简析5G如何应用在智慧工业园区

中国信息通信研究院广州分院|靳欣欣

随着产业互联网的发展和技术革命的不断升级以及数据量的全面爆发，智慧园区对通信技术的升级要求越来越迫切，5G网络在智慧园区具备良好的应用前景。

随着产业发展和技术变革的不断深入，智慧园区建设对于通信技术提出了更高和更多的要求，笔者将从5G本身的特性和产业发展、技术应用的需求出发，探究智慧工业园区通信升级的必然性，分析5G在智慧工业园区中的几个典型应用场景。

新技术推动智慧园区建设

“智慧园区”的概念出现在“智慧城市”之后，是“智慧城市”的重要表现形态和缩影。随着城市化发展的加速，部分城市尤其是经济较为发达的大型城市，饱受“城市病”困扰。“智慧城市”一词应运而生，包括美国、新加坡、丹麦、英国以及中国在内的众多国家将智慧城市作为城市发展的长期国家战略。中国将北京、上海、天津等90个城市纳为首批智慧城市试点建设区域，要求加快智慧城市建设，提升城市智能化、精细化、科学化管理水平。在“智慧城市”概念之后，“智慧园区”也逐步进入公众视野，国家颁布多项政策鼓励建设智慧园区。

智慧园区既反应了智慧城市的主要体系模式和发展特征，又具备了不同于智慧城市的发展模式的独特性。由于园区定位于集聚产业发展，因此与智慧城市不同的是，智慧园区的设计和建设更加注重对产业链上中下游联动发展的推动，更加注重服务园区企业需求。

随着移动通信技术的发展，人类进行信息交互的手段更加高效。但互联网与实体经济的融合还需要拓展更多的业务场景，创造更大的连接规模和更丰富的应用场景。4G技术不能满足社会发展对移动通信技术的要求，亟需一种更能适应复杂场景、传输性能更佳的新一代通信技术来满足产业发展和人们生产生活的需求，5G技术应运而生。

智慧园区的规划设计和建设需要通过BIM（建筑信息模型技术）、物联网、地理信息技术、云计算等技术实现，无人驾驶、物流追踪、远程管理、远程医疗等移动和远程管控等应用场景的需求不断增长，需要5G网络支持1～10Gbit/s的空口传输速率，网络时延能够从100ms（4G）降低到1ms（5G）。物联网传感技术的发展、电子设备的迅猛增多、智能办公设备增加、工厂智能装备发展等都要求网络能够支撑更大规模的连接。以自动驾驶为例，需要依托5G网络实现车辆、信号灯、道路感应线圈、智能总控平台间的无缝连接和互动，且时延在毫秒级。

5G在智慧工业园区应用的典型场景

从实际应用来看，全国各地建设的“智慧园区”很多，一定程度上实现了信息化和智能化。但由于技术和成本问题，目前的智慧园区只能实现简单的系统集成，并没有实现真正的“智慧”。

随着产业互联网的发展、技术革命的不断升级以及数据量的全面爆发，5G网络在智慧园区具有良好的应用前景。笔者总结出5G技术在智慧园区有以下几种典型应用场景。

推动智慧工厂升级

智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，是在数字化工厂的基础上利用物联网和设备监控等技术加强信息管理和服务能力，集合智能化系统和技术等，全面系统掌握供应链全流程，以实现生产的高可控性、高效性，减少人工干预，及时准确地进行数据采集、合理规划/优化生产进度等，构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的工厂。在工业园区中，将5G应用于智能制造中，结合人工智能、物联网等技术将在以下方面助力实现工厂的智慧升级。

一是助推柔性制造，实现个性化生产。柔性生产是指主要依靠高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种、小批量的生产，这种方式更加灵活，更能够满足产品多样化、个性化生产需求，成为工业生产的重要趋势。首先，在工厂中应用5G网络减少机器之间线缆成本的同时，利用高可靠性网络连续覆盖，可以大大拓宽机器人的移动范围，提升其灵活度，在不同场景之间进行不间断工作及工作内容的平滑切换。其次，5G网络可以满足各种差异化的业务需求。大型工厂中不同生产场景对网络特性和质量要求有所差异，精度要求高的工序关键在于控制网络时延、保证传输准确和可靠，高清监控等还要求网络具备大带宽的特性。利用5G网络端到端的切片技术，可以实现同一核心网不同的服务特性，按需灵活调整业务需求等级、类别等。最后，5G可助力构建连接工厂内外的信息生态系统，实现随时随地的信息共享，推动个性化生产。通过5G网络消费者可跨地区参与到产品设计和生产过程中，实时查询产品动态。

二是实现智能诊断和远程维护，助力维护模式升级。5G的高带宽、低延时、广连接的特性可以使未来工厂的维护模式突破自身边界。5G应用在设备的远程识别、诊断、维护以及问题自动识别、修复等方面，可以大大提高工厂尤其是大型工厂/供应商的生产运行效率，降低成本。5G网络使智能系统有能力对设备的状况进行智能化地实时监测和问题诊断。工厂的每个物体都具备一个唯一的IP，工厂内外的相关人员也拥有了可识别的IP，智能化系统可根据设备状态信息对设备进行智能诊断，“机器人端”收到信息后可进行自动维护，同时将信息实时传输到“人端”，维护人员根据设备的状态和机器人发出的需求信息进行交互操作。另外，5G网络能够帮助实现远程如临现场的“真实维修”。5G网络能够实现VR和远程感知设备的信息及时、大量传递，即使相隔几万里的不同专家也可以各自通过VR和远程触觉感知设备，第一时间“聚集”在故障现场，人在地球另一端也能把自己的动作无误差地传递给工厂机器人，控制工厂中不同机器人进行下一步修复动作。

三是赋能工业机器人，提升生产智能化水平。5G赋予工厂系统更大的数据存储能力、更快的数据处理能力，5G与大数据、云计算等技术结合能够构建更加智能化的工业互联网架构，实现数据的智能处理和信息分发，这将大大缩短各个环节的处理时间，降低成本。另外，随着人工智能技术的不断发展，未来智慧工厂中的智能机器人将能够代替人的工作，进行更加高级的生产协调/决策。

提升安防智慧水平

一直以来，由于视频信号数据量大、实时性要求高等问题，4G在安防领域的应用受限于带宽资源有限、干扰多等因素，5G技术的出现为智能安防提供了解决方案。以“智慧门禁+无人机+智能巡检机器人”的智能安防方案为例，通过5G网络，结合人工智能、红外识别等技术，可实现无人机和机器人24小时自动巡检，对来客进行自动识别，自动检测烟雾、有毒气体等异常情况，并实时监测空气质量等。同时5G网络赋予了智能安防系统优越的传输和响应能力，使得不同的业务分支之间可以实现交互响应。以无人机和巡检机器人的交互响应为例，当无人机发现地面的异常时，可“通知”巡检机器人到现场进行异常复检/确认，巡检机器人进行响应并将确认结果发回无人机，从而决定“继续警报”或者“消除警报”。

助力“智慧交通”发展

“借力”无人机可实现全范围智能巡逻。传统的交通巡逻需要人力，遇到交通事故时，只能人力驾车到达，而在交通事故出现后，尤其容易出现路段堵塞等情况，通过5G+无人机则可以实现24小时全路段巡逻，可实时跟进交通事故现场的情况，远程协调指挥事故现场。未来，交通部门甚至可以借助VR技术实现“面对面”的事故处理。

“借力”人工智能，助力“智慧停车”。当前，以人工智能为基础的人脸识别广泛应用在跨境通关、站台安检等交通出行领域，这种一对一识别相对比较简单，而车牌识别属于一对多识别，信息采集系统需要经过长时间的深度学习才能实现快速识别、精准识别。相比于4G来说，5G的网络速率将达到4G的100倍，而时延则是4G的1/10，可即时实现云接入，同时，5G海量连接的优势将为智慧停车场景带来全新体验。应用5G网络，结合物联网技术，可实现智能汽车的车-车、车-地、车-人信息交互，停车位精准定位与智能导航等场景。

社会和产业发展要求通信升级，其关键性能的提升可通过5G技术实现。数据量爆发式增长对网络传输能力也提出更高要求，以5G为代表的新技术在智慧园区有着良好的应用前景，智慧园区的变革之路已开始。