在車庫重要節(jié)點(diǎn)的傳感器設(shè)備參數(shù)。

通過5G高速網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場多路攝像頭的高清視頻以及系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨踩\(yùn)維平臺(tái)，在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中對(duì)車庫關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及異常報(bào)警，并利用采集得到的大量運(yùn)維數(shù)據(jù)結(jié)合關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行大數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練，預(yù)測性維護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀況以及健康狀況，實(shí)現(xiàn)智慧車庫的實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)程維護(hù)。

同時(shí)通過智能圖像處理算法對(duì)智慧車庫現(xiàn)場視頻中“人員誤入”“臨邊防護(hù)”“充電槍狀態(tài)”“車位監(jiān)測”的數(shù)種場景進(jìn)行智能識(shí)別處理并記錄報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)智慧車庫的遠(yuǎn)程智能安全巡檢。

智慧公交車庫成為國內(nèi)唯一有實(shí)際場景驗(yàn)證、具有實(shí)際推廣價(jià)值、面向公共服務(wù)的“鋼結(jié)構(gòu)+5G”的應(yīng)用產(chǎn)品。

5G智能立體公交車庫的設(shè)計(jì)方案確定了，一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題擺在了中建鋼構(gòu)5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)面前，如何落地？

廣東省政府把深圳、廣州作為5G場景應(yīng)用重點(diǎn)推廣城市，當(dāng)時(shí)的惠州還沒有被列入其中。想從惠州市政府或國內(nèi)三大運(yùn)營商中尋找支持著實(shí)有點(diǎn)難度，于是田建方把目光盯在了廣東省工業(yè)和信息化廳，并聯(lián)合國家工信部智能制造新模式應(yīng)用項(xiàng)目合作伙伴之一中國電信共同推進(jìn)。

5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)邀請(qǐng)了中國電信廣東分公司相關(guān)負(fù)責(zé)人赴園區(qū)考察，向其重點(diǎn)介紹了5G+新能源智慧公交車庫的應(yīng)用場景，雙方很快就達(dá)成了共識(shí)。當(dāng)雙方一起拿著方案以及邀請(qǐng)函給廣東省工信廳相關(guān)負(fù)責(zé)人匯報(bào)時(shí)，工信廳提出了更高的要求：中建鋼構(gòu)和中國電信要拓展視野，打造一個(gè)“5G+智慧工業(yè)示范園區(qū)”。

最終，5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)擴(kuò)大5G場景推廣范圍，將其應(yīng)用到園區(qū)人員管理、智慧辦公以及生產(chǎn)車間中。

原本是一個(gè)智慧停車產(chǎn)品的功能驗(yàn)證，卻變成了一個(gè)產(chǎn)品的發(fā)布；原本是一個(gè)產(chǎn)品的發(fā)布，最后變成了整個(gè)智慧園區(qū)的建設(shè)。經(jīng)過數(shù)月的調(diào)查研究和反復(fù)的溝通研討，“5G+智慧工業(yè)示范園區(qū)”的最終方案得到了廣東省工信廳以及惠州市政府的支持和肯定，并拿到了惠州市財(cái)政對(duì)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)”的專項(xiàng)支持。

那么如何通過5G，對(duì)園區(qū)的人、車、企業(yè)、設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行全鏈接？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為園區(qū)全要素連接的樞紐。

5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)真正接觸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)源于國家工信部新模式應(yīng)用項(xiàng)目的一次申報(bào)，當(dāng)初專家評(píng)審環(huán)節(jié)已明確把工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為評(píng)分項(xiàng)。2017年7月，中建鋼構(gòu)有限公司與中國電信作為聯(lián)合體單位成功申報(bào)。那個(gè)時(shí)候，5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)還僅僅認(rèn)為是一個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)而已。

之后，在2018年3月，為了讓項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人把新模式應(yīng)用項(xiàng)目推進(jìn)會(huì)放到了上海召開。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)主要去了兩個(gè)地方，一是去了中國電信制造業(yè)信息化應(yīng)用基地，參觀工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)；二是前往蘇州工業(yè)園區(qū)了解到國外企業(yè)基于工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的精益化管理平臺(tái)。

兩個(gè)地方讓田建方深刻地認(rèn)識(shí)到，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)企業(yè)發(fā)展的新要素和新引擎，世界正在從工業(yè)經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為了支撐全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要路徑。

中建鋼構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)制造車間數(shù)字化管理目前遇到的主要問題是工廠的設(shè)備都是單功能、單工位的，無串聯(lián)、無整合，效率和質(zhì)量都存在瓶頸。生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)難監(jiān)控、難追溯、難統(tǒng)計(jì)。工人方面，數(shù)量多、工種多，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)和技能要求高，但是好的技能工人一是越來越難找了，其次成本也越來越高。工藝方面受制于以上因素也難以做大的更新和變革。

在調(diào)研過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致問題的根本原因主要就是產(chǎn)線、設(shè)備的數(shù)據(jù)缺失以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)各自獨(dú)立。因此團(tuán)隊(duì)決定采用新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來分四步解決這個(gè)問題，第一步在車間部署5G MEC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)廠區(qū)5G覆蓋，利用5G+工業(yè)互聯(lián)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集能力實(shí)現(xiàn)廠區(qū)生產(chǎn)要素全鏈接，包括人員信息、加工設(shè)備信息、物料信息、工藝信息、用電、用氣信息等，解決機(jī)臺(tái)間的信息孤島與網(wǎng)絡(luò)傳輸問題；第二步匯聚現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，基于5G高并發(fā)特點(diǎn)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析能力，實(shí)時(shí)分析生產(chǎn)加工效率，動(dòng)態(tài)優(yōu)化物料流轉(zhuǎn)、人員操作、任務(wù)分配、工藝參數(shù)等，同時(shí)多維度分析生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)，為車間提升管理水平、生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全提供全流程支撐與保障；第三步利用系統(tǒng)與設(shè)備數(shù)據(jù)根據(jù)需求做相應(yīng)的功能應(yīng)用與可視化呈現(xiàn)解決各部門間信息不一致與工廠透明化的問題。

2019年2月，由中國信息通訊研究院、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國通信學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)峰會(huì)”在北京國家會(huì)議中心舉行?！爸薪ㄤ摌?gòu)廣東廠工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)”作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)秀示范案例向大會(huì)各方進(jìn)行了宣介。

中建鋼構(gòu)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)延伸到整個(gè)園區(qū)，在車間應(yīng)用5G+視覺識(shí)別實(shí)現(xiàn)廠區(qū)員工安全管控，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)各類設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控，同時(shí)利用5G的高通量與低延時(shí)結(jié)合圖像識(shí)別算法，與攝像頭監(jiān)控到的人員操作數(shù)據(jù)匯聚分析，實(shí)時(shí)反饋人員危險(xiǎn)操作預(yù)警，實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)環(huán)境內(nèi)非指名作業(yè)人員操作，設(shè)備無法啟動(dòng)；對(duì)于人員作業(yè)不符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備無法運(yùn)行；吊裝作業(yè)中識(shí)別到危險(xiǎn)作業(yè)立即通知相關(guān)作業(yè)人員等應(yīng)用，達(dá)到車間安全管控的目標(biāo)。

在園區(qū)，可以通過5G網(wǎng)絡(luò)高通量的帶寬，滿足多相機(jī)多目標(biāo)跟蹤，實(shí)現(xiàn)利用分布在不同地點(diǎn)的多個(gè)相機(jī)去檢測和區(qū)分每一個(gè)人，然后得到某段時(shí)間內(nèi)某人或者某幾個(gè)人在一定區(qū)域的工作軌跡。利用攝像頭采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)行為識(shí)別與軌跡跟蹤?？焖倬珳?zhǔn)地記錄并反饋人員工作狀態(tài)、工作區(qū)域，提高人員管理水平，構(gòu)筑園區(qū)安全綜合管控平臺(tái)。

從最初的天馬行空，到后來的智慧園區(qū)雛形，中建鋼構(gòu)5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)每天跟蹤進(jìn)度，常常結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，提出新的思路。為了驗(yàn)證“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與多個(gè)場景應(yīng)用理論的可操作性，團(tuán)隊(duì)技術(shù)小組成員反復(fù)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，用最樸實(shí)的鉆研精神完成了前期的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

中建鋼構(gòu)“5G+智慧工業(yè)示范園區(qū)”的成功并非一朝一夕，而在于5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)一滴持續(xù)努力地積累：

2018年3月，國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域首個(gè)智能化工廠正式投入使用；

2019年2月，中建鋼構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)亮相北京國家會(huì)議中心“2019工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)峰會(huì)”；

2019年5月，中建鋼構(gòu)《在“無人工廠”領(lǐng)域的CPS應(yīng)用探索》上榜中國首部CPS案例集；

2019年6月，中建鋼構(gòu)獲得《鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)建設(shè)》資質(zhì)；

2019年7月，國內(nèi)首個(gè)基于5G的新能源公交立體車庫等“5G+智慧工業(yè)示范園區(qū)”建設(shè)成果亮相；

……

由中建鋼構(gòu)與中國電信聯(lián)合打造，華為技術(shù)有限公司提供技術(shù)支持的“5G+智慧工業(yè)示范園區(qū)”歷時(shí)6個(gè)月，4個(gè)運(yùn)營板塊正式亮相。其中包括園區(qū)綜合運(yùn)營（管理駕駛艙+智能樓宇）、園區(qū)交通服務(wù)（智慧停車+5G公交車庫+慢行交通）、園區(qū)生產(chǎn)服務(wù)（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)+智能制造）、園區(qū)安全管控（5G+安全管理系統(tǒng)）。

園區(qū)綜合運(yùn)營通過集成的數(shù)字化運(yùn)營平臺(tái)對(duì)園區(qū)的人、車、企業(yè)、設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行全連接，打造未來智慧生活新模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全融合，狀態(tài)全可視，使園區(qū)更安全、更高效，為園區(qū)提供創(chuàng)新的工作與生活體驗(yàn)；園區(qū)智慧交通基于城市公共交通特點(diǎn)和行業(yè)趨勢，集引導(dǎo)、停車、調(diào)度、充電、運(yùn)維于一體，為園區(qū)提供便捷高效的出行服務(wù)，現(xiàn)已建成全國首個(gè)基于5G的新能源公交立體車庫；園區(qū)生產(chǎn)車間通過5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)生產(chǎn)要素的全鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)全生命周期的分析與應(yīng)用，是目前國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域首個(gè)智能化工廠；園區(qū)安全管控基于高清視頻AI處理，關(guān)聯(lián)設(shè)備、人員、產(chǎn)品等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)的危險(xiǎn)源提前發(fā)現(xiàn)、事前解決、動(dòng)態(tài)跟蹤。

智慧工業(yè)示范園區(qū)的開發(fā)建設(shè)，不僅驗(yàn)證了中建鋼構(gòu)5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)設(shè)想的一些新技術(shù)、新應(yīng)用，同時(shí)，通過發(fā)現(xiàn)并解決新技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的問題和不足，讓“鋼結(jié)構(gòu)+5G”產(chǎn)品和服務(wù)能夠更加貼合市場。在5G應(yīng)用場景紛紛開花落地的時(shí)代潮流中，中建鋼構(gòu)5G應(yīng)用團(tuán)隊(duì)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，助力“中國建造”邁上更高臺(tái)階。