5G+，讓未來已來

張德修 史飛劍 張輝斌

隨著5G技術的逐步成熟，產業界正向商用加速推進。面對歷史性的技術革命，一個問題縈繞在以中建鋼構華南大區信息化管理部負責人田建方的心頭：“如何通過5G，對園區的人、車、企業、設備資產進行全鏈接？如何打造未來智慧生活新模式，實現數據全融合，狀態全可視？如何使園區更安全、更高效，為園區提供創新的工作與生活體驗？”

“在園區中尋找5G場景應用為突破口！”

中建鋼構惠州工業園區內，覆蓋有裝配式住宅、裝配式學校、城市交通智慧停車庫，還有服務于生產車間的工業互聯網平臺。它就像一個微縮版的城市綜合體，具備打造智慧園區的全要素。

最初，“5G+智慧工業示范園區”建設團隊經過“5G+工業視覺識別”到“5G+遠程設備運維”再到關鍵點動態監測等多方面的反復討論與測試，將目光投向了隨著城鎮化持續提升而愈顯重要的智慧公交車庫。

針對于此，為了實現5G和業務場景所提出的高性能指標深度融合，建設團隊分組行動，一部分“駐扎”在公交立體車樣板庫內，一部分在市區各公交總站收集實際數據信息。

建設團隊發現目前市場上投用的智能立體公交車庫存在三大痛點：一是立體車庫在長期運行過程中，會出現形變。形變會導致托盤位置不齊、電機過載、震動噪音變大等多種狀況，從而產生安全隱患，需要對關鍵構件進行形變監測。

二是車庫的核心設備維護比較困難。電機是車庫的關鍵設備，而目前普遍缺少信息化維護手段，只有出現故障停機了，才能獲得信息，然后需要派專業人員進行現場檢測，導致運行效率與客戶體驗都大大降低、運維成本升高。

三是公交車充電時，缺少必要的預防措施，存在一定的安全隱患。例如對于充電的狀態數據，缺少系統分析；對于發生的異常情況，不能及時自動告警并斷電；對于車輛開走時，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識別及提示。

建設團隊率先進行了5G智慧公交車庫前期設計研發，利用5G大容量、低延時的特性，致力于實現智慧停車庫的遠程智能運維以及遠程智能安全巡檢。通過在智慧停車庫部署的高清攝像頭實現現場視頻數據的采集，運用邊緣網關技術采集車庫運行系統的關鍵參數以及部署在車庫重要節點的傳感器設備參數。

通過5G高速網絡將現場多路攝像頭的高清視頻以及系統設備運行的關鍵數據傳輸到安全運維平臺，在大數據平臺中對車庫關鍵設備的運行狀態進行實時監控以及異常報警，并利用采集得到的大量運維數據結合關鍵設備的運行機理進行大數據模型訓練，預測性維護設備的運行狀況以及健康狀況，實現智慧車庫的實時性遠程維護。

同時通過智能圖像處理算法對智慧車庫現場視頻中“人員誤入”“臨邊防護”“充電槍狀態”“車位監測”的數種場景進行智能識別處理并記錄報警信息，實現智慧車庫的遠程智能安全巡檢。

智慧公交車庫成為國內唯一有實際場景驗證、具有實際推廣價值、面向公共服務的“鋼結構+5G”的應用產品。

5G智能立體公交車庫的設計方案確定了，一個很現實的問題擺在了中建鋼構5G應用團隊面前，如何落地？

廣東省政府把深圳、廣州作為5G場景應用重點推廣城市，當時的惠州還沒有被列入其中。想從惠州市政府或國內三大運營商中尋找支持著實有點難度，于是田建方把目光盯在了廣東省工業和信息化廳，并聯合國家工信部智能制造新模式應用項目合作伙伴之一中國電信共同推進。

5G應用團隊邀請了中國電信廣東分公司相關負責人赴園區考察，向其重點介紹了5G+新能源智慧公交車庫的應用場景，雙方很快就達成了共識。當雙方一起拿著方案以及邀請函給廣東省工信廳相關負責人匯報時，工信廳提出了更高的要求：中建鋼構和中國電信要拓展視野，打造一個“5G+智慧工業示范園區”。

最終，5G應用團隊擴大5G場景推廣范圍，將其應用到園區人員管理、智慧辦公以及生產車間中。

原本是一個智慧停車產品的功能驗證，卻變成了一個產品的發布；原本是一個產品的發布，最后變成了整個智慧園區的建設。經過數月的調查研究和反復的溝通研討，“5G+智慧工業示范園區”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，并拿到了惠州市財政對“5G+工業互聯網平臺”的專項支持。

那么如何通過5G，對園區的人、車、企業、設備資產進行全鏈接？工業互聯網成為園區全要素連接的樞紐。

5G應用團隊真正接觸工業互聯網源于國家工信部新模式應用項目的一次申報，當初專家評審環節已明確把工業互聯網作為評分項。2017年7月，中建鋼構有限公司與中國電信作為聯合體單位成功申報。那個時候，5G應用團隊對工業互聯網的認識還僅僅認為是一個工業網絡而已。

之后，在2018年3月，為了讓項目團隊對工業互聯網有個更清晰的認識，團隊負責人把新模式應用項目推進會放到了上海召開。項目團隊主要去了兩個地方，一是去了中國電信制造業信息化應用基地，參觀工業大數據平臺；二是前往蘇州工業園區了解到國外企業基于工業大數據分析的精益化管理平臺。

兩個地方讓田建方深刻地認識到，數據已經成為驅動企業發展的新要素和新引擎，世界正在從工業經濟向數字經濟轉型，而工業互聯網成為了支撐全球數字經濟發展的最重要路徑。

中建鋼構鋼結構制造車間數字化管理目前遇到的主要問題是工廠的設備都是單功能、單工位的，無串聯、無整合，效率和質量都存在瓶頸。生產過程的數據難監控、難追溯、難統計。工人方面，數量多、工種多，對工人的經驗和技能要求高，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。

在調研過程中，項目團隊發現導致問題的根本原因主要就是產線、設備的數據缺失以及業務系統各自獨立。因此團隊決定采用新型工業互聯網架構來分四步解決這個問題，第一步在車間部署5G MEC平臺實現廠區5G覆蓋，利用5G+工業互聯平臺的數據采集能力實現廠區生產要素全鏈接，包括人員信息、加工設備信息、物料信息、工藝信息、用電、用氣信息等，解決機臺間的信息孤島與網絡傳輸問題；第二步匯聚現有業務系統數據，基于5G高并發特點與工業互聯網平臺大數據分析能力，實時分析生產加工效率，動態優化物料流轉、人員操作、任務分配、工藝參數等，同時多維度分析生產成本數據，為車間提升管理水平、生產效率和質量安全提供全流程支撐與保障；第三步利用系統與設備數據根據需求做相應的功能應用與可視化呈現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、工業互聯網產業聯盟、中國通信學會聯合主辦的“工業互聯網峰會”在北京國家會議中心舉行。“中建鋼構廣東廠工業大數據平臺”作為工業互聯網優秀示范案例向大會各方進行了宣介。

中建鋼構將工業互聯網延伸到整個園區，在車間應用5G+視覺識別實現廠區員工安全管控，利用工業互聯網平臺對各類設備數據進行采集和監控，同時利用5G的高通量與低延時結合圖像識別算法，與攝像頭監控到的人員操作數據匯聚分析，實時反饋人員危險操作預警，實現在生產環境內非指名作業人員操作，設備無法啟動；對于人員作業不符合作業標準，設備無法運行；吊裝作業中識別到危險作業立即通知相關作業人員等應用，達到車間安全管控的目標。

在園區，可以通過5G網絡高通量的帶寬，滿足多相機多目標跟蹤，實現利用分布在不同地點的多個相機去檢測和區分每一個人，然后得到某段時間內某人或者某幾個人在一定區域的工作軌跡。利用攝像頭采集數據，實現行為識別與軌跡跟蹤。快速精準地記錄并反饋人員工作狀態、工作區域，提高人員管理水平，構筑園區安全綜合管控平臺。

從最初的天馬行空，到后來的智慧園區雛形，中建鋼構5G應用團隊每天跟蹤進度，常常結合現場實際，提出新的思路。為了驗證“5G+工業互聯網”與多個場景應用理論的可操作性，團隊技術小組成員反復地對數據進行實際驗證，用最樸實的鉆研精神完成了前期的各項準備工作。

中建鋼構“5G+智慧工業示范園區”的成功并非一朝一夕，而在于5G應用團隊一點一滴持續努力地積累：

2018年3月，國內建筑鋼結構領域首個智能化工廠正式投入使用；

2019年2月，中建鋼構工業互聯網平臺亮相北京國家會議中心“2019工業互聯網峰會”；

2019年5月，中建鋼構《在“無人工廠”領域的CPS應用探索》上榜中國首部CPS案例集；

2019年6月，中建鋼構獲得《鋼結構行業工業互聯網標識解析二級節點建設》資質；

2019年7月，國內首個基于5G的新能源公交立體車庫等“5G+智慧工業示范園區”建設成果亮相；

……

由中建鋼構與中國電信聯合打造，華為技術有限公司提供技術支持的“5G+智慧工業示范園區”歷時6個月，4個運營板塊正式亮相。其中包括園區綜合運營（管理駕駛艙+智能樓宇）、園區交通服務（智慧停車+5G公交車庫+慢行交通）、園區生產服務（工業互聯網平臺+智能制造）、園區安全管控（5G+安全管理系統）。

園區綜合運營通過集成的數字化運營平臺對園區的人、車、企業、設備資產進行全連接，打造未來智慧生活新模式，實現數據全融合，狀態全可視，使園區更安全、更高效，為園區提供創新的工作與生活體驗；園區智慧交通基于城市公共交通特點和行業趨勢，集引導、停車、調度、充電、運維于一體，為園區提供便捷高效的出行服務，現已建成全國首個基于5G的新能源公交立體車庫；園區生產車間通過5G+工業互聯網平臺的數據采集與傳輸技術，實現廠區生產要素的全鏈接，實現對鋼結構全生命周期的分析與應用，是目前國內建筑鋼結構制造領域首個智能化工廠；園區安全管控基于高清視頻AI處理，關聯設備、人員、產品等信息，實現對園區的危險源提前發現、事前解決、動態跟蹤。

智慧工業示范園區的開發建設，不僅驗證了中建鋼構5G應用團隊設想的一些新技術、新應用，同時，通過發現并解決新技術在應用過程中存在的問題和不足，讓“鋼結構+5G”產品和服務能夠更加貼合市場。在5G應用場景紛紛開花落地的時代潮流中，中建鋼構5G應用團隊邁出了堅實的一步，助力“中國建造”邁上更高臺階。