徐 健

（中國交通建設(shè)股份有限公司，北京 100088）

第四次工業(yè)革命誕生了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，實現(xiàn)了工業(yè)架構(gòu)的創(chuàng)新，使工業(yè)制造邁向智能化和網(wǎng)絡(luò)化。5G移動通信系統(tǒng)的覆蓋廣、延時低、功耗小等多種優(yōu)點促進了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響深遠。在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，需要從不同角度出發(fā)，采取有效的方法來完善相應(yīng)的工業(yè)技術(shù)體系，調(diào)整工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)信息多層面控制的效果，使工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)結(jié)構(gòu)清晰，有效提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的使用效率。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義及內(nèi)涵

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)又被稱為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或者IIOT，簡單地理解為工業(yè)與新一代通信技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，是現(xiàn)代化工業(yè)朝著智能化發(fā)展的基礎(chǔ)，一些專家學者認為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋聯(lián)接范圍比工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)更加廣泛。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的重心聯(lián)接物，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還會聯(lián)接其他相關(guān)要素，在有的國家和地區(qū)將兩者統(tǒng)稱為“工聯(lián)網(wǎng)”。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將工業(yè)的全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈聯(lián)系在儀器，為工業(yè)智能化奠定了基礎(chǔ)，深度地將新一代信息技術(shù)融入到工業(yè)生產(chǎn)制造當中，從而形成一種全新模式的新型工業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)是生產(chǎn)者和消費者之間的載體，將虛擬經(jīng)濟過渡到實體經(jīng)濟。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是機器、人、物料、信息系統(tǒng)之間連接的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)，全面感知工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)動態(tài)傳輸和實時分析，優(yōu)化制造資源配置，對企業(yè)制定科學的決策和生產(chǎn)智能化控制起到了積極的推動作用，已經(jīng)成為企業(yè)在激烈的競爭市場上立足的關(guān)鍵，使我國工業(yè)面向全球化發(fā)展，朝著國際化的制造大國努力。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對5G技術(shù)的需求

5G技術(shù)除了連接著人與人之，還是物與物、人與物之間的聯(lián)系，根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢來看，5G系統(tǒng)需要滿足以下幾種技術(shù)要求：一是傳輸速率需要提高10至100倍，用戶體驗速率達到0.1～1Gb/s，用戶峰值速率達到10Gb/s。二是延時降低5～10倍，達到毫秒量級。三是設(shè)備連接密度要求提高10～100倍，達到每平方千米600萬個。四是流量密度要求提高100～1000倍，達到每平方千米20Tb/s。五是為了提高用戶體驗，移動性要求超過每小時500km。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在5G環(huán)境下的應(yīng)用情況分析

3.1 工業(yè)智能傳感器

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別、傳感器等對工業(yè)生產(chǎn)的全生命周期實現(xiàn)不同維度的信息監(jiān)控和收集，包含人員、流程、設(shè)備、原料、生產(chǎn)環(huán)境等多種數(shù)據(jù)信息，在這個過程中成千上萬各傳感器和執(zhí)行器，功能型號隨生產(chǎn)場景的不同而存在一定的差異，它們之間的聯(lián)系需要依靠5G技術(shù)的支持。傳感器由轉(zhuǎn)換元件、敏感元件和轉(zhuǎn)換電路組成，分為內(nèi)部和外部兩種傳感器類型，相當于人體的器官。一臺工業(yè)智能化機器人身上綜合應(yīng)用了觸覺、視覺、力覺、超聲波、聽覺等多種傳感器，以便對生產(chǎn)過程中的參數(shù)實現(xiàn)全方位的監(jiān)視及控制，從而確保生產(chǎn)出高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品。當生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)對環(huán)境敏感程度要去較高時，傳感器收集信息后需要進行極低延時的信息傳遞，信息快速到達執(zhí)行器件進行高精度的生產(chǎn)制造，這個過程5G技術(shù)能夠很好地實現(xiàn)低延時、高可靠的需求，有效提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，為安全高效的生產(chǎn)提供保障。

3.2 云AR/VR與5G相結(jié)合

工廠智能化生產(chǎn)通過AR/VR大大提升生產(chǎn)效率并減少安全隱患，例如：在進行工業(yè)裝配、工業(yè)維護的智能化制造時，進行虛擬裝配培訓，通過VR技術(shù)實現(xiàn)圖紙向VR工廠的轉(zhuǎn)化。這個過程要去輔助AR設(shè)施具有極強的靈活性，使維護工作更加高效，僅要求AR設(shè)備具有顯示和連接的功能，借助無線網(wǎng)絡(luò)將AR設(shè)備與云端聯(lián)系，在云端實現(xiàn)設(shè)備信息的處理過程，有效減小硬件成本的投入。經(jīng)過計算，無線網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸?shù)难訒r只有控制在10ms之內(nèi)，才可以有較好的實時體驗效果，LTE網(wǎng)絡(luò)無法達到這種延時要求，將5G與VR/AR相結(jié)合能夠拓展交互性，滿足相關(guān)要求，這種結(jié)合方式具有較強的通用型，被廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域。

3.3 云端機器人

5G環(huán)境下的機器人是純粹的執(zhí)行器，智能處理功能都集中在云端，通過5G網(wǎng)絡(luò)使機器人共享云端處理指令。阿爾法狗這一級別的需要176 個GPU和1202個CPU才能實現(xiàn)相應(yīng)的處理能力，在每個機器人上都裝入這些是不切實際的，而5G技術(shù)將這種復(fù)雜的處理轉(zhuǎn)移到云端，將機器人獲取的信息發(fā)送至云端，然后將云端處理結(jié)果反饋到機器人本體，有效控制新增硬件的成本并提高處理效率。為了整個處理過程高質(zhì)、高效地完成，對網(wǎng)絡(luò)的要求較為嚴格，首先要求網(wǎng)絡(luò)傳送時間和遠端處理時間相加在100ms以內(nèi)，其次，為了實現(xiàn)3D視覺，機器人需要安裝兩個以上的高清攝像頭，5G網(wǎng)絡(luò)的帶寬應(yīng)不低于10Gb/s。

3.4 遠程操控

在危險系數(shù)較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過精準操控實現(xiàn)使智能設(shè)備代替人為活動，大大降低安全風險，最典型的當屬煤礦、油田的開采，開采設(shè)備采集現(xiàn)場情景，輸送到后端設(shè)備，實現(xiàn)操作大型裝備的遠程管理和操作。5G網(wǎng)絡(luò)的低延時、高可靠的特性大大提升了操控系統(tǒng)的精準度，遠程控制管線閥門，精細控制開度。

3.5 資產(chǎn)跟蹤

在線購購物增長速度越來越快，實現(xiàn)資產(chǎn)跟蹤十分重要，預(yù)計到2025年，全球狀態(tài)監(jiān)測連接將達到8800萬個。從物流角度來講，自倉儲管理開始到物流配送，覆蓋既要深入又要廣泛，且需要有效控制成本和功耗，5G環(huán)境下，這種連接成本得到有效降低，資產(chǎn)定位跟蹤效率也顯著提升。

4 結(jié)束語

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一種新型工業(yè)架構(gòu)，是智能化工業(yè)的關(guān)鍵，當今前沿的5G技術(shù)具有延時低、覆蓋廣、功耗小等特點，促進了互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有積極的推動作用。