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5G通信系统与工业物联网

2020-05-16 15:45:00
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一、5G对工业物联网的影响    
       对于普通消费者来说,5G的概念可能就是更高的网速,5G大带宽带来的上网体验提升是最直观的,用手机可以实时观看清晰度更高的视频。
       而更低的时延与更高的可靠性对C端用户带来的体验改善,相对来说就小很多,打开网页的时延从50ms降低到10ms,消费者基本是感知不到差异的。
       在工业领域,很多年前,工业互联网的概念就已提出,但直到移动互联网如此普及的现在,工业领域设备联网的比例还是很小,联网设备涉及的应用也都还很浅。主要原因在于,目前互联网在时延和可靠性方面还达不到要求。
       在工业物联网领域,情况并不一样。工业各垂直领域行业特性迥异 ,知识壁垒很高,而且工业制造流程对可靠性和稳定性要求非常高,目前的运营商网络还很难满足工业物联网对性能方面要求。因此物联网在工业领域的进展一直比较缓慢,还没有产生比较成熟的商业模式和相对大体量的公司。
       工业领域包括众多垂直行业,比较大的行业有制造业、运输业、能源、建筑业、采掘业等,每个行业的特性差异巨大,物联网与每个行业的结合,也都要根据行业自身特性来调整。
       工业物联网的目的就是能对工业过程实施精准控制。基于前述传感器数据的采集、展示、建模、分析、应用等过程,在云端形成决策,并转换成工业设备可以理解的控制指令,对工业设备进行操作,实现工业设备资源之间的精准的信息交互和高效协作。
       当前大部分场景的工业控制系统还需要部署在本地,受通信技术和处理能力的限制,工业云平台涉及工业控制的的深度还不够。5G技术可以满足工业系统对通对于工业领域来说,高可靠低时延的通信系统可以说是至关重要。

       一直以来工业物联网的应用只能停留在表层的数据采集展示和由此延伸出来的一些管理功能,很难涉及到工业系统的控制等核心领域,其中通信系统的稳定性和延时达不到要求是其中主要的制约因素。信能力的要求,实现工业控制的目标。

       当前的移动通信系统在工业物联网领域的应用涉及并不深入,虽然4G在网速上已经有很大的提升,能满足用户随时观看视频的需求,但网络的可靠性和时延都还有很大的提升空间,并不能满足工业场景的要求。工业领域对通信系统的这些需求,5G的技术标准可以很好的满足,极低的时延,保证了工业领域实时监测和控制的要求;高可靠的网络质量,确保了工业系统对稳定性的要求;大带宽则可以实现高清3D视频,甚至AR的传输,在远程操控领域大幅提高了操作精度。
二、5G在工业物联网的应用
1、一台远在石家庄工地上的挖掘机,通过5G技术与设在现场的驾驶室相连,不仅可在恶劣环境下作业,甚至可以打造无人工地。
2、参观者可以在现场驾驶室真人驾驶,同步实时控制位于石家庄的挖掘机,进行挖掘机前后、旋转运动以及大臂、小臂、挖斗配合挖掘装车等操作,操作台对面的大屏幕通过现场实时高清视频同步传递真实场景及全景视频效果。
3、爱立信和德国弗劳恩霍夫生产技术研究院(Fraunhofer IPT)共同合作研究新的方法来改进工业控制流程,实时检测生产制造过程中的缺陷。其中有一个应用领域就是叶盘的生产制造领域,叶盘是喷气式航空发动机中涡轮的重要组成部分,由轮盘和围绕轮盘边缘的众多叶片组成,叶盘制造是金属加工典型的应用。
       如果通过引入5G与物联网技术实现自动化后,返工率可以降低10%,就相当于减少了单位产品的加工时间。换算成机器成本的话,单叶盘成本可以降低3600欧元,全球叶盘的产量大概一年10万片,这就意味着,通过5G技术实现实时监控,一年可以节省3.6亿欧元的成本。



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