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类型中国信通院:5G应用创新发展白皮书——2022年第五届“绽放杯”5G应用征集大赛洞察(150页).pdf

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    中国信通院:5G应用创新发展白皮书2022年第五届“绽放杯”5G应用征集大赛洞察 5G应用创新发展白皮书2022 中国信通院” 第五届“绽放杯”5G应用征集大赛
    资源描述:

    1、5G 应用创新发展白皮书15G5G 应用创新发展白皮书应用创新发展白皮书2022022 2 年第年第五五届届“绽放杯绽放杯”5G5G 应用征集大赛洞察应用征集大赛洞察5G 应用创新发展白皮书2目录5G 融合应用发展现状.1第五届“绽放杯”5G 应用征集大赛项目洞察.5重点行业及新兴领域应用分析.105G 应用规模化发展思考与建议.1425G 应用创新发展白皮书5G 应用创新发展白皮书15G 融合应用发展现状1.11.1 全球发展驶入快车道,加速全球发展驶入快车道,加速 5G5G 应用落地应用落地5G 网络覆盖全球近三分之一人口网络覆盖全球近三分之一人口。全球主要国家积极推进 5G 网络建设,特

    2、别是我国的较早参与,极大促进全球 5G 发展,无论是网络覆盖还是用户发展,在同样时段内 5G 均快于 4G。截至 2022年 10 月底,全球已有 88 个国家/地区的 233 家1电信运营商宣称开始提供 5G 业务(含固定无线和移动服务),5G SA(独立组网)网络数达到 43 张。全球 5G 网络已覆盖 27.6%2的人口,欧洲、美洲、亚洲、大洋洲地区 41 个国家/地区 5G 网络人口覆盖率已超过 50%。预计到 2022 年底,5G 网络将覆盖全球三分之一的人口。来源:中国信通院图图 1-1 全球全球 5G 商用情况商用情况5G 技术技术产业产业供给能力随标准供给能力随标准演进演进不断

    3、不断升级升级。目前,5G 技术 R17 标准宣布冻结,向 R18 演进方向逐步明确。5G 逐步满足行业应用的业务承载需求,超低时延、超高可靠、上行增强、高精度定位等技术进一步提升网络的业务承载能力。6 月份,在 3GPP 全会第 96 次会议上,5G R17 标准宣布冻结,全球 5G 商用迈向新阶段。一方面,R17 标准优化了关键功能,完善现网应用。例如,支持移动状态下业务连续性,增强网络融合接入能力满足融合核心网演进。另一方面,提升关键指标性能,深化应用场景。例如,上行业务信道覆盖能力相比 R16 最大可提升 6 dB,室内工厂理想环境下的定位精度由 R16 的3m 提升至0.5m。为了进一

    4、步拓展 5G 的应用场景,R17 引入了“新终端”、“新网络”和“新功能”。作为 R17 标准的主要内容之一,RedCap(Reduced Capability)实现了面向智能可穿戴设备、工业无线传感器和视频监控等中高速物联场景的 5G 网络服务能力,进一步拓1数据来源:中国信通院。另据 GSMA 数据,全球已有 81 个国家的 234 家移动运营商发布了商用 5G 业务2数据来源:GSMA5G 应用创新发展白皮书2展了 5G 应用场景与解决方案。R18 标准计划将于 2023 年 12 月完成,逐步向提升增强宽带能力、提升精细化设计垂直行业应用供给能力、开发新业务场景等方向演进。各国积极推动

    5、各国积极推动 5G 应用应用落地落地。据中国信通院不完全统计,在全球范围内已经开展的 644 项行业应用试验或落地部署中,在工业互联网和文体活动的领域应用占比过半,在智慧交通、医疗健康(含养老)等领域的行业应用较为广泛。美国非常注重国家在 5G 技术领域的领先,电信运营商、设备厂商、工业企业等一起合作测试开发 5G 工业用例,探索 5G 促进工业制造业增长的路径。韩国政府从 2022 年开始向产业全面推广 5G 融合应用。一方面积极支持面向产业创新型应用及生活密切型应用的融合应用技术升级,另一方面进一步激活 5G 产业生态,支持 5G 融合应用向全球拓展。欧盟通过政策发布和项目部署,构建 5G

    6、 与垂直行业融合应用的清晰路径,在 7 个重点关注行业以及港口、农业、交通运输等多个垂直行业开展了广泛的 5G 行业应用试验。综合考虑应用覆盖行业、场景应用落地情况等,主要国家 5G 行业应用多处在起步阶段,示范项目众多,可大规模复制的成熟应用相对较少。来源:中国信通院图图 1-2 国外已开展国外已开展 5G 应用覆盖行业情况应用覆盖行业情况1.21.2 我国我国“扬帆扬帆”成效显著,推动成效显著,推动 5G5G 应用进入规模化关键期应用进入规模化关键期5G 应用扬帆一周年,重点行业形成推进合力。应用扬帆一周年,重点行业形成推进合力。工业和信息化部等 10 部门联合出台的5G 应用“扬帆”行动

    7、计划(2021-2023 年)印发已经一年,5G 应用发展主要指标提速明显。5G 基站密度达 15.7 个/万人(每万人拥有 5G 基站数),5G 用户渗透率达 30.3%。垂直领域跨部门联合发布政策文件进一步加强,工信部先后与卫健委、教育部、国家能源局联合印发了关于公布 5G+医疗健康应用试点项目的通知、关于组织开展“5G+智慧教育”应用试点项目申报工作的通知、关于征集5G 应用创新发展白皮书3能源领域 5G 应用优秀案例的通知,继续深化推进 5G 与各个领域的融合应用创新发展。我国我国 5G 网络高质量发展网络高质量发展,广度和深度持续提升广度和深度持续提升。截至 9 月底,我国 5G 基

    8、站总数达 222 万个,覆盖全国所有地级市、县城城区和 96%的乡镇镇区,建成全球技术最先进、规模最大的独立组网5G 网络。共建共享取得积极成效,异网漫游加快推进。截至 8 月份,中国电信和中国联通已共建共享 5G 基站 87 万个;累计节约投资超 2400 亿元;中国移动和中国广电已共建共享 700 MHz 5G基站超 40 万个,计划 2022 年底完成 48 万个基站建设目标。工信部顺利推动基础电信企业完成 5G异网漫游试点测试工作,为后续加快开展 5G 异网漫游现网试点奠定了良好基础。5G 行业虚拟专网覆盖了国民经济重点行业。截止到 2022 年 7 月底,国内基础电信企业建设的 5G

    9、 行业虚拟专网总数已超过 7900 个。5G 行业虚拟专网满足垂直企业数据本地化、网络监控自主化等个性化应用需求,为行业提供了稳定、可靠、安全的基础设施,形成电力、石化等行业网络部署模板。5G 虚拟专网服务提供商逐渐增多,推动专网应用发展。5G 用户规模持续增长用户规模持续增长,个人应用加速探索个人应用加速探索。截至 2022 年 9 月底,5G 移动电话用户达 5.1 亿户,比 2021 年末净增 1.55 亿户。5G 移动用户规模全球领先,为我国 5G 应用打下坚实的用户基础。根据中国信通院调研数据显示,九成受访者认同 5G 网络速率提升,对直播、社交、游戏以及线上会议、学习等应用体验有很

    10、大的改善,撬动流量消费快速增长。依托深厚的 5G 用户基础,基础电信企业围绕 5G 新通话、XR 等领域积极开拓 5G 个人应用,丰富 5G 个人套餐。中国移动联合终端厂商、设备商等企业共同推动新通话业务发展,同时推出 5G 消息、云游戏等多项特色业务,如咪咕发布 5G 云 VR、5G 云游戏创新应用等产品;中国电信将天翼云游戏、天翼云 VR 纳入 5G 会员权益,5G 用户可免费体验。借助强大的 5G 网络能力,互联网企业也开始探索超高清视频、XR 在日常生活中的全新应用模式,旨在进一步提升用户体验。我国行业应用我国行业应用全球领先全球领先,重点领域重点领域 5G 应用开始规模复制应用开始规

    11、模复制。我国行业应用在项目数量和应用领域上全球领先。工业互联网、智慧矿山、智慧医疗、智慧港口等行业已进入快速发展阶段,文旅、物流、教育等行业正在探寻行业用户需求,明确应用场景,开发产品并形成解决方案。智慧城市和融合媒体等行业需求正在逐步清晰。金融、水利等行业正在积极进行技术验证。根据中国信通院对5G 行业应用发展的问卷调研显示,八成行业单位认为 5G 应用能提质降本增效,提升安全可靠性。5G 成为支撑行业转型升级的重要驱动力,助力企业在提质增效、节约成本、提升安全可靠性、节能减排等方面实现突破。1.31.3 行业需求进一步明确,加速行业需求进一步明确,加速 5G5G 应用产业及生态成熟应用产业

    12、及生态成熟5G 行业终端类型日渐丰富行业终端类型日渐丰富,逐步满足企业定制化需求逐步满足企业定制化需求。一是 5G 通用终端数量和类型不断丰富。5G 应用创新发展白皮书4截至 2022 年 9 月底,全球共发布 5G 终端模组 1579 款;同时,5G 行业模组分级分类策略、精简化5G 芯片等技术有效降低了行业 5G 终端的整体成本,国内行业 5G 通用模组的价格下降到 400 元。二是 5G 行业定制化终端逐渐涌现。为了满足行业需求,5G 行业终端融合定位、授时等技术成为定制化产品,如 5G 电力配电自动化设备、矿山 5G 防爆终端、石化 5G 防爆终端等,有效保证了 5G应用的稳定和高效。

    13、三是 5G 技术提升传统装备的智能化水平。5G 模组、网关等产品不断与煤矿掘进机、港口岸桥吊等行业装备融合,使其利用 5G 网络实现了远程控制。5G 应用解决方案日渐成熟应用解决方案日渐成熟,逐步深入重点领域核心环节逐步深入重点领域核心环节。在工业领域,已形成 5G+机器视觉、5G+远程辅助等 40 余个应用场景的解决方案。在采矿领域,5G+远程掘进、5G+智能综采、5G+井下设备远程操控、5G+无人矿卡等十多种解决方案已经实现试点或商用。在电力领域,初步形成 5G+配网差动保护、5G+精准负荷控制、5G+机器人巡检等配用电环节解决方案。在港口领域,5G+远程控制龙门吊、5G+无人集卡等应用解

    14、决方案逐渐成熟。在医疗领域,5G+急救车、5G+远程会诊、5G+远程院后康复治疗等解决方案实现探索与部署。5G 融合应用生态形成合力,创新支撑体系初步构建。融合应用生态形成合力,创新支撑体系初步构建。在标准化组织层面,中国通信标准化协会等标准化组织或联盟已研究制定 87 项 5G 应用标准,工业、医疗等先导垂直行业组织也已启动5G 融合行业标准研究,港口、矿山、能源、物流等行业的融合标准也在积极推进中。在行业协会层面,在工信部指导下成立的 5G 应用产业方阵,推动 5G 与各行业融合应用。中国煤炭工业协会、中国钢铁工业协会等垂直行业协会也开始推进 5G 应用。在创新中心层面,基础电信企业、制造

    15、企业、互联网企业、应用开发企业、高等院校、科研院所等单位牵头成立 5G 创新中心,开展面向应用创新的技术和产业服务,打造面向 5G 应用创新的共性技术平台。2020 年到 2022 年,5G 应用产业方阵分三批共评定创新中心 32 家。在应用解决方案提供商方面,基础电信企业、互联网企业、行业集成商、行业企业等发挥各自优势构建自身 5G 应用解决方案供给能力。根据 5G 应用产业方阵 5G 应用解决方案供应商征集活动统计,面向制造业、能源等十余个领域已形成近 200 家的 5G应用解决方案供应商。1.41.4 绽放杯示范作用凸显,激发产业链各环节参与热情绽放杯示范作用凸显,激发产业链各环节参与热

    16、情自 2018 年起,“绽放杯”5G 应用征集大赛已连续举办过四届,选拔出了一批批创新能力突出、应用效果优秀、市场前景可观的项目,在推动 5G 应用创新、加速 5G 与各行业融合等方面发挥了重要作用,已成为我国信息通信领域的品牌活动,在行业内产生了显著的影响。获奖项目可规模复制能力较强,标杆示范作用显著。通过对第一届至第四届大赛全国赛中获得一、二、三等奖的 261 个项目进行跟踪分析发现,超 3/4 获奖项目已实现复制推广。依托获奖项目5G 应用创新发展白皮书5实现复制并落地的项目数量3总计达到 1065 个,平均每个获奖项目推广数量超过 4 个,发挥了较强的标杆示范作用。此外,大赛促进行业企

    17、业积极参与 5G 应用探索,5G 应用产业生态日渐繁荣。大赛举办以来,应用案例持续丰富,参赛项目数量从第一届的 334 个增长到第四届的 12281 个,参与主体显著扩展,参赛单位数量近 7000 家,涉及基础电信企业、解决方案提供商、行业应用企业、科研院所、通信设备企业等多类主体。由行业应用企业牵头的参赛项目数量从第二届的 200 个增长至第四届 3000余个,行业对 5G 应用的关注度和认可度日益提升。第五届“绽放杯”5G 应用征集大赛项目洞察2022 年第五届“绽放杯”5G 应用征集大赛(以下简称第五届“绽放杯”大赛)以“5G 赋能数字化,扬帆助力新征程”为主题,聚焦行业数字化转型升级、

    18、个人应用创新发展、社会数字化公共服务能力提升等重点方向,选拔出了一批创新能力突出、应用效果优秀、市场前景可观的项目,以规模化应用推动 5G 在全面建设社会主义现代化国家新征程上发挥更大作用。本届大赛设置了 14 个区域赛道和近 30 个专题赛道。专题赛道围绕行业转型升级、个人应用加速、社会数字服务、产业生态培育四大主题。区域赛道突出各地区 5G 应用特色及其产业价值。同时,本届大赛还设立了国际专题邀请赛,通过征集海外 5G 应用优秀案例,促进 5G 应用国际交流。本届大赛共收到来自全国 32 个省/自治区/直辖市和香港特别行政区的 9000 余家企业、科研院所、行业协会、政府机构等单位参与申报

    19、的 28560 个项目。本届大赛继续发挥汇聚引领作用,孵化5G 创新案例,做到探索一批、成熟一批、推广一批,加速构建 5G 应用的产业生态,形成上下游深度互联和企业间协同合作的“团体赛”。来源:中国信通院,历年绽放杯所有参赛项目数据图图 2-1 2018-2022“绽放杯绽放杯”大赛参赛企业和项目数量大赛参赛企业和项目数量3复制并落地的项目数量是指基于本项目 5G 应用场景解决方案,在其他项目中实现复制并落地部署的项目总和。5G 应用创新发展白皮书62.12.1 项目数量成倍增长,各地应用项目数量成倍增长,各地应用“千帆竞航千帆竞航”本届大赛共收到来自全国 32 个省/直辖市/自治区/特别行政

    20、区的项目 28560 个,参赛项目数量较 2021 年增长一倍多,5G 应用深度广度大幅提升。通过对本届绽放杯各赛道获得一、二、三等奖的 1900 余个项目进行分析发现,获奖项目来源集中在广东、北京、山东、浙江、河南、江苏和四川,七个省份的获奖项目数量约占全部获奖项目的 60%。来源:中国信通院,本届绽放杯各赛道一、二、三等奖项目图图 2-2 第五届第五届“绽放杯绽放杯”大赛各赛道获奖项目来源分布(大赛各赛道获奖项目来源分布(Top 10)总体来看,我国东部地区经济发达,5G 发展基础较好、地方政府和企业高度重视、大众创新创业热情较高,获奖项目数量较多。值得关注的是,位于西部地区的新疆、西藏、

    21、宁夏、甘肃等省份(自治区)也涌现出了一批优秀的 5G 应用项目。未来,5G 将带动更多地区的经济发展,造福人民、服务社会。2.22.2 应用发展纵深推进,与民生领域结合更加紧密应用发展纵深推进,与民生领域结合更加紧密在第五届“绽放杯”大赛所有参赛项目中,智慧城市、工业互联网、信息消费、公共安全、智慧园区、文化旅游领域的参赛项目数量位居前六位。5G 应用创新发展白皮书7来源:中国信通院,本届绽放杯所有参赛项目图图 2-3 第五届第五届“绽放杯绽放杯”大赛参赛项目行业领域占比大赛参赛项目行业领域占比随着经济社会的发展,人们对数字化民生服务产品、个性化数字服务提出了更高、更迫切的需求。如何用 5G

    22、改善民生,提升人民的获得感、幸福感、安全感,成为 5G 发展中一个重要命题。相比 2021 年,5G 技术与民生服务领域的结合愈发紧密。智慧城市、信息消费、公共安全、文化旅游领域应用数量大幅增加。智慧城市成为今年的热点领域。2.32.3 成熟度进一步提升,近成熟度进一步提升,近 40004000 个项目进入可复制阶段个项目进入可复制阶段我国 5G 应用历经 4 年多的发展,在部分行业已经开始复制推广。通过对近五年所有参赛项目的横向分析来看,各领域 5G 应用落地成效较为明显,今年已实现“商业落地”和“解决方案可复制”的项目数量占比超过了 56%,比去年提升了超 7 个百分点。同时,今年近 40

    23、00 个项目实现了“解决方案可复制”,与去年的 1874 个可复制项目相比增长了 113%,增长势头迅猛。目前我国 5G 应用规模化发展成效显著,5G 应用场景和适配问题已得到有效解决,下一步需持续推动 5G 与行业系统融合、提升 5G 供给能力同时控制成本、构建 5G 应用在大中小型企业的规模化扩散模式、构建 5G 应用规模化监管体系,促进 5G 应用向全面规模化发展阶段迈进。5G 应用创新发展白皮书8来源:中国信通院,本届绽放杯所有参赛项目图图 2-4 2018-2022“绽放杯绽放杯”大赛项目成熟度对比大赛项目成熟度对比通过分析发现,信息消费、智慧城市、工业互联网三个领域解决方案可复制的

    24、参赛项目数量占所有已实现解决方案可复制项目的比例超过 62%,是当前阶段可规模复制的先锋领域。2.42.4 技术能力不断提升,成为数字信息基础设施的创新引擎技术能力不断提升,成为数字信息基础设施的创新引擎5G 商用三年多以来,技术能力显著提升。通过对大赛参赛项目所应用的技术进行统计发现,今年的参赛项目中基于 5G 与虚拟专网、定位、授时和 5G TSN、5G LAN 等技术的参赛项目数量与往年相比有较大提升。值得注意的是,今年大赛中有超过 62%的参赛项目采用了 5G 行业虚拟专网。随着工业 4.0 时代的到来,工业自动化与智能化不断推进,行业对于低时延、高可靠通信技术的需求将不断增加,将孵化

    25、出更多基于 5G 虚拟专网技术的新应用,进而继续推动 5G 技术能力的提升。同时,5G 加速与人工智能、云计算、边缘计算、大数据等新技术协同创新,加速与 IT、CT 的深度融合。来源:中国信通院,本届绽放杯所有参赛项目图图 2-5 第五届第五届“绽放杯绽放杯”大赛项目关键技术分析大赛项目关键技术分析5G 应用创新发展白皮书92.52.5 行业终端日益丰富,与行业需求适配度大幅提升行业终端日益丰富,与行业需求适配度大幅提升2022 年,随着 5G 与行业融合发展的需求逐步明确,基于 5G 的行业特色终端创新继续加速,5G 行业终端类型更为丰富。按照功能可大致归类为采集传输类终端、控制执行类终端和

    26、视频类终端三大类。随着行业需求的逐步明确,基于 5G 的行业特色终端创新继续加速,5G 行业终端类型更为丰富。今年采用 5G CPE 接入 5G 网络的参赛项目占比为 41.83%,相比去年下降了 8.48%。本届项目中出现了针对行业需求进行深度优化和剪裁的定制化模组,未来将有更多基于 R17 标准的针对低功耗、低成本、大连接和广覆盖应用场景进行适配的模组面向市场。来源:中国信通院,本届绽放杯所有参赛项目图图 2-6 第五届第五届“绽放杯绽放杯”大赛参赛项目应用终端类型分析(采集传输类)大赛参赛项目应用终端类型分析(采集传输类)来源:中国信通院,本届绽放杯所有参赛项目图图 2-7 第五届第五届

    27、“绽放杯绽放杯”大赛参赛项目应用终端类型分析(控制执行类)大赛参赛项目应用终端类型分析(控制执行类)此外,基于 5G 的新型视频类终端的应用也越来越广泛。超过 87%的项目使用了 AR/VR/MR 终端,应用领域集中在信息消费(包括商业、娱乐等)、融合媒体和工业互联网。41%的项目使用了5G 应用创新发展白皮书10基于 5G 的摄像机/摄像头,主要应用领域包括信息消费、融合媒体、农业和工业互联网。来源:中国信通院,本届绽放杯所有参赛项目图图 2-8 第五届第五届“绽放杯绽放杯”大赛参赛项目应用终端类型分析(视频类)大赛参赛项目应用终端类型分析(视频类)2.62.6 产业生态逐渐繁荣,解决方案提

    28、供商参与度持续提升产业生态逐渐繁荣,解决方案提供商参与度持续提升从今年参赛项目的申报主体上看,基础电信企业仍然是推动 5G 应用发展的主力军,参赛项目占比达到 61%,相比去年有所下降。扬帆行动计划发布后,各地加快 5G 应用领域创新型企业培育工作,今年解决方案提供商的参与度继续提升,参赛项目占比达到 25%,再创新高。来源:中国信通院,本届绽放杯所有参赛项目图图 2-9 第五届第五届“绽放杯绽放杯”大赛参赛项目主体类型分布大赛参赛项目主体类型分布重点行业及新兴领域应用分析5G 应用“扬帆”行动计划(20212023 年)的发布为推进 5G 应用画下了路线图,对于统筹推进 5G 应用发展,培育

    29、壮大经济社会发展新动能、塑造高质量发展新优势具有重要意义。行动计划发布一周年后,各行业领域 5G 应用发展均取得一定突破。今年的白皮书中,我们选取了发展成效较好的 8 个领域以及今年大赛中涌现出的 3 个新兴领域进行分析,希望借此继续拓展 5G 应用5G 应用创新发展白皮书11深度广度,促进全面实现 5G 应用规模化发展。3.13.15G+5G+工业互联网工业互联网工业互联网门类众多,今年的白皮书中我们选取了智慧工厂、智慧钢铁、装备制造、服装制造、汽车制造五个子领域进行分析。总体来看,智慧工厂承载工业各子领域的共性需求,共性应用场景包括工业数据采集、远程运维、远程控制、视频+AI 安防、云化

    30、AGV、AR 远程协作等。其他子领域基于行业特性产生个性化需求,打造不同行业个性化解决方案。5G 将逐步深入各领域生产制造核心环节。3.1.1 5G+智慧工厂智慧工厂1.智慧工厂数字化转型趋势分析智慧工厂数字化转型趋势分析为了推动更多的行业和企业参与智慧工厂建设,并发挥 5G 在智慧工厂建设中的巨大赋能作用,党和国家陆续出台政策,支持和推动 5G 与工业互联网融合发展。2021 年 7 月,工信部等十部门印发5G 应用“扬帆”行动计划(2021-2023 年)提出:推进 5G 模组与 AR/VR、远程操控设备、机器视觉、AGV 等工业终端的深度融合。推动 5G 应用从生产辅助环节向生产核心环节

    31、逐步渗透;2021年 11 月,国务院印发为“专精特新”中小企业办实事清单,加大中小企业数字化转型和智能化改造支持力度,鼓励运用 5G、人工智能、工业互联网等新一代信息技术,优化工艺流程与装备技术,通过“智改数转”提升管理水平,在创新发展方面持续发挥示范带动作用。2022 年 9 月 4 日,工业和信息化部正式发布5G 全连接工厂建设指南(工信厅信管202223 号),目标是启动万家 5G 全连接工厂建设,建成 1000 个特色鲜明的工厂,打造 100 个标杆工厂,并启动 5G 全连接工厂种子项目库建设工作。自工信部组织实施“5G+工业互联网”512 工程以来,在网络、应用、产业方面取得积极进

    32、展。网络方面,工业企业与基础电信企业积极合作,利用 5G 等技术改造企业内网,建设“5G+工业互联网”虚拟专网近 800 个、混合专网近 2000 个。应用方面,“5G+工业互联网”已深入到工业设计、制造、管理、服务等各环节,助力工业企业提质增效。“5G+工业互联网”建设项目超过 3100 个,企业实践日益活跃。产业方面,芯片、模组、通用网关等产品设备的研发和产业化进程不断推进,5G模组供给稳步提升、成本持续下降,价格相比于 5G 商用初期下降 80%左右,为 5G 规模化应用奠定基础。随着 5G 在工业企业落地实践的不断深入,基础电信企业、设备商、行业解决方案供应商正加速磨合,深入理解工业企

    33、业的痛点和需求,不断挖掘、摸索产生相应的解决方案,推动工业 5G 信5G 应用创新发展白皮书12息化升级,促进 5G 网络、终端、应用、商业走向成熟。2.5G 重点重点场景与价值分析场景与价值分析5G 在智慧工厂中的应用探索成效已经初步显现。5G+智慧工厂融合促进通用型应用发展。通用型应用主要包括 5G 与工业 VR/AR、超高清视频、无人机、机器人等领域的结合。国内已取得的示范性应用成果包括信息监测、视频回传类业务(如工业 VR/AR 巡检、无人机巡检、机器人巡检、超高清视频监控等)和物流类业务(如采用 AGV 完成的物料配送、仓储物流业务等)。典型 5G+智慧工厂的应用场景有柔性生产制造、

    34、AI 机器视觉、远程运维、远程控制、AI 视觉安防、云化 AGV、AR 远程协作、数字孪生等。(1)柔性生产制造)柔性生产制造小批量多品种离散型制造企业面临三大矛盾:资产综合有效利用不高,产能不平衡;自动化投资回报率低,产线常需变更操作,传统模式存在产线浪费,而自动化投资过大亦导致较低的回报率;专线专用模式下高空间占用和扩产同样存在矛盾。通过基于 5G+开放自动化系统的柔性生产模式(5G+积木式柔性生产单元、5G+开放控制系统、5G+MEC+PLC 自动化),可以解决传统的生产布局模式,根据不同的生产需要,动态组合产线。(2)AI 机器视觉机器视觉5G 机器视觉质检,将 5G 技术与机器视觉技

    35、术相结合,实现机器视觉终端与云端系统对接,并利用 5G 网络大连接(mMTC)和高速率(eMBB)的特点,将高清图像实时回传至质检平台,经过图像识别后进行控制指令快速下发,实现视觉质检远程运维与数据不出厂,并能进行全天候无死角的检测。5G 机器视觉质检在制造流程的应用,能够大幅提高生产线上各环节原料及成品质量检测效率,降低质检成本。(3)远程运维)远程运维5G 时代,万物互联可同步感知虚拟世界和现实世界,利用 VR/AR 使得体验不再受时间和空间的限制,实现“永远在场”,提升设备装配效率,同时还可以突破空间限制,实现远程专家和一线运维人员同时在现场;(4)远程控制)远程控制机床 PLC 远控是

    36、远程控制的主要应用场景之一,其操作业务对通信连接有低时延、大带宽、高可靠性的严苛要求,并且作业环境复杂多变。5G 以其大带宽、低时延特性实现设备远程操控,5G 应用创新发展白皮书13不但能改善操作人员的工作环境,还能有效保障操作人员安全,助力企业生产的降本增效,从而突破传统方式的局限性,极大地提升自动化车间的运营效率,为改造提升传统制造注入新动力。(5)AI 视觉安防视觉安防视觉智能安防是实现智慧工厂安全生产、安全管理的重要手段,结合 5G、人工智能等技术,能够实现视频监控智能化,提升智慧工厂安全管理水平。针对智慧工厂车间等行业场景,利用 5G 视频安防监控终端采集高清视频,并基于 AI 视频

    37、结构化分析技术进行视频分析处理,打造工业视觉安防系统,实现生产安全行为分析应用,具体包括工人穿戴检测、危险行为及区域入侵检测、环境及物体识别等。(6)云化)云化 AGV5G 云化 AGV 场景主要面向厂内的物流调度环节,尤其是针对企业对更低的硬件成本、更灵活的场内外 AGV 调度方案、更可靠的 AGV 传输网络有需求的离散制造企业。5GAGV 改变原有 AGV的 4G 或 WiFi 通讯方式,通过集成 5G 通信模块,可以与 5G 网络直接通信,同时具备扩展能力,便于二次开发。AGV 小车通过视觉、雷达、无线等多种技术进行融合定位和障碍物判断,经低时延 5G 网络上传位置和运动信息,实现 AG

    38、V 在接收任务后或远程控制中执行现场物流运输作业并自动避障,提升产线自动化水平。(7)AR 远程协作远程协作AR 远程协作是基于 AR 技术的高清音视频通讯工具,适用于各行业领域下的远程专家指导场景,即:技术专家通过画面标注、语音指导、共享白板等方式,辅助现场人员完成相应工作。通过5G 传输网络,能够实现实时、高速、可靠的数据传输,保证生产数据安全。(8)数字孪生)数字孪生将实物完美再现,超低反馈时延,在 5G 通信下,数据从发送到接收所需的时间最短不足 1 毫秒,几乎没有延迟,使电脑上构建的数字孪生始终保持在最新状态。即使生产线上出现问题,工人也能立即掌握现场情况并解决问题。数字孪生获得的仿

    39、真结果可以当即反馈给真实机器人案例:5G+智慧工厂实践应用河北某光伏企业是一家专注绿色能源的高新技术企业,涵盖光伏组件、光伏电站、光伏支架、储能、氢能五大事业板块,致力于系统化的为全球客户提供更具价值的绿色能源解决方案。目前在太阳能光伏组件生产领域,全球总产能 8GW,位列中国光伏企业产能十强,为5G 应用创新发展白皮书14进一步提升生产效率,实现光伏组件生产的降本提质增效,该企业启动 5G 智慧工厂建设,紧跟 5G 新技术的应用,在智慧工厂领域与 5G 紧密结合,围绕 5G+大规模数采,5G+AI 质检两大场景,充分利用 5G 大带宽、低延时、大连接的特性,助力其数字化转型。将 5G 与以下

    40、技术集成:基于自动化技术和信息化技术,建立数据自动采集模式,结合产品、计划、质量、物料、工艺等数据,实现工业大数据应用,解决数据散落于各节点的游离状态,消除信息孤岛,并作为实现人机互联、机机互联、机物互联的必要基础。基于图像处理 AI 技术,通过与 EL 设备的互联互通,达到自动识别不良缺陷,提高质检效率与稳定性目标。打造中控室,实现实时计划达成、实时质量状态、实时物料监控、实时设备状态、实时现场监控的多维度全方位式立体监控,达到生产异常捕捉、生产决策快速响应的目标。实时现场监控集成,为实景监控、远程诊断、在线指挥提供必要条件。(1)设备数据采集及工艺关联对工厂关键的生产设备深入调查分析,确定

    41、设备数据接口以及是否需要添加采集配件;在设备侧加装 5G 数采网关,通过 5G 专网及 MQTT 协议将设备产量、节拍、告警、核心工艺参数等数据发送到 IOT 平台;完成设备关键工艺参数监控和报警;完成设备工艺参数和产品绑定,实现产品生产工艺的追溯。完成工厂的可视化呈现,呈现产能、良率、设备实况、节拍等客户关心数据。图图 3-1 智慧工厂智慧工厂 5G+数据采集数据采集5G 应用创新发展白皮书15(2)5G+AI 质检及产线联动基于设备技改的逐步投入,完成 AI 质检系统与设备的关联;基于过程工艺和生产的完全标准,完成全过程工艺与系统的关联;利用 5G+AI 技术,通过自研深度学习算法,对串焊

    42、 EL、层前 EL、终检 EL 图像进行监督学习,贴合海泰新能 12 大缺陷类型,对虚焊、叉状隐裂、断栅、黑芯片、失效、混挡、过焊、破片、异物、划伤、污染等不良类别进行自动化 AI 判定,并与自动化流水线进行接口对接,形成判定后自动物流流转,并形成完整的质量管控闭环;推进质量数据线上分析等数据整合,实现数据化全过程管理。图图 3-2 5G+AI 视觉质检视觉质检3.5G+智慧工厂创新融合发展分析智慧工厂创新融合发展分析5G 与智慧工厂结合,构建安全、高质量、低成本的网络。行业客户通过部署专网,可以让“企业私有数据”内部流通,又能放行普通数据与公网互通,不影响与公网的信息互联。5G 深入工厂,不

    43、仅能帮助行业客户实现远程控制、视频采集、智能分析、设备管理等功能,还能满足数据不出专网区域的需求,最终达到降本增效的目的。部署方式上,主要采用了三种建设模式:与 5G 公网完全共享、与 5G 公网部分共享、独立部署。5G 公网完全共享模式无线和频率与大网共享,采用 DNN/QoS 优先调度或核心网切片实现高带宽需求。5G 应用创新发展白皮书16 5G 公网部分共享模式在完全共享的基础上,将用户面设备 UPF 或 SMF+UPF 部署在企业园区内部,保证数据不出场。独立部署模式无线频谱或基站设备专用,或核心网物理专用,提供高安全隔离及定制化能力。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议5G 赋能

    44、的智慧工厂是一个完整的体系。为更好地推动 5G+智慧工厂规模化发展,加强 5G+智慧工厂建设的路径和能力的探索,我们要充分发挥各生产要素的效能,充分探索工厂运营各个环节的潜能,最大化地发挥“智慧”的作用。5G+智慧工厂的具体推进建议如下:一是聚焦一是聚焦 5G+智慧工厂的顶层设计智慧工厂的顶层设计。5G+智慧工厂的设计要从全局出发,单独地解决某个痛点,并不能发挥其最大作用。通过智能制造能力成熟度(CMMM)评估,帮助企业在发展过程中找出自身的不足,确定提高智能制造能力的方向,再根据智慧工厂运营管理的五个维度:制造资源控制、现场运行监管、物流过程管控、生产执行跟踪、质量工作监管,详细规划 5G+

    45、智慧工厂建设方案。图图 3-3 5G+智慧工厂运营的五维度智慧工厂运营的五维度二是整合土地二是整合土地、资金资金、技术技术、设备设备、人才等生产要素人才等生产要素、组织要素的合力组织要素的合力。充分利用劳动力、土地及资源环境,引导生产要素向先进生产力聚集,优化产业链、供应链布局,增强工厂运营的核心技术,充分整合劳动力、技术、土地、资本、数据等生产要素。三是促进终端设施与三是促进终端设施与 5G 工业模组、网关的联网。工业模组、网关的联网。针对设备品类繁多、专业性强,通讯标准、协议、接口各不相同带来的设备互联、数据采集难的问题,通过 5G 工业模组和 5G 专网、5G 融合组网,降低终端互联的成

    46、本,实现产线设备、工业机器人、检测仪器、工业传感器、智能仪表、PDA等设备的联网。四是发挥数据作为生产运营核心要素的作用四是发挥数据作为生产运营核心要素的作用,搭建搭建“智慧智慧”中心中心,以数据驱动生产以数据驱动生产。充分利用工5G 应用创新发展白皮书17厂运营各个环节的数据,通过高效的数据分析与利用,实现:智慧计划调度。科学计划,智能调度;智慧管控干预。过程管控,自主干预;智慧分析决策。自学习,自决策;智慧处置优化。异常处理,自主调优;智慧运营管理。以数据驱动“人机料法环”的管理。五是推动生产过程生产管理、设备管理、工艺质量管理、仓储物流管理等单点智能。五是推动生产过程生产管理、设备管理、

    47、工艺质量管理、仓储物流管理等单点智能。以“从单点智能走向整体智慧,立足生产、物流等各领域各场景的智能化应用探索”为建设思路,逐步形成可开放共享、可复用的智慧工厂解决方案。六是推动六是推动“全面感知全面感知、融合协同融合协同、自主管控自主管控”的整体智慧的整体智慧。全面感知层面,采集“人机料法环”生产全要素数据和业务数据,实现全过程透明、主动感知变化和要求;融合协同层面,打通各系统,促进多系统的有机融合,建立供应链一体化协同体系,建立人机协同机制;自主管控层面,整合异构多源数据,进行数据深度分析与挖掘,以数据驱动生产各环节科学决策、自主管控。七是搭建七是搭建 5G+工业互联网虚拟专网工业互联网虚

    48、拟专网,推进推进 5G 全连接工厂建设全连接工厂建设。运用不同的 5G+融合创新应用,通过 5G+云+AI 能力,构建可灵活部署、泛在接入、智能分析的全云化、数字化工厂,充分发挥 5G技术为智能制造带来巨大动能,推进 5G 与智能网联 AGV、超高清视频、云端 AI 识别、机器视觉+工艺联动的融合。3.1.2 5G+智慧钢铁智慧钢铁1.钢铁钢铁行业数字化转型趋势分析行业数字化转型趋势分析当前我国钢铁工业数字化转型成效初显当前我国钢铁工业数字化转型成效初显,已成为离智能化最近的行业已成为离智能化最近的行业。工业互联网的蓬勃发展、5G 应用“扬帆”行动计划的发布,给钢铁行业制造体系带来了数字化、网

    49、络化和智能化赋能与升级,宝钢等先进企业的水平已跻身国际前列,向智能化发展;大型企业基本完成了网络化数字化建设,5G 应用从生产辅助场景应用向主工序场景应用发展,从企业内部辐射到上下游产业链。据中钢协统计,目前国内已有约 80%的钢铁企业在推进智能制造。数字化智能制造 1.0数字化网络化智能化智能制造 3.0数字化网络化智能制造 2.0图图 3-4 钢铁行业发展趋势钢铁行业发展趋势5G 应用创新发展白皮书18从政策环境来看从政策环境来看,钢铁行业当前主要面临智能制造钢铁行业当前主要面临智能制造、节能降碳两方面要求节能降碳两方面要求。一方面,政府大力支持开展智能制造行动计划,积极推进 5G、工业互

    50、联网、人工智能、商用密码、数字孪生等技术在钢铁行业的应用;另一方面,对行业的双碳和环保要求更趋严格,2021 年至今,相关部委先后发布“十四五”原材料工业发展规划、关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见,促使国内企业投入资金和技术,以应对环保和双碳的政策要求。表表 3-1 钢铁行业相关政策钢铁行业相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2021“十四五”智能制造发展规划工业和信息化部、国家发展改革委等八部门1)建设智能制造示范工厂,开展场景、车间、工厂、供应链等多层级的应用示范,培育推广智能化设计、网络协同制造、大规模个性化定制、共享制造、智能运维服务等新模式;2)大力发

    51、展智能制造装备。“十四五”原材料工业发展规划工信部、科技部、自然资源部1)在原材料领域建设 100 个以上智能制造示范工厂,10 家以上重点行业工业互联网平台;2)围绕智能工厂参考架构、数据交换技术规范、数据采集规范等,制定一批智能制造标准;3)加快探索原材料工业与“5G+工业互联网”融合发展,打造更多典型应用场景,提质降本增效;4)制定“工业互联网+重点行业”行动方案,打造具有原材料行业特色的工业互联网平台。国家智能制造标准体系建设指南(2021版)工业和信息化部、国家标准委围绕智能工厂建设,制定工厂设计与数字化交付、数字孪生模型等规范标准2022关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见工信部、

    52、国家发展改革委、生态环境部1)鼓励行业龙头企业实施兼并重组,打造若干世界一流超大型钢铁企业2)到 2025 年,钢铁行业关键工序数控化率达到80%左右,生产设备数字化率达到55%,打造 30 家以上智能工厂;3)大力发展智能制造,开展钢铁行业智能制造行动计划,推进 5G、工业互联网、人工智能、商用密码、数字孪生等技术在钢铁行业的应用;4)确保 2030 年前碳达峰。工业互联网专项工作组 2022 年工作计划工信部制定钢铁行业工业互联网应用标准5G 应用创新发展白皮书19钢铁行业钢铁行业 5G+工业互联网标杆效应初显工业互联网标杆效应初显,引领行业发展引领行业发展。近三年来,钢铁企业根据国家政策

    53、要求和企业自身转型升级需求,积极推进“5G+工业互联网”以及智能装备、大数据、人工智能、数字孪生、移动物联等新技术在设计研发、生产运行、质量控制、能源管控等场景的融合创新应用,有效提升了企业全流程各工序的数字化、智能化程度;推广了在环境恶劣、安全风险大、操作重复性高的岗位采用远程操控、机器换人、机器视觉等技术。提质、增效、降本、绿色、安全发展成效初显,一批数字化车间、智能工厂和“5G+工业互联网”示范标杆不断涌现,宝武、沙钢、南钢等企业建立了“黑灯工厂”和智能车间,已实现 24 小时无人化少人化运转,新冠疫情期间,复产复工和生产效率明显高于其他企业。5G 在钢铁行业的应用案例和技术逐步成熟,5

    54、G 典型应用场景逐步明确,5G+设备预测性维护、5G+天车远控、5G+自动转钢、5G+质量检测等创新应用多点开花。5G 与钢铁行业结合,将有力推动技术应用和商业服务模式创新,实现国际领先的智能制造。与钢铁行业结合,将有力推动技术应用和商业服务模式创新,实现国际领先的智能制造。当前我国钢铁产业的整体装备水平和国外差距不大,甚至一些企业的装备要优于国外企业,而在产品质量和生产效率上处于相对落后的位置,主要原因是智能制造软实力不足。5G+新技术融入设计、生产、管理、服务等各个环节,将大幅提升设备数据采集、无人操控、工业视觉、数字孪生等技术应用能力,助力钢企实现智能制造、智慧运营和绿色发展。在智能制造

    55、领域,5G+工业互联网平台实现全生产要素的连接,对工艺流程进行再造和优化,有效提高生产效率和产品质量,并从更深层次打通决策分析与现场控制系统,实现实时数据采集与决策控制的有机融合,极大提升装备和业务的智能性,进一步赋能无人化、少人化与安全生产。在智慧运营领域,实现对企业运营过程中涉及的“人、机、料、法、环”等要素的连接和管控,提升企业综合运营效率和供应链上下游的产品服务体验。在绿色发展领域,实时采集各生产环节的能源消耗和污染物排放数据,针对问题环节进行工艺优化或设备升级,降低能耗成本和环保成本,实现清洁低碳的绿色生产。当前 5G+钢铁应用已经具备良好的发展基础,正在向从“1”到“N”的规模复制

    56、演进,需要进一步推动 5G 赋能产业的深度融合,以需求为导向,加强产业合作升级,打造智慧、安全、绿色的未来工厂,推动中国钢铁行业“从大变强”,迈向世界一流钢铁强国。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析5G+工业互联网打造智能制造,已经成为制造行业发展的必然趋势。5G 在钢铁行业的重点创新场景包括设备点检与监测、天车/加渣远程控制、无人天车、AI 质检、自动转钢、环保排放及能耗监测等,主要涉及 5G+生产运营数据采集、5G+云化 PLC 远程控制、5G+机器视觉质检、5G+高清视频回传等 5G 应用类型。当前阶段钢铁行业的重点创新场景如下:5G 应用创新发展白皮书20(1)天车)天车/

    57、加渣机械臂远程控制加渣机械臂远程控制天车远程控制系统一般由操控椅、5G 网络和天车三部分组成。对车端进行智能化改造,包括打通 PLC 和 5G 网络链路,并通过 5G 专线与控制端进行连接;配置视频摄像头进行操作相关全景和局部高清视频监控,利用 5G 网络的超低时延的特点以满足指令的实时下发,实现天车远程操控要求。加渣机械臂远控系统的实现原理与天车远控系统类似。自动加渣机械臂由 PLC 控制器、摄像头和 5G 网络三部分组成,加渣机械臂和控制系统通过 5G 网络互通,通过 5G 手机实现远程一键启动,自动运行,降低工人在高温锅炉旁作业风险,同时机械臂能均匀喷洒到炼钢锅炉,提升产品质量。(2)智

    58、慧天车无人控制)智慧天车无人控制相对天车远控,行业领先的钢铁公司也在进行自动化程度更高的全无人天车方案的生产现场落地。无人天车由于对接了 WMS 库存管理系统以及企业 IT 系统,并且通过更丰富的传感器实现了对现场作业的高度自动化控制,作业效率更高、作业数据更准确,在大型钢铁生产企业强调效率的吊装场景,有更迫切的应用需求。无人天车系统由采集器、5G 网络与 PLC 控制器三部分组成。通过扫描仪采集水平方向与垂直方向信息、测距仪采集距离信息,获取周边物料、坑料、车辆、车斗高度及装卸位置信息和画面,实时将数据传输至 MEC 端进行数据处理,建立现场三维数据模型,同时构建 AI 智能算法构建动作指令

    59、集,下发给天车执行,从而实现天车无人化自主生产。(3)AI 钢表钢表质检质检钢材在制造运输过程中可能有压痕、孔洞等问题,长期暴露于空气中也会存在锈斑等问题。钢表检测即通过摄像头高清视频回传,结合机器视觉算法,自动识别、检测钢材表面存在的问题,能够大幅提升钢材表面质检效率,保障钢材产品质量,降低表面质量检测人员工作强度。智能表检系统及算法部署在边缘云服务器上,实现图像数据实时处理(自动缺陷检测和分级分类等)和资源共享;缺陷样本上传到云端训练,减少本地训练算力成本。云端训练生成模型并自动推送到边缘云服务器,不断迭代优化算法。使用工业相机,利用 5G 网络上传图像数据,在 MEC侧对数据进行处理。5

    60、G 应用创新发展白皮书21(4)AI 辅助自动转钢辅助自动转钢传统转钢岗位需要每岗配备多人,自动转钢能够有效减轻转钢操作人员的工作强度,降低企业人工成本;粗轧环节通过自动转钢每小时可以多轧 1 块板,可每年增能 3 万多吨钢。自动转钢即通过高清摄像头视频回传,在 MEC 上自动分析识别钢坯的方向和角度,并将视觉识别输出结果对接轧机 PLC 控制系统,自动控制转钢辊道的转向和转速,实现板坯的自动旋转。(5)环保排放)环保排放/能耗监测能耗监测钢铁行业工作环境恶劣,异味、粉尘充斥,厂内员工、周边居民时有抱怨,加强绿色低碳、环境治理是钢企的重要工作。根据环保规定,钢铁行业炉气排放口必须进行废气自动监

    61、测,监测因子除 PM2.5 外,还至少包含二氧化硫、氮氧化物等。在废气排放口、室内办公室、走道、车间、厂区、居民区等布放固定或便携式粉尘气体检测仪,监测数据实时上传到服务器,通过多点位对比、与国控点对比、趋势对比等得出环境排放影响程度。钢企可根据工作周期、设备启用情况进行分析和控制,以降低排放。案例:5G+工业互联网智慧钢铁领域实践应用梅山钢铁集团携手电信、华为和宝信等企业,成立驻地创新工作室,嵌入生产环境,解决实际难题,以需求为导向,形成产业正循环。同时聚合产业伙伴共建产业生态,向宝钢其他基地,宝武兄弟单位,马钢、鄂钢、重钢、韶钢、鞍钢、首钢等传经送宝,实现“0 到 1”的突破以及“1 到

    62、N”的快速规模复制。智慧梅钢实现以下场景:1)5G+远程钢包/铁水吊运:解决了钢包/铁水吊运车间内所存在的高温、粉尘、污染等高危工作所面对的高风险问题,优化员工工作环境,提高生产效率,体现以人为本的价值。图图 3-5 智慧梅钢远程操控智慧梅钢远程操控5G 应用创新发展白皮书222)5G+数字孪生工厂:解决了传统钢铁生产企业中工厂规模大、工艺工序复杂的问题。帮助传统行业进行信息化、数字化、智能化转型,为传统炼钢车间打造数字孪生车间,构造虚拟生产线,实现关键指标监控和过程能力评估,可降低质量事故,实现预测性维护。3)5G+精准定位机器人:解决了炼钢车间解除高温钢水吊包所面临的安全生产问题。工业机器

    63、人取代人工之后,在几公里外的操作集成控制中心,工作人员通过鼠标轻点就可以完成工作。3.5G+钢铁创新融合发展分析钢铁创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合5G 与钢铁行业融合,构建三网一体化融合、全面感知融合、IT 与 OT 融合的行业专网。三网一体化融合三网一体化融合:为了保证各生产流程的正常高效运行,钢厂现有网络通常由生产网络、园区办公网、视频网三张网组成,彼此隔离。目前钢企智能制造对 5G 网络架构创新具有如下需求:5G无线网与现场工业网络相叠加,一张网络覆盖钢企基地、集团总部、生产设备,并通过网络分片的方式将生产网络、视频网络、办公网络三网融合,对钢企业务进行统一承载,促进生产网络、

    64、视频网络、办公网络数据直达企业数据中心。生产网络区域切片:该区域的业务流大致可区分为对稳定低时延要求最高的工业以太控制业务流,以及数据采集业务流。针对工业控制采用 URLLC 为代表的低时延切片,实现低时延通信保障;数据采集业务采用大连接技术,以保证海量节点的上行数据传递;如果存在以机器视觉质检等大上行应用,可以考虑额外部署一个大带宽技术为主的切片。视频网络切片:视频网络主要以视频信息为基础,辅助以图像分析等数据 AI 手段完成任务;这类切片的主要特点表现为大带宽、连续的业务形式,对带宽保证、低时延等有较高要求。办公网络切片:办公网络主要以 IT 信息为主,对于整体网络的要求体现为联通可达,并

    65、与外部广域网络存在较多的信息交互,对网络安全性有较高要求。全面感知融合全面感知融合:5G 与传统有线网络融合,构建全连接网络,对重点区域和生产要素实现全面感知。5G 多源异构工业数据采集网关可针对不同的工业传输协议,进行数据的采集和协议转换,并且通过内置的 5G 模组,将多元、大体量的数据统一传送到无线侧,从而实现工业设备数采、设备远程控制、AI 机器视觉、AR 运维辅助等主要业务应用,并满足数据不出场等业务需求。钢铁行业中的关键生产场景,如远程控制,对端到端时延、网络可靠性方面要求较高,相对而言对性能、自管理要求不高,建议采用核心网 UPF+MEC 下沉到园区的模式建设 5G 专网,为客户提

    66、供高带宽、低时延的网络服务。MEC 平台部署在靠近业务区域的网络边缘位置,在网络能力上提供可保障的5G 应用创新发展白皮书23低时延特性,显著提高用户体验和数据安全性。IT/OT 融合融合:为了支持跨层级数据全连接,5G 网络与钢企生产网络的工控网络融合,形成四种融合模式:生产线集中控制器与单个机器控制器之间的通信:生产线的每个设备有自己的控制单元进行设备内部通信,此外生产线有一个集中控制器,通过对各设备的控制单元控制生产线上的各设备。应用场景如产线自动装配、AGV 自动化搬运、传送带、柔性生产等应用。机器与机器控制器之间的通信:在一个生产域内,通过机器与机器的 PLC 之间的通信,完成不同机

    67、器之间的数据交换,实现协同作业。典型应用场景如钢铁焦化四大车远程协同控制、机械臂协同装配应用。云端控制器与远程 I/O 模块之间的通信:某些工业应用中,由于环境恶劣或大规模机器换人等原因,需要云端 PLC 与其现场 I/O 模块之间进行通信。应用场景包括天车远程控制、堆取料机远程控制、机器人动作控制等。设备与计算平台之间的通信:设备与云平台、工业互联网平台、数据采集平台等之间的通信,现场设备通过 5G 进行数据采集、上云,如钢铁行业智能监控系统、设备预测性维护等。(2)终端融合终端融合终端是 5G 能否在钢铁行业落地及规模复制最关键的要素之一。钢铁行业 5G 终端融合包含以下三类终端:基础连接

    68、终端基础连接终端:提供基本的 5G 网络接入能力,包含 5G 工业 CPE、工业融合网关等。行业通用终端行业通用终端:行业通用设备,即可在多个行业中应用,具备通用的功能,包含 5G 超高清摄像头、AR/VR 终端、工控终端等。行业定制终端行业定制终端:根据特定的行业应用场景对终端进行定制化改造,满足行业特殊需求的终端。行业终端集成 5G 模组或芯片,应用于对可靠性和移动性要求更高的业务场景,包括 5G 工业巡检机器人、5G 工业相机、无人天车、AR 眼镜、AGV 等。根据场景特征和客户需求,也可以使用 5G基础连接终端+普通行业终端的方案,比如使用 5G CPE+普通摄像头(未集成 5G 模组

    69、)的方式。在钢铁生产场景中,存在大量危险、恶劣的生产环境,机器换人的需求尤为强烈。中国电信提出了软硬解耦、设备云化的 5G 终端融合发展思路,助力钢铁行业实现 5G 终端融合的落地和规模发展。软硬解耦将终端的硬件部分与软件功能分离,通过定制化的软件赋能通用终端,提升终端的5G 应用创新发展白皮书24行业融合属性,满足各行业的定制化功能需求,有效降低 5G 行业终端的研发周期和生产成本;设备云化则进一步在设备侧减少对于控制芯片、CPU、AI 芯片、存储模块等硬件的需求,实现云化控制、云 AI、云计算、云存储等功能。通过 5G+软硬解耦、设备云化的终端融合方案对传统生产设备、物流设备、监控设备等进

    70、行改造,提供无线数据的传输和设备的云化控制、云端 AI 算法等能力,可支持设备远程控制、移动巡检、AI 质检、AR 辅助运维、AGV 物流协同等业务场景需求。(3)平台与新系统融合平台与新系统融合5G+工业互联网架构下的智慧钢铁解决方案,以云网为底座,结合 AI、大数据等创新技术,构建云边协同、边缘智能的系统融合平台,通过平台建设形成钢铁行业的数据标准规范,并在集成数据平台的基础上,构建满足矿山行业需要的多种智慧化应用。集成数据平台集成数据平台主要集成三方面数据,包括基础数据、生产运行数据和管理数据。通过部署在生产现场的 5G 工业融合网关对接工业现场的各类设备,根据不同的通讯协议,实现现场设

    71、备数据的采集和协议转换,由高性能的实时数据库汇总,并对现场各种类型的数据进行归一化处理,转换成统一格式的可处理的数据,统一上传到云端的大数据平台;云端平台通过对各类数据的分级分类存储、分析建模和大数据挖掘,将海量多源异构数据从数据资源变为数据资产,可提供基于大数据的调度决策、安全风险分析、设备健康诊断、预测性维护等应用,解决信息孤岛严重、数据难集成、智能化分析水平低等问题。智慧化应用平台智慧化应用平台通过融合控制中心的天车远控系统、AI 质检系统、后台 MES 系统和 ERP 系统等,实现安全生产无人化、运营管理精细化、环境监管数字化,满足钢铁智慧产线升级改造和智能化、绿色化生产要求。为满足业

    72、务对网络带宽和时延的要求,采用 5G+MEC 解决方案实现云边协同和边缘智能:云边协同通过边缘云与中心云的紧密协同能力实现资源协同、数据协同、智能协同、应用管理协同、业务管理协同和服务协同,在网络、业务、应用和智能等方面匹配钢铁行业典型业务场景的需求;边缘智能在云端与边缘节点合理地部署人工智能模型的训练与推理功能,利用 AI技术为边缘侧赋能,边缘节点可以借助 AI 技术提供高级数据分析、场景感知、实时决策、自组织与协同等智能化服务,为钢铁行业典型应用场景提供边缘智能解决方案与服务,如对生产各个环节的视频进行采集、传输、识别和分析处理,实现生产工艺、产品质量、操作合规等智能识别监测。4.规模化发

    73、展策略建议规模化发展策略建议在政策推动和产业驱动下,近年来钢铁行业在 5G 融合创新领域的探索取得了显著成效,有力地驱动了钢铁行业全业务、全流程融合升级,助力龙头企业向全连接、无人化、绿色化等方向发展。后续如何进一步充分响应国家相关产业政策的要求、依托政策给予的便利,充分发挥示范效应,推5G 应用创新发展白皮书25动 5G+工业互联网在钢铁行业的规模复制是下阶段的重点方向,我们应从以下三个方面加强钢铁5G 融合应用发展。一是业务场景碎片化是一是业务场景碎片化是 To B 业务发展的关键特征,需要聚焦企业核心诉求,并构建可快速复业务发展的关键特征,需要聚焦企业核心诉求,并构建可快速复制的行业模板

    74、制的行业模板。一方面,钢铁行业的企业为数众多,且各个企业之间在企业规模、市场能力、信息化水平和发展愿景等诸多方面存在很大的差异,推动 5G 应用在钢铁行业的部署,应坚持“没有调查就没有发言权”的原则,以全面而充分的调研为基础,密切关注企业个性化的核心诉求,科学地进行信息化能力的适配;另一方面,在先行部署的客户中,部署的应用如果能全面响应企业的核心诉求和直击信息化发展的痛点,对后续的应用部署也能够形成有说服力的示范效应,从而构成一个良性发展的循环;在此基础上再总结提炼共性核心诉求、构建面向钢铁行业的 5G 网络模板,形成 5G网络在钢铁领域部署、运维及推广的模式,是当前 5G 在钢铁领域规模化复

    75、制推广的关键。二是生产流程高度复杂加大数字化转型难度二是生产流程高度复杂加大数字化转型难度,需要针对场景科学规划需要针对场景科学规划,有序推广复制有序推广复制。如前所述,钢铁企业是生产流程高度复杂的典型代表,其间的业务需求和空间场景也多种多样。在业务场景的选择上,既要充分响应企业的痛点和诉求,也要遵循“循序渐进、由易到难”的原则,宜从辅助业务流程向主业务流程逐步推进。如从废钢吊运天车、成品库房吊运天车、园区物流、视频监控、AR 辅助装配、点检等场景优先做起,再逐步进入到 AI 钢表面质检、自动化转钢、钢包位置状态跟踪等主生产流程,这样既可以让钢铁企业用户快速上 5G,增强对 5G 承载更多应用

    76、的信心,也可以在充分保障生产安全的基础上,稳步提升企业的信息化水平。在空间场景的应对上,既要发挥几年来在移动通信领域的建设经验,又要考虑这些空间场景的客观条件,前期的试点实践证明,基础电信企业在钢铁企业各种空间场景中有着足够的建设应对能力。三是三是 5G 应用发展的核心问题是生态体系的构建应用发展的核心问题是生态体系的构建,需要联合合作伙伴需要联合合作伙伴,推动生态体系重构推动生态体系重构。在钢铁行业推广 5G 融合创新,既要充分尊重既有的生态体系,又要正视 5G 技术和应用所具有的全新特征,基于共同发展的理念推动生态体系的优化和重构。因此,在选择合作伙伴时,既要考虑钢铁企业现有的合作伙伴或推

    77、荐的合作伙伴,这类伙伴与钢厂有长期良好的合作关系,了解钢厂的痛点需求,能够较好地维护既有的利益格局,有助于项目的顺利推进。同时也要考虑选择基础电信企业网络优势合作伙伴,如设备制造商、施工方等,这些合作伙伴有着丰富的通信业从业经验,有助于信息化理念在项目中的推动和落实。不同伙伴之间的优势互补和精诚合作是保障项目成功推进的关键要素。3.1.3 5G+装备制造装备制造1.装备制造行业数字化转型趋势分析装备制造行业数字化转型趋势分析5G 应用创新发展白皮书26近几年来,随着科技的飞速发展,“中国制造”向“中国智造”转型的故事正在上演。而随着 5G时代的到来,众多中国科技企业也是迅速崛起,进一步推动了“

    78、中国智造”的发展进程。2020 年新冠疫情期间,不少智能制造企业展示出自己的“智造”实力。面对居民出行受限、企业复工受阻、医护人员出现人手短缺等情况,一些智能制造企业凭借技术积累和制造优势,推出送餐无人机、自动测温机器人和智能医用服务机器人等,助力疫情下的生活运转。疫情期间,国家也接连印发相关件明确了对智能制造等重点产业的支持。智能制造在疫情期间曝光度增加,其表现也受到各界认可。我国制造业走过机械化、自动化、数字化等发展阶段,已经搭建起完整的制造业体系和制造业基础设施,在全球产业链中具有重要地位。这让中国具备了实现智能制造、推动全球产业链变革的可能性和基础实力。智能制造是新一代信息技术和先进制

    79、造技术深度融合的产物,是第四次工业革命的核心内容和关键驱动力,也是第四次工业革命的核心目标和主要落脚点。5G 技术在速率、时延、可靠性、连接数、定位能力等方面,切合智能制造的应用需求,进行了大量技术创新和改进,能够满足智能制造各个环节中设备互联、远程操控、柔性生产、辅助装配、质量控制、仓储物流、安全监控、培训指导等多种场景的需求。通过引入 5G 技术,制造企业能够降低劳动力成本、减少物料库存、提高产品质量、提高生产效率、降低安全风险,也能够快速响应客户的个性化需求,减少产线调整所需时间。中国工业企业智能制造五大部署重点依次为:数字化工厂(63%)、设备及用户价值深挖(62%)、工业物联网(48

    80、%)、重构生态及商业模式(36%)以及人工智能(21%)。在我国制造行业逐渐呈现出稳定发展趋势的同时,智能制造行业成为了驱动我国制造行业的主要动力之一。我国通过试点示范应用、系统解决方案供应商培育、标准体系建设等多措并举,我国制造业数字化网络化智能化水平显著提升,形成了央地紧密配合、多方协同推进的工作格局,发展态势良好,供给能力不断提升。随着国家对智能制造的大力支持,我国智能制造行业保持着较为快速的增长速度,2010-2020 年,我国智能制造业产值规模逐年攀升;2020 年,我国智能制造行业的产值规模约为 25056 亿元,同比增长 18.85%。中国制造业产能巨大,但同时又存在结构性产能过

    81、剩,有强烈的智能化改造需求。智能制造将为设备和软件行业带来机会,机器人、传感器、工业软件、3D 打印等都蕴含百亿甚至千亿的市场容量。根据我国智能制造行业发展现状和趋势分析,预计未来几年我国智能制造行业将保持 15%左右的年均复合增速,到 2026 年,我国智能制造行业市场规模将达 5.8 万亿元左右,整体来看,行业增长空间巨大。在 5G 网络的连接下,智能工厂成为了各项智能技术的应用平台。5G+智能制造在5G 应用创新发展白皮书27众多智能技术的助力下朝着多层次、宽领域的方向发展,5G+智能制造的结合是工业化升级的必由之路。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析5G 凭借低时延、大带宽

    82、、大连接的特点助力装备制造产业升级,主要应用场景包括:针对航天航空设备的智能连接器辅助装配、基于 5G 的数控全连接工厂,针对船舶海工装备的基于 5G 的大型钢结构精度测量、针对智能装备的预测性维护、基于 5G 的柔性生产等。(1)航天航空设备)航天航空设备智能连接器辅助装配智能连接器辅助装配在航空制造装配过程各环节中,高精尖设备的接线装配,工作任务复杂而精细,每个工位占用较多人力,而且装配过程需要技术专家频繁对技术工进行指导。技术工双手同时查阅手册并进行组装操作,因反复切换中断,操作麻烦且耗时长。对于繁琐的步骤操作无法同步进行记录;且一岗多人,不可控因素较多。近年来随着 AR 行业技术趋于成

    83、熟,其产业应用速度也将加快,AR 行业将迎来爆发,其用户规模将持续增加,全球 AR 行业也将高速增长。AR 智能交互、超清画面和实时标注等信息通过 5G网络通讯,通信通道顺畅,云端大算力支持三维重建、物体识别、三维模型内容管理。图图 3-6 智能连接器辅助装配解决方案智能连接器辅助装配解决方案5G+智能连接器辅助装配可应用于航空航天等高端装备制造中各类线缆与连接器装配工序,可解放双手执行组装任务并能提供快速精准组装指导,同时可同步记录并进行检测确认的系统。解决了航空线缆端接多部件设备装配工艺复杂,人工装备易出错,效率低,过程无记录的问题。实现AR 交互技术,图形化现场指导功能,施工过程视频追溯

    84、。5G 应用创新发展白皮书28(2)船舶海工装备)船舶海工装备基于基于 5G 的大型钢结构精度测量的大型钢结构精度测量大型钢结构是船舶、能源装备等大型设备的关键组件,其装配质量好坏对产品的性能起着关键作用。然而,大型钢结构往往因尺寸大,且采用手工测量方式,导致测量精度低、检测过程耗时耗力,且需停工等待检测结果,对产品生产周期和质量产生很大影响。随着现代制造业的快速发展,测量技术已不仅局限为一种对于产品的事后评定手段,更重要的是随着计量手段和丰富的测量软件的发展,原来的测量模式已不能满足先进制造业的需求,高精度摄影测量技术逐步呈现出为产品设计、制造过程提供完备的制造过程参数,实现了从制造完停工测

    85、量进入实时在线测量阶段,以期提高生产效率。使用高精度工业相机对组立分段进行尺寸和点位测量,通过 5G 网络进行数据传输,实时与设计三维模型进行拟合,比对,自动输出精度报告。图图 3-7 基于基于 5G 的大型钢结构精度测量解决方案的大型钢结构精度测量解决方案基于 5G 的大型钢结构精度测量方案可以为船舶海工装备制造企业节省大量生产成本、减少因装配精度不足而产生的重复对接时间、提高装备一次成功率,大大的提升了船舶分段组立流水线的生产节拍,全面提升了船舶各阶段组立结构在装配过程中的精度控制能力。案例:钢板表面缺陷检测应用基于 5G+AI 机器视觉技术,及时准确地检测出钢板表面缺陷,缺陷检出率高达

    86、97%以上,避免瑕疵船板流入后道,影响产品质量。据统计,每条生产线每年可产生经济效益约 113 万元。5G 应用创新发展白皮书29图图 3-8 钢板表面缺陷检测应用钢板表面缺陷检测应用案例:基于 5G 的数控全连接工厂场景:利用 5G 通信技术,实现基于 6I(设备互联、刀具互联、工装互联、物料互联、产品互联、人的互联)的数控全连接工厂,实现车间生产资源万物实时互联。特点:全连接工厂实现了现场生产资源的精细化实时管控,实现现场生产高度透明与产品全生命周期的可追溯效果:基于平台打造“状态感知,实时分析,科学决策,精准执行”的数据闭环,解决研发设计、生产制造、运营管理,乃至生产制造全过程中的复杂性

    87、和不确定性问题,提高资源配置效率。图图 3-9 基于基于 5G 的数控全连接工厂的数控全连接工厂5G 应用创新发展白皮书303.5G+装备制造创新融合发展分析装备制造创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合5G 与装备制造产业融合,主要是拉通企业内部 OT、CT、IT 的融合,打通企业内、外网,形成全国一张网的网络组网模式。工业领域涉及的 OT 域网络协议多种多样,对网络的实时性、稳定性都有非常高的要求,因此在南向设备端需要借助各种工业网络,在东西向和南北向,可以借助 5G专网,减少对有线的依赖,提高设备的柔性化和标准化。基于工业领域对网络的高稳定性、低时延性、数据敏感性等要求,5G 网络与装

    88、备制造领域依据对网络依赖程度的不同形成 2 种网络模式:一是基于 VPDN 的 5G 公网模式。针对离散型装备的数据采集和监控,因设备覆盖范围广、数据敏感性低,实时性要求不高,采用 VPDN 的 5G 公网模式;二是 5G 专网模式。针对单个工厂内要素联网,对网络的实时性、稳定性、带宽、数据安全性要求较高的场景,推荐采用 5G 专网模式,同时根据对网络稳定性、时延的不同要求,又可以分为共享、混合、独享型 5G 专网。三是基于 5G 专网的多园区组网。对集团型公司,需要对全国工厂或者分子公司网络进行全国统管,借助云联网全球组网,行程一体化网络管控。图图 3-10 基于基于 5G 专网的多园区组网

    89、示意图专网的多园区组网示意图4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议目前中国 5G 在制造业中多应用于大飞机制造、无人机、云端机器人、AR/VR、钢铁制造中。航空航天领域由于具有较高技术含量和较高附加值,其资本投入高、信息密集度高、带动能力较强,和 5G 的结合在市场需求量及应用成熟度均排在行业首位。云端机器人行业,随着人工智能、云计5G 应用创新发展白皮书31算等技术与机器人的不断融合,5G 的应用成熟度仅次于航空航天。未来随着企业智能化程度的提高、生产设备信息化率和联网率的提升,5G 装备船舶制造领域的应用也会逐步打开。相关策略建议如下:一是加强企业数字化转型意识。提升企业数字化水平,加快

    90、实现 5G 与工业的融合应用。二是企业与基础电信企业共同探讨新商业模式。制造业领域的 toB 商业模式上,通过在工厂内布置 5G 网络,实现设备无线数据通信和大规模数据传输的新一代工厂生产模式。一方面,通信厂商面向制造业发展需求,积极探索 5G 应用场景,开展制造业重点行业企业试点示范,构建可推广的融合应用推进机制,并在此基础上探讨关于不同场景、不同服务类别的计费方式。另一方面,在工业制造领域重点研究 5G+TSN(时间敏感网络)的结合应用,使 5G 网络与 TSN 互通,满足部分工业设备生产过程中需达到微秒级精准同步的需求,有助于 5G 的潜力扩展到更广阔的领域,更好地满足工业领域的 OT

    91、和 IT 需求。三是培养一批“既懂 5G 又懂工业”的解决方案供应商。一方面,着重培养一批“既懂 5G 又懂工业”的解决方案供应商,搭建基础电信企业与制造企业之间的桥梁,切实为企业提供解决方案,帮助企业解决转型升级中遇到的问题。另一方面,推动 5G 数据平台和智能制造同步发展,构建基础共性、行业通用、企业专用的智能制造 APP,如把 5G 数据平台和智能制造 APP 集成,以解决智能制造中某些痛点问题,从而形成解决方案,测试成功后把该类解决方案向全行业推广,带动 5G 的推广应用。四是完善行业标准建设与产业政策引导。在行业标准建设方面,围绕 5G 在制造业领域的应用场景,加快标准体系的构建与标

    92、准的出台。针对制造业体系,建立研发、产品、服务等全方位的检测认证评估体系。在产业政策引导方面,选取网络基础与智能制造发展基础较好的城市作为试点,出台 5G 与制造业融合发展指导意见或行动方案,更有针对性地指导当地 5G 与制造业的发展。组建 5G 与制造业发展基金,形成政府支持、行业主导、市场运作的基金体系,营造制造业创新投资环境,提升智能制造发展水平。3.1.4 5G+服装制造服装制造1.服装制造行业数字化转型趋势分析服装制造行业数字化转型趋势分析随着 5G 网络建设的加速前行,5G+产业应用也在蓬勃发展。其中,5G 正在深度赋能工业互联网行业,加速工业 4.0 的到来,服装制造业也正在逐步

    93、转向智能制造,通过新技术的应用,朝着自动化、数字化、智能化方向发展。5G 应用创新发展白皮书32计算机、通讯和控制应用数字制造大数据、云计算、人工智能智能制造设备互联,信息化系统网络制造图图 3-11 服装制造行业发展趋势服装制造行业发展趋势在国家十四五规划下以及未来在国家十四五规划下以及未来 2035 年远景目标的促进下年远景目标的促进下,服装企业数字化转型已势不可挡。服装企业数字化转型已势不可挡。国家加速推进智能制造升级,牵引服装产业数字化转型提速。地方产业政策相继出台,区域集中释放现象明显。“十四五”智能制造发展规划紧扣智能制造发展生态的四个体系,提出“十四五”期间要落实创新、应用、供给

    94、和支撑四项重点任务。工信部编制印发5G 全连接工厂建设指南。指南提出,重点针对行业提高产品质量、提升数字化水平、推进产业绿色转型、快速适应个性化消费趋势等需求,促进生产单元模拟、设备协同作业、柔性生产制造、工艺合规校验、生产过程溯源、企业协同合作等典型场景普及应用。表表 3-2 服装制造行业相关政策服装制造行业相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2021“十四五”智能制造发展规划工业和信息化部等八部门一是到 2025 年,规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化,重点行业骨干企业初步应用智能化;二是到 2035 年,规模以上制造业企业全面普及数字化网络化,重点行业骨

    95、干企业基本实现智能化。中国服装行业“十四五”发展指导意见和2035年远景目标中国服装协会数字化、网络化、智能化发展颠覆式突破服装行业规模以上企业R&D 经费投入强度达到1%提升国内外市场竞争力,推进科技进步,行业协同创新体系建设纺织行业“十四五”绿色发展指导意见中国纺织工业联合会“十四五”末 R&D 经费支出占营业收入比重达到1.3%行业两化融合发展水平评估指数超过 60,初步建成纺织服装行业大数据中心5G 应用“扬帆”行动计划(2021-2023 年)工业和信息化部等十部委推动 5G 应用发展有利于加快高新技术融合赋能,推动 5G 应用发展有利于加快传统产业转型升级,推动 5G 应用发展有利

    96、于加快治理能力现代化。20225G 全连接工厂建设指南工业和信息化部进一步加快“5G+工业互联网”新技术、新场景、新模式向工业生产各领域、各环节深度拓展,推进企业数字化转型,打造“5G+工业互联网”中国方案和5G 应用创新发展白皮书335G 全连接工厂中国品牌。数字化助力消费品工业“三品”行动方案(20222025 年)工业和信息化部等五部门在服装家纺等行业加快培育智能制造示范工厂,推进国潮品牌建设保障和满足人民群众日益多元化消费需求5G+智能制造,掀起服装业革命。智能制造,掀起服装业革命。服装行业在疫情和复杂经济环境下,遵循国家“以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进”新发展格局,依靠国

    97、家和地方政府出台政策,践行“双碳”绿色环保发展理念,应用 5G 新技术,打造服装行业的数字化转型之路。服装企业应用 5G+智慧工厂模式,打造愉悦家纺、雅戈尔、以纯等行业标杆,在数采,质检,生产,仓储等方面实现智能化创新应用,打造 5G 全连接工厂。以平台+网络模式打造浙江省服装产业大脑,为中小微企业产业集群服务,提供设计以高质量专用外网为集团级管理平台提供多生产基地连接能力。中国服装行业“十四五”发展指导意见和 2035 年远景目标提出:“十四五”末,服装行业规模以上企业研究与试验发展(R&D)经费投入强度达到 1%,预计 2024 年我国服装市场规模预计达到 2.8 万亿元,企业用于研发投入

    98、占比的规模达到 280 亿元图图 3-12 服装产业市场规模发展预测服装产业市场规模发展预测作为制造业的细分行业,服装产业有丰富的 5G 应用场景,技术升级将带来制造、供应和销售的颠覆式创新变革。智慧制造:5G 将推动生产设备智能化发展,物联网对现场处理器和传感器的连接使生产设备和机器人之间可以进行通信、沟通,对指令的接收效率加快,提高了工作效率;利用 5G 和人工智能技术,能够实现机器设备的预测性维护和远程 AR 修理,大大缩减了维护时间和人力成本。智慧供应:5G 技术将助力更多的智能工厂落地,实现生产、仓储、物流设备无缝连接,并进一步打通设计、采购、仓储、物流等环节,使整个服装供应链协同更

    99、紧密。通过物联网将所有设备连接起来,生产期间的所有操作、产生的数据会同步到生产调度中心,监控与指令发布、接收实时更新。利用大数据分析技术,进行智能调度,实时调整生产与库存,实现整体智能制造、柔性化生产。智慧销售:在 5G 技术的支持下,传统门店将加快智慧化升级步伐,利用 VR 等虚拟现实设备,实现线上线下融合的时尚体验,基于数字孪生,结合 RFID、5G 和 AI 技术,创造与实体门店一致的虚拟购物体验,帮助消费者虚拟试衣,3D 展示的立体化互动购物。结合数据埋点,采集顾客行为数据,利用推荐算法,开展千人千面精准营销。5G+工业互联网的到来,将推动制造业从单点、局部的信息技术应用向数字化、网络

    100、化和智能化转变,开辟更为广阔的市场空间,为推动制5G 应用创新发展白皮书34造业高质量发展提供了难得的机遇。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析5G 应用于服装制造生产场景主要包括 AI 质检、多园区数据协同、企业网络安全、研发协同、AR/VR、数字孪生、数据采集、智能生产等,为企业提供基于能源、设备、生产安全的统一全连接监控管理能力和全面的数据接入能力,同时 5G 网络作为数据、信息的传输载体,为企业的数据及传输信息共享提供了安全、高速、可靠的保障。目前在服装制造领域各环节均已开展 5G 应用试点示范,并已取得初步成效,应用较为广泛的场景如下:(1)云联网协同)云联网协同服装企业异

    101、地厂区传统信息传递方式是通过传统电路专线进行跨区域数据传输,传统电路专线费用高昂,企业内网数据流量较小,但安全性要求很高,需要网络资源可弹性伸缩的专网保障。利用 5G+MEC+云联网技术,可以为企业提供混合云场景下的可自服务的快捷、弹性的全国组网方案,解决不同地域,不同网络环境间多云互联的问题,实现异构混合云组网。(2)AI 服装服装质检质检随着人工智能技术的不断发展,AI 在工业生产中的应用也日益增加。人工质检存在人员能力素质高低,工作时间等因素影响质检良莠率,而 AI 质检又对图像要求极高,质检机器需要大带宽,高稳定性的网络用于图像数据传输。用 5G+高清摄像头+AI 算法,弥补人工操作上

    102、效率不足和准确率不高的问题,5G 的高速率和高稳定性也解决了图像传输问题。案例:5G+服装制造实践应用在雅戈尔上衣缝制车间拆线工序的工艺要求有检验“版型”等要求,员工实际操作过程为了提高产量,往往忽略品质检验。“制衣工序合规监测”解决方案,通过 AI 技术实现了对拆线和版型工艺检验等十多道服装质检工序操作合规的高质、高效检测,可自动计算产品合格率和员工工时达标率,助力雅戈尔全面提升质检环节的自动化、数字化和智能化水平,为产品品质提供强有力的保障。5G 应用创新发展白皮书35图图 3-13AI 质检讲解质检讲解杰克缝纫机 5G 未来工厂实现生产、仓储配送、产线间物流的集成优化,实现配送全程信息跟

    103、踪,车间内物流采用 AGV 智能搬运小货车的策略性解决方案,利用其充分冗余能力和高灵活性,高柔性化的水平搬运能力。图图 3-14AGV 智能物流智能物流3.5G+服装制造创新融合发展分析服装制造创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合纺织服装制造属于劳动密集型产业,工厂内部各类硬件设备高密度,需要大流量、低时延的无线联网以适配大量移动性需求强的智能制造设备。目前工业 WIFI 和 NB-IOT 均无法满足高密度、移动性、大流量的网络需求,eMTC 在 4G LTE 网络中上行带宽不足,只有 5G 网络 mMTC 才能满足制造车间内数千个点位的联网需求和大流量数据交互需求。为满足企业客户低时延及

    104、数据不出园区的需求,在企业现有网络基础之上,构建企业园区 5G+MEC 无线组网,布设 5G 宏基站网络基础设施,实现 5G 网络覆盖整个企业园区,并在重要生产车间布设室分站,加强车间的 5G 信号覆盖,核心网将 UPF 下沉至边缘计算节点。5G 应用创新发展白皮书36(2)终端融合)终端融合纺织服装行业作为传统制造业,有大量的行业属性明显的设备。由于行业整体数字化程度较低,这些设备并没有融合 5G、MEC 等新一代信息技术,这在一定程度上阻碍了行业的数字化进程。为了能够更好的满足纺织服装行业的数字化升级,需要对传统的行业设备进行改造,融合新技术,提升设备能力,特别是在生产制造环节,以推动产业

    105、链的迭代升级。在生产制造环节,通过对传统设备,如工位机 PAD、吊挂系统、数据采集网关、AGV、分拣系统等,进行改造升级,支持 5G 等新技术,满足服装行业对于柔性生产的迫切需求。在营销环节,通过 5G、AI 等信息技术,结合行业特点,打造新型销售工具,如云桌面、AI虚拟试衣设备、3D 量体等设备,以满足数字化大潮下服装行业新零售模式的需求。在供应链环节,通过虚拟 5G 专网、行业级的 MEC 边缘云平台等技术,与传统供应链管理工具融合,打造新型供应链管理工具,实现产业上下游的数字化协同。(3)系统融合)系统融合经过十几年的信息化发展,企业数字化系统包括 ERP、MES、MTM、WMS、BI、

    106、OA 和 HR等应用系统,有效地支撑了企业的生产、销售和流程管理。但是越来越多的系统形成了一个个信息孤岛,不仅操作不变,同时也延缓了企业信息化建设的脚步。为了更好地满足业务发展,需要开发制衣智能制造平台,将现有应用系统从数据和业务层面进行集成和整合,打通信息和业务流程,提供企业高层、中层和业务人员专有的数据分析驾驶舱和应用集,可来满足不同角色工作岗位的需求,保证信息上下传递的一致性,提高数据分析的效率和应对业务需求变化的能力。5G 应用创新发展白皮书37图图 3-15 未来工厂未来工厂 5G 工业互联网服装智造平台架构工业互联网服装智造平台架构平台数据采集和传输层采用了 5G 终端设备和网络。

    107、平台基于 5G 网络的人工智能底座将裁床、缝纫、吊挂设备的数据采集到本地 MES 系统,通过MEC 的本地分流能力将生产信息实时上传到云平台,采用云联网的方式与其他分厂进行数据的实时共享交换。数据在各个系统之间通过中台进行统一管理,并通过生产调度中心可视化组件提供终端、手机的交互式操作界面,方便工人、管理人员进行业务操作。应用层 BI 模块可以为厂区及生产制造提供一套完整的数据解决方案,实现从数据整合、数据展示到决策支持的过程,监控厂区及车间的制造环节、生产成本、能源管理、人员效率等状况。能通过数据及时发现问题,探究存在的问题,给各部门提供有效建议,最终将数据符号转换成经济效益,帮助管理者及时

    108、掌握生产运营现状,提供有效的决策依据。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议5G 大带宽、低时延、高可靠、大规模连接的特性,可以实现工业企业产品、用户、协作方等全环节的广泛互联。作为万物互联的助推器,未来 5G 将真正实现 ICT 与传统制造业的深度融合,颠覆现阶段的工业生产方式,从而从根本上改变我们的生活方式,引领我们走向触手可及的智能世界。我们应从三个方面加强服装制造与 5G 融合应用发展:一是加强 5G 标杆项目建设,为服装行业树立各类典型案例,寻找行业痛点,切实解决企业生产管理难题,真正为企业赋能生产,降本增效。5G 应用创新发展白皮书38二是与企业积极合作交流,共同探索 5G 时代

    109、新商业模式,面向制造业发展需求,积极探索 5G应用场景,开展制造业重点行业企业试点示范,构建可推广的融合应用推进机制。三是增强相关人才建设,加强 ICT 人才建设,推动 5G 技术和智能制造同步发展,构建基础共性、行业通用、企业专用的智能制造 APP,创新 5G 应用,以解决智能制造痛点问题,为企业数字化转型寻找新方向,解决企业痛点,制定完善行业标准,引导企业数字化转型。3.1.5 5G+汽车制造汽车制造1.汽车制造行业数字化转型趋势分析汽车制造行业数字化转型趋势分析汽车制造业是现代制造业的重大领域,近年来,制造企业传统精益制造模式受制于外部生产要素,制造成本居高不下。为了降低制造成本,各制造

    110、企业大力发展制造环节的自动化、信息化水平,实现机器替代人工,自动化、信息化水平得到显著提高。各制造企业纷纷将智能制造作为先进制造业的制高点,我国提出中国制造 2025,并在国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见中明确了“制造业重点领域全面实现智能化”的战略目标,智能制造正成为国家战略高地。加快推进实施“宽带中国”战略,国内各汽车企业都在探索实施智能制造新模式。5G 技术通过如虚拟专网、云网融合等多种方式切入汽车制造的各环节,催生出多个更具备价值的场景应用。与 4G 通信相比,5G 除传输速度快以外,还在时延和连接密度上具有较大的提升。在时延上,5G 通讯可以达到毫米级别,

    111、其在时延上的表现较 4G 提升了 10 倍。在时延上的提升对于加工精度的提升具有重要意义,也使得自动化成为可能。此外,5G 通信支持海量物联,在连接密度上可达到每平方千米可联网设备数量高达 100 万个,相比 4G 提升了 10 倍。通信迭代所带来性能上的提升,使得汽车行业应用落地的基础更为牢靠,自动化、智能化水平有望提升。例如,5G LAN技术实现了设备间的二层互通,在长安汽车制造工厂中首次完成验证,应用了工业相机+AI 质检、柔性化 Andon 等技术;华晨宝马工厂建立了全球首个 1-3 米 5G 定位,打造出全感知物流体系;中国联通携手长城精工打造了全国首个 5G-Advanced(5G

    112、 增强)柔性工厂试点,基于 5G 升级版的泛在万兆和千亿联接能力,率先进入 5.5G 工业制造时代。表表 3-3 汽车制造汽车制造行业相关政策行业相关政策时间时间政策名称政策名称2015 年 5 月中国制造 20252017 年 4 月汽车产业中长期发展规划2020 年 10 月新能源汽车产业发展规划(20212035 年)5G 应用创新发展白皮书392021 年 1 月工业互联网创新发展行动计划(2021-2023 年)2021 年 12 月“十四五”智能制造发展规划国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标2021 年 1 月中共广东省委关于制定广东省国民经济和社会发展第十四个五

    113、年规划和二三五年远景目标的建议2021 年 1 月上海市人民政府关于印发上海市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标纲要的通知2021 年 6 月天津市人民政府关于印发天津市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标纲要的通知2022 年 5 月辽宁省人民政府关于印发印发辽宁省推进“一圈一带”两区协调发展三年行动方案的通知2022 年 6 月重庆市建设世界级智能网联新能源汽车产业集群发展规划(2022-2030 年)(征求建议稿)汽车制造领域是工业互联网领域的应用重点,随着工业互联网产值不断上升。根据全球移动通信系统协会 GSMA 预测,到 2025 年,工业互联网产值

    114、将达到 3710 亿元,占世界 GDP 的 0.34%。汽车制造的相关各环节的智能化改造迫在眉睫,制造过程中的智能化应用是吸引各国在 5G 技术角逐的动力,所体现的价值将逐步提升,以 5G 引领的全连接工厂、自动化工厂、智慧工厂等一系的网络改造、场景应用将成为未来该领域发展的趋势之一,全球市场空间巨大。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析伴随着我国工业制造 2025 和新基建的深度推进,汽车制造行业将愈发注重设计、生产和运维等全生命周期精细化管理;注重利用信息化技术,降低整体人力成本与资源消耗;在整车制造场景,如:设备数据采集、线边物流和智慧仓储、安全穿戴管控、机器人间协同控制、设备

    115、远程维护、远程设备操控、工艺信息交互无线化、生产工厂能耗监控、机器视觉质检、PLC 柔性生产制造、设备预测维护等。在产业配套场景,如:车间厂间协同、在线培训与模拟驾驶、全域物流监测等。5G+汽车制造典型应用场景包括:(1)5G+线边物流和智慧仓储线边物流和智慧仓储汽车制造行业涉及物件和供货商类型多,其厂区智能物流场景主要包括线边物流和智能仓储。线边物流是指从生产线的上游工位到下游工位、从工位到缓冲仓、从集中仓库到线边仓,实现物料定时定点定量配送;但如何根据生产节拍进行线边物料的规划设计,物料包装器具优化,线边仓规划升级,无人化柔性搬运解决方案等等问题已经成为汽车制造企业线边物流升级中重要关注的

    116、方面。5G 应用创新发展白皮书40智能仓储通过物联网、云计算和机电一体化等技术降低仓储成本、提升仓储管理能力。但 4G、WIFI网络的传输速率过慢及时延较高,传统仓储管理无法做到及时盘库和自动补货。线边物流采用内置5G 模组或部署 5G 网关等设备可以实现厂区内自动导航车辆(AGV)的 5G 网络接入,部署智能物流调度系统,结合 5G+MEC+超宽带(UWB)室内高精定位技术,可以实现物流终端控制、商品入库存储、搬运、分拣等作业全流程自动化、智能化。智能仓储在汽车制造企业厂区内部署基于 5G网络的扫码枪、工业相机或网络视频录像机(NVR)等信息采集终端,将拍摄的条码数据、高清图像或视频等信息实

    117、时上传至云平台。利用光学字符识别(OCR)等人工智能技术自动识别货物标识、外观、尺寸、品相等信息,实现全厂货物的实时盘点和管理。(2)5G+机器人间协同控制机器人间协同控制在汽车制造焊装生产等环节,存在多台机器人协同作业的情况,如协同涂胶、协同搬运、协同焊接等。机器人协同工作,主要通过 PLC 控制系统进行。由 PLC 统一协同并下发指令给各机械臂控制器,开展作业工作。为确保协同作业而不产生碰撞和操作失误,对协同通信网络延时和可靠性要求较高。由于现有技术发展限制,传统厂房的制造设备之间通信通常是以有线工业以太网连接,存在布线复杂,运营维护和线缆老化更换困难等问题,同时设备之间的移动性和协调性受

    118、到有线通信限制。利用 5G 授时定位、人工智能、网络虚拟化等技术,不仅解决布线维护问题,也提高网络响应速度,实现设备间实时协同作业和调度。(3)5G+生产工厂能耗监控生产工厂能耗监控汽车制造过程中,会使用大量高能耗设备,需要对工厂内水、电、气消耗进行实时监测,以实现对能耗的精细化管理。常见的监测的手段主要为对工厂内所有计量类的电表、水表、气表进行远程集抄。5G mMTC 重点解决传统移动通信无法很好支持物联网及垂直行业应用的问题。其大连接实现了大量能耗设备监控,低功耗实现了能耗设备的节能。(4)5G+设备预测维护设备预测维护设备预测维护主要是对设备使用状态进行监控,对各零部件老化程度计算,及时

    119、更换零部件,防止生产意外的情况发生。汽车企业生产现场的工业设备、摄像头、传感器等接入 5G 网络,实时传输设备的运行状态至云平台,实现工业生产设备性能和状态的实时监控,构建设备历史监测数据库。基于大数据、人工智能等新技术,通过故障预测机理建立模型对监测数据进行分析,评估设备健康状态,预判设备运行趋势,智能制定设备维护保养计划,实现设备安全预测与生产辅助决策,有效降低设备维护成本,延长设备使用寿命,确保生产过程连续、安全、高效。5G 应用创新发展白皮书41案例:5G+汽车制造领域实践应用在重庆长安,5G LAN 基于 5G 能力(如移动性,远程访问,安全性)允许一组用户互相通信,或者与已有专网/

    120、内网用户互相通信,新增了层二通信类型(单播/广播/组播),新增 A-UPF之间 N19 接口,从而极大扩展了 5GtoB 通信能力。实现:1、单点部署成本下降80%:免额外 AR 路由器。2、CPE/模组重启,即插即用免配置,连接自动恢复,降低人工恢复配置时间与成本。3、集中重组网配置,效率倍升,点数越多,提升越明显:集中多点间灵活重组网,避免多个 AR 路由器单独配置。4、使能更多设备 5G 化(小/微/低功耗)图图 3-16 5G LAN 基础通信示意图基础通信示意图在铃耀数字化智能工厂,通过综合运用 5G、人工智能、边缘计算、大数据等关键技术,构建了数字孪生、5G 专网、生产装备智能物联

    121、、智能人机协同、工业 AR/VR、生产线动态智能调度、云边协同、AGV 智能运输等 10 大应用场景,有效解决了客户产线建设周期长、生产效率低下、网络灵活性差、自动化程度低、设备监测和故障诊断难度大、人工误判漏判问题多等诸多难点痛点,年产能提升 33.3%,年产值提升 37.5%。预计未来 6 年,长安铃耀将实现销量 55 万台、产值 405 亿元,实现整体产值和单车价值的双突破。5G 应用创新发展白皮书42图图 3-17 铃耀铃耀 5G+智能汽车工厂智能汽车工厂在长春一汽,通过 AR 设备与 MR 混合先进技术,打造整体红旗展馆 3D 实景虚拟沙盘。以 5G 网络为支撑,以数字化互动为核心,

    122、利用新形态产品营销宣传方式,体现 AR 数字工厂的便捷性、数字性和先进性;充分借助大数据处理技术,依托联通大数据服务能力,构建汽车行业标签,对一汽潜在客户、订单客户进行用户画像,为营销提供数据分析辅助支撑,实现数据资产量化、用户价值提升;依托 5G 与物联网技术融合,实时监测一汽工厂内电机设备状态,有效避免非计划停机造成的损失。车间电机维护成本节约 5%-15%,预计减少非计划停机时长:10%-20%;利用 5G 结合高清视觉拍摄,依托 MEC 搭载 AI 能力,分析处理现场数据、帮助车间进行质量检测,可以实现设备在线诊断、产品质量实时控制等功能,进一步为一汽降低成本,提高生产效率,辅助人工决

    123、策。图图 3-18 5G+智能应用智能应用在重庆美利信,基于 5G 网络、智能网关、边缘计算等新一代信息技术和 AGV 等先进设备,打造了基于 5G 网络的高精度压铸产品制造全过程数据采集与智能物流应用示范工厂,建设场景包括 5G+MEC 企业内网、5G+数据采集、5G+AGV 智能运输、立体仓库等,项目建设5G 应用创新发展白皮书43完成后,极大地提升了重庆美利信的生产运营效率。图图 3-19 5G+行人压线检测行人压线检测3.5G+汽车制造创新融合发展分析汽车制造创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合为满足汽车制造工厂用户“差异化、确定性、高安全、自运维”的网络需求,考虑汽车制造工厂同时

    124、存在的办公管理、制造、安防等的不同业务通信需求,兼顾汽车制造低时延、高保密的诉求,5G 汽车制造行业专网采用 UPF 下沉的混合组网架构。在该架构下,采用 UPF 下沉方式,确保业务数据不出园区和业务低时延。利用分流技术,对工厂内 ToB 和 ToC 数据进行分流管理;利用切片技术,为工厂内不同业务配置 L0-L4 不同切片参数,从而提供不同服务保障能力、安全能力。同时,可将 UPF 与多接入边缘平台(MEP)一起部署在工厂,作为企业平台和运营商平台的对接接口,更好地实现业务和网络联动。同时,企业也可通过此接口,调用数据,保障企业业务的本地化处理和企业的自管自维。图图 3-20 行业专网架构图

    125、行业专网架构图5G 应用创新发展白皮书44对于工厂不同的现场环境,可采用不同的无线网络覆盖方案,如宏基覆盖、微基站、皮基站以及室内分布系统进行覆盖,以确保网络质量。(2)终端融合)终端融合5G 终端融合的三种模式:外接升级:利用 5G 网关、CPE 等设备,实现与现场设备的外接,以及设备的信息采集和反向控制。融合产品形态有 5G CPE、5G 工业网关等设备。嵌入替换:工业装备/生产设备集成 5G 模组或芯片,在不改变原有作业方式下,实现设备本体升级。融合产品形态有 5GAGV、工业相机、AR 眼镜等设备。嵌入变革:工业设备/生产设备集成 5G 模组或芯片,作业方式产生变化,设备本体软件、系统

    126、等发生变革。融合产品形态有 5G 云化 PLC 等设备。(3)系统融合)系统融合 基于 MEC 构建统一平台通过统一的平台规划,选用中台架构+全栈微服务的业务应用建设和迭代方式,将业务能力沉淀在平台,通过业务编排工具快速高效的支持业务,同时解决“卡脖子”问题。快速迭代,一键下发加上 Devops 和低代码开发能力,提升业务定制和调整的速度,并基于 5G 一键下发业务编排结果,能更快地响应业务需求。软硬分离,微服务化的软件纳入 MEC 应用市场通过解耦应用软件和硬件的强行捆绑,增加业务系统柔性;增加汽车制造业业务集中控制和智能决策能力。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议5G 技术已成为新一

    127、代汽车智能制造的关键使能技术,它对智能制造的赋能,能够帮助汽车制造企业摆脱老旧生产线上工业互联互通困难,解决数据采集难、无法大规模高速率传输、不能满足毫秒级时延等问题,对推动工业互联网实施以及智能制造转型的实现有积极意义。因此,5G 汽车制造应用规模化,加快推进 5G 应用与汽车智能制造的融合,对于增强汽车制造企业的竞争力,培育智能制造产业具有重要意义,对当前汽车制造市场的发展起到带头作用,也是实现汽车强国和智5G 应用创新发展白皮书45能制造强国的关键驱动力。我们应从三个方面加强 5G 与汽车制造业融合应用发展。一是深化工信部与国家发改委、中国汽车工业协会交流合作。共同制定发布 5G 与汽车

    128、制造业融合应用高质量发展等相关政策文件,通过打造良好政策环境,鼓励汽车制造企业加快数字化转型进程,推动 5G 应用,加速汽车企业从传统制造向智能制造发展。二是充分发挥工信部和中国汽车协会作用。汇聚汽车制造龙头企业和通信企业、高校建立合作机制,打造联合实验室。拟定 5G 汽车制造业发展方针政策,制定相关标准与技术规范,进行中长期规划,共同推进 5G 与汽车制造业融合应用发展进程。三是打造标杆项目。通过 5G 汽车智能制造试点示范项目,为全国汽车制造行业在 5G 应用建设提供借鉴案例与变革经验。3.23.25G+5G+智慧港口智慧港口1.港口行业数字化转型趋势分析港口行业数字化转型趋势分析以 5G

    129、 为代表的“新连接”的诞生与普及,正在推动全行业、全要素的数字化转型,人类社会也正从工业文明迈入数字文明。智慧港口是 5G 赋能千行百业的重点推进领域之一,5G 的高带宽、低时延、大连接的特性能够满足港口自动化、智能化需求,助力港口数字化、自动化、智能化转型。作为作为“21 世纪海上丝绸之路世纪海上丝绸之路”的重要节点,港口在的重要节点,港口在“一带一路一带一路”建设中有着举足轻重的作用。建设中有着举足轻重的作用。近年来国家出台多项利好智慧港口行业发展的相关政策,加快智慧港口建设。随着 5G 等新兴信息技术的发展,2020 年 8 月,交通运输部出台关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意

    130、见,对建设智慧港口的技术落地提出更为细致的要求,要求“引导自动化集装箱码头、堆场库场改造,推动港口建设养护运行全过程、全周期数字化,加快港站智能调度、设备远程操控、智能安防预警和港区自动驾驶等综合应用。”随着部分标杆性智慧港口陆续建成,国家对加快各地智慧港口建设提出了新要求。2021 年 9 月与 2022 年 1 月,交通运输部与国务院分别发布交通运输领域新型基础设施建设行动方案(20212025 年)与“十四五”现代综合交通运输体系发展规划,都对具体港口的智能化改造要求进行明确,如“推进厦门港、宁波舟山港、大连港等既有集装箱码头的智能升级,建设天津港、苏州港、北部湾港等新一代自动化码头”,

    131、“推进大连港天津港、青岛港、上海港、宁波舟山港、厦门港深圳港、广州港等港口既有集装箱码头智能化改造。建设天津北疆 C段深圳海星、广州南沙四期、钦州等新一代自动化码头。”多项政策落地,使得我国智慧港口行业的发展方向和发展目标逐渐清晰。5G 应用创新发展白皮书46表表 3-4 港口港口行业相关政策行业相关政策年份年份政策文件政策文件颁布主体颁布主体重点内容重点内容2019.11关于建设世界一流港口的指导意见交通运输部等到 2025 年,世界一流港口建设取得重要进展,主要港口绿色、智慧、安全发展实现重大突破,地区性重要港口和一般港口专业化、规模化水平明显提升。2020.08关于推动交通运输领域新型基

    132、础设施建设的指导意见交通运输部引导自动化集装箱码头、堆场库场改造,推动港口建设养护运行全过程、全周期数字化,加快港站智能调度、设备远程操控、智能安防预警和港区自动驾驶等综合应用。鼓励港口建设数字化、模块化发展,实现建造过程智能管控。建设港口智慧物流服务平台,开展智能航运应用。2021.09交通运输领域新型基础设施建设行动方案(2021-2025 年)交通运输部未来五年将加快建设“智慧港口重点工程”,明确提出推进厦门港、宁波舟山港、大连港等既有集装箱码头的智能升级,建设天津港、苏州港、北部湾港等新一代自动化码头。2021.11水运“十四五”发展规划交通运输部聚焦智能生产运营,提升港口码头智能化水

    133、平。加快推进 5G、北斗等应用,在港口重点区域实现深度覆盖。加大既有集装箱、大宗干散货码头装卸设施的远程自动操控改造、港内无人集卡应用。建设港口“智慧大脑”。聚焦对外服务平台建设,提升运输物流便利化水平。大力推进“单一窗口”和线上线下协同服务能力建设。建设基于区块链的全球航运服务网络,探索进口集装箱区块链电子放货平台应用。2022.01“十四五”现代综合交通运输体系发展规划交通运输部推进大连港、天津港、青岛港、上海港、宁波舟山港、厦门港、深圳港、广州港等港口既有集装箱码头智能化改造。建设天津北疆 C 段、深圳海星、广州南沙四期、钦州等新一代自动化码头。在“洋山港区东海大桥临港物流园区”开展集疏

    134、运自动驾驶试点。疫情暴发以来,一批行业新技术、新模式、新应用加速落地,一批具有创新技术开发能力的行业领军企业,通过技术+场景的模式,带来行业变革。同时,我国港口已步入从规模速度型向质量效益型转变的关键时期,建设智慧、安全、高效的现代大型港口,已成为服务国家重大战略的现实需要。我国自动化集装箱码头和在建规模均居世界首位,从厦门远海码头实现自动化改造并投产,打破了国内自动化集装箱码头发展的空白,国内自动化集装箱码头的发展在开局便驶入快车道,随着人工智能、5G 通信、区块链、大数据、无人驾驶等技术在港口落地运用,推动港口在自动化水5G 应用创新发展白皮书47平有极大提升的同时向智慧港口转变。截至 2

    135、021 年底,包含即将投产的广州港南沙四期码头、北部湾港大榄坪南 3 个泊位在内,目前我国主要的全自动化码头分布在厦门港、青岛港、上海港、深圳港、日照港、天津港等 8 个港口共计 33 个码头。散货码头自动化加快推进,烟台港 40 万吨级矿石码头打造首个全球全自动干散货码头,通过全系统、全流程、全自动作业进一步提升码头综合作业效率;国家能源集团的神华黄骅港探索出解决煤炭港口“装、翻、取、堆”中的高精度定位定姿的技术难题,打通了煤炭码头无人化作业的最后一个环节。智慧港口建设落地进程加快智慧港口建设落地进程加快,区域港口整合成为大势所趋区域港口整合成为大势所趋。当前,我国智慧港口建设已从探索阶段逐

    136、步走向成熟,各地智慧港口落地进程加快。然而,由于智慧港口建设投资大、周期长、要素多,再加上技术储备、资本积累、创新能力、人力资源等因素叠加,决定了智慧港口发展将是一个长期、持续和渐进的过程。基于各港口智慧化技术赋能,以及国家优化港口布局、协调地域经济等供给侧的顶层战略规划,未来区域港口整合将成为大势所趋。港口智慧决策与高附加值的综合物流服务成为未来发展方向港口智慧决策与高附加值的综合物流服务成为未来发展方向。当前港口基础设施决策系统仍存在智能性和灵活性不足的问题,部分运营环节仍需依赖人员后台操控。未来依托海陆一体化,拥有广阔且交通便捷的经济腹地的第四代港口,将进一步挖掘、分析与应用港口数据资产

    137、,通过机器学习算法优化,大幅提升港口智慧大脑的运筹优化和智能决策水平,真正做到智慧决策,减少对人力的依赖。此外,作为多式联运的结合点,港口供应链上下游企业之间的信息流、物流、资金流的协调整合需要强有力的连接。随着数字经济及智慧港口时代的到来,依托信息网络支撑,延长对上下游企业的服务链条成为港口创新营收的新出路。未来,提供多式联运、保税物流、全程物流服务、供应链金融等高附加值数字供应链服务,将成为推动港口发展的重要方式之一。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析(1)5G+智能远控智能远控岸桥和场桥作为集装箱码头装卸货物的重要设备,两者的效率是整个集装箱码头运输的关键。目前 90%以上的

    138、岸桥、场桥为人工现场高空作业,具有远程控制需求。部分新建港口场桥(轮胎吊)如用光纤部署,由于光纤易磨损,改造升级成本高,难度大;少数信息化港口采用 WiFi 或 LTE-U,但可靠性、时延、速率等性能欠佳。港口装卸远程控制是 5G 重要应用场景,充分利用 5G 网络的大带宽、低时延、高可靠性实现岸桥、场桥远程控制、高清视频回传等业务,由远控人员在中控室观测设备运行情况并进行操作,完成吊车吊具的精准移动、集装箱抓举等操作,实现在控制台工位对 N 灵活控制岸/场桥吊,可5G 应用创新发展白皮书48大幅度降低人力成本,在改善工作环境的同时,大幅提升作业效率和作业安全性。(2)5G+智能理货智能理货集

    139、装箱理货业务是指根据进出口集装箱舱单或清单,核准箱号,理清箱数,分清集装箱残损,验封及施封。依据理货结果,办理交接、签证手续,向委托方及有关口岸部门提供有关理货单证和电子信息。智能理货能对破损箱号实现 95%以上的识别率,满足海关 24 小时便捷通关监管要求,大大节约人力成本,能有效减少现场人机交叉作业的安全隐患。通过 5G 高清视频回传AI 视觉分析技术,完成集装箱信息自动采集、船边集装箱作业全程监控、装卸信息实时比对、自动核销、验残电子化等理货全业务流程。理货数据与码头 TOS 实时对接,自动识别的理货作业数据实时与舱单、码头计划等对碰并自动核销,完成自动确认与自动放行的智能理货。通过 5

    140、G 网络AI 智能方式实现理货操作,一方面可有效改善理货工作环境,理货员的工作环境从在码头前沿在转换到宽敞明亮的智能理货机房;另一方面,取代了原有现场理货员“站位盯箱”的操作模式,提升了理货生产效率,推动了码头生产自动化转型。(3)5G+无人机巡检无人机巡检图图 3-21 5G 无人机系统架构无人机系统架构港口需要及时和定期对大型机械、煤堆进行巡检:如岸边集装箱起重机、轨道吊、轮胎吊、门座式起重机和卸船机等。因其工作环境湿度大、易腐蚀,特别是煤炭码头,环境污染较大,需通过无人机进行巡检。利用 5G 技术操控无人机对岸桥吊、轨道吊、装卸船机等多种港机设备进行监测和数据采集,一键上传后进行专业图像

    141、诊断,及时发现设备的裂缝、锈蚀、零件脱落等问题,自动生成评估报告,全面覆盖人工检测盲区,全方位记录设备健康状态。通过集航线影像、自动巡检、稳定拍摄等功能,地面人员可以随时随地获取无人机巡检状况。借助 5G+无人机巡检较人工巡检效率大幅度提升;同时无人机可以采集高清图像,发现人眼难以发现的故障隐患,大幅提升巡检效率与精度;再者使用5G 应用创新发展白皮书49无人机测算煤堆存量比传统拉卷尺测量方便省时、安全便捷、精准高效;对于测算形状不规则的煤堆,准确度高。同时利用无人机高空拍照,可以直观掌握堆场大小和煤堆分布,借此优化堆煤布局。(4)5G+无人驾驶无人驾驶传统港口集卡采用人工驾驶,司机机械式劳作

    142、,易造成疲劳驾驶,影响运输效率和安全。港口无人运输是智慧港口的重要组成部分,是智慧港口建设的基石。无人集卡(及跨运车平板车等平面运输装备)完成在港口的无人化移箱工作。5G 能为港口的无人集卡自动运输、集卡无人驾驶和港区视频管理等应用提供更好的网络支持。图图 3-22 5G 无人驾驶系统架构无人驾驶系统架构基于 5G、高精度定位及车路协同技术实现集卡无人驾驶以及实时路况回传,使得无人驾驶集卡的运行数据能够实时传输到后台控制中心,由控制中心监管运输进度和状态,对集卡的位置、姿态、电量、载重等数据进行监控,并实时查看车辆的感知与规划信息。在集卡发生故障或需前往临时区域时,即可切换 5G 远程接管,保

    143、障其运输、驾驶安全。通过 5G+无人驾驶集卡进行运输,可以大幅度降低人力成本,实现 24 小时作业。(5)5G+港区智能监控港区智能监控目前视频监控是主要的生产安全管控手段,但是传统视频监控过于依赖人工,人工监看海量视频难度大,长时间容易疲劳,问题发现不及时,难以实现全面实时监管、安全风险提前预防和实时预警,存在较大安全管理风险。5G 专网与 AI 的结合,实现作业现场生产安全智能监测(包含对人员、设备、车辆、吊机、船舶、道路、通道、堆场等的智能监测和实时预警),对港口码头平台、堆场、查验区、沿线出入口、港区内部通道等部位进行智能检测和实时预警,如作业合规、穿戴合规(工服、口罩、安全帽等穿5G

    144、 应用创新发展白皮书50戴的合规性检测)、行为合规等进行智能分析,能有效推进港口巡检无人化、监控全天化、视频高清化和分析智能化,这就是 5G 港区智能监控的应用的结果,大大提升智慧港口安全生产水平,提升港区安全监管效率。案例:5G+港区智能监控“智慧港口的建设及管理是今后港口发展的必然趋势,利用互联网技术和大数据的思维实现港口的智能化、自动化和无人化,助推港口转型升级和企业提质增效,是建设国际强港的信息化保障。”传统港口的监控存在以下问题:(1)管理宽度有限。监控画面越来越多,接近 300 路画面,工作人员根本看不过来。(2)失焦。无论是拼接屏还是 LED 大荧幕,大量多画面平铺会使人员关注焦

    145、点散乱。(3)视觉疲劳。人不可能一直盯着屏幕。(4)用途单一。大量监控主要用途是录像,事后追溯等等南京联通与南京港集团和南京港江北港务公司沟通,提出“5G+AI 助力智慧港口”计划,借助 5G 和 AI 技术推动南京港生产经营、安全生产环节的应用升级和技术创新,助力港口运行智能化,提升运营效率。图图 3-23 南京港南京港 5G 智能管控平台部分界面智能管控平台部分界面3.5G+港口创新融合发展分析港口创新融合发展分析5G 应用创新发展白皮书51(1)网络融合5G 网络与港口行业融合形成三种网络融合模式。网络替代模式:利用 5G 替换原有信息传输通道(有线、Wi-Fi、波导管、对讲等),业务流

    146、程部分优化,但不发生大的变革,如龙门吊远控,智能理货,视频监控等。网络叠加模式:利用 5G 开展新业务或新的数据传输通道,增加新的业务或对原有业务进行补充优化,譬如港区设备全连接管理。融合变革模式:利用 5G LAN、5G 确定性网络等新技术实现与现有网络融合,有可能改变原有网络部署方案,网络更加的扁平化。智慧港口 5G 典型应用场景,包括港机远控(桥吊/龙门吊/门机等)、AGV/IGV/无人集卡、智能理货、无人机巡检、视频 AI 监控等。其中龙门吊远控属于典型高清视频回传+PLC 远控场景,与5G 网络特性高度匹配,是 5G 在智慧港口第一波应用之一。为了实现龙门吊远控场景规模落地,5G无线

    147、网络规划设计需要从传统的以基站为锚点的规划思路转变为以业务场景和终端部署为参考点的无线网络规划和设计。图图 3-24 智慧港口龙门吊远控智慧港口龙门吊远控为了满足龙门吊、AGV/IGV/无人集卡等关键业务的低时延性能要求,5G+MEC 下沉是典型的组网方式;根据港口行业对数据安全保密性、业务时延保障性、项目投资等因素的综合考量,在进行 5G MEC 建设时,可以采用共享 MEC 或专享 MEC 两种建设模式。5G 应用创新发展白皮书52图图 3-25 智慧港口智慧港口 5G+MEC 组网组网共享 MEC 建设模式利用基础电信企业部署在靠近用户侧的移动局房(如地市、区县)的布局型 5G MEC

    148、节点,为港口客户提供本地业务分流,提供流量本地卸载、低时延保障,并利用端到端的切片技术进行逻辑隔离,从而为不同业务场景提供差异化 5G 网络服务;同时在边缘侧提供边缘应用本地部署和计算。专享 MEC 建设模式,下沉部署 5G MEC 到港区/园区。该方案独有优势在于提供更低时延的业务保障,同时可实现数据不出园区,非常适合龙门吊远控等低时延高可靠场景应用。港口行业 5G 创新融合涉及关键生产业务环节,关乎生产安全,需要在满足低时延、大带宽基础上,采取容灾、备份、冗余等方案,进一步提高网络节点的可靠性,提供 99.99%以上端到端网络连接可靠性保障。典型的 5G 专网增强组网方案:双 5G 终端接

    149、入(99.99%):终端及空口是系统可靠性薄弱环节,通过双 CPE 接入提供终端设备级保护及无线分集增益,提升链路可靠性。图图 3-26 双双 5G 终端接入终端接入 双终端+双接入+双承载(99.999%):端到端网络节点冗余保护,双 CPE、双频点双基站、双套承载成环保护、双 UPF,容灾、备份、冗余,进一步提升端到端网络链路可靠性。图图 3-27 双终端双终端+双接入双接入+双承载双承载5G 应用创新发展白皮书53(2)终端融合终端融合在 5G+智慧港口行业试点及推广过程中,基础电信企业及设备厂家陆续推出匹配港口生产环境的 5G 通用接入工业终端产品,包括防盐腐、防雷电、防震等工业属性的

    150、 5G CPE 及 5G 网关等,扩展港口作业区 5G 业务接入能力,提升 5G 终端稳定可用性。同时,针对龙门吊、岸桥等 5G 远控场景,行业内也先后推出专业性更强的 5G 融合终端产品,如中国联通 5G 工业云化控制网关(ICG 500-1),能够适配 Profinet、POWERLINK 等主流工业控制二层协议,并通过专有芯片进行硬件加速,保障 PLC 控制传输的低时延、高可靠,同时集成主备冗余方案,适应现场不同组网,提供双 5G 冗余、5G+光纤、5G+工业 AP 等双链路方案,保障港机5G 远控高可靠;针对装卸船机 5G+自动化场景,中国联通推出 5G+高精度位姿测量仪(CU-ZYY

    151、-ZD002),基于北斗+惯导组合导航算法,提供高精度的位置及姿态信息,通过 5G+MEC专网高效通信及解算服务,全面提升装卸船机自动化作业系统效率。随着 5G 应用在港口行业领域不断深入及规模复制,行业内势必加大应用创新,探索外接、嵌入、集成等各类模式 5G 融合终端产品,催熟 5G LAN、5G 内生确定性等网络技术,进一步提升港口行业适应性,并带来港口行业生产方式及业务系统的变革。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议5G 等技术的飞速发展和应用将为港航业智慧化发展提供关键的基础条件,为港口自动化带来全新生命力。借助于 5G 技术与港口生产的充分融合,促进了港口相关领域流程再造、管理创

    152、新和业务协同,初步实现了业务单证电子化、生产作业自动化、内部监控可视化、行业监管痕迹化、用户服务移动化、全程业务协同化等系列目标,降本增效成果显著。为促进 5G+港口应用规模化发展,应从以下三个方面加强 5G 赋能港口发展。一是实施差异化业务发展策略,重点突破。基于港口的规模和信息化水平,港口分为不同类型。各类港口的特点和信息化诉求有着明显差异,业务切入点也有所不同,应采取差异化发展策略。二是加大内河港口 5G 拓展力度,提升 5G 应用渗透率。在当前沿海大中型港口 5G 渗透率较高的形势下,除继续巩固在沿海大港口市场地位外,要加大对沿海中型港口和内河港口的拓展力度,不断提升内河港口 5G 渗

    153、透率。三是加强产业合作,打造 5G+智慧港口生态圈。应联合港航产业链上下游企业,共同推进 5G智慧港口转型升级,做大 5G 智慧港口“朋友圈”,努力打造世界一流的智慧港口。四是强化与行业权威机构合作交流,提升行业影响力。基于自身核心竞争力不断推动合作关系向深发展,充分发挥5G 应用创新发展白皮书54各自在行业内的优势和影响,通过持续创新合作,共同赋能港航数字化转型进程,助力港航业务高质量发展。3.33.35G+5G+智能采矿智能采矿1.采矿行业数字化转型趋势分析采矿行业数字化转型趋势分析随着以 5G 为代表的新一代信息通信技术的发展,目前我国矿山智能化发展还不到 2.0 智能化阶段,传统的有线

    154、不能满足矿山占线长,移动作业的需求,未来我们要想达到 4.0 全矿井的协同管控阶段,无线领域的 5G 技术应用必不可少。而且煤矿领域环境恶劣。而且机械系统繁多,大量的通信光缆,网线,遍布在地底狭窄的巷道内,错综复杂,有一定的安全隐患。在极端恶劣,危险的井底生产现状,导致越来越多的年轻人不愿意下井工作。煤矿生产急需找到破局的手段,即实现 5G智能化改造。记忆割煤采矿 1.0 时代透明地质远程集中控制采矿 3.0 时代支架自动找值采矿 2.0 时代图图 3-28 采矿行业发展趋势采矿行业发展趋势一直以来国家都十分重视能源领域发展,外加 5G 和工业互联网的深度融合使得矿山领域的发展迎来了新的契机。

    155、2020 年 2 月 25 日,发改委、能源局等 8 部委联合印发了关于加快煤矿智能化发展的指导意见,明确到 2021 年,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系等。到 2030 年,没有智能化改造的矿井全部退出。保障能源安全就是在保障国家安全。利用 5G 技术在矿山场景中进行创新应用,在减人增效的同时,也改善了矿山职工的生活品质。这对保证矿山职工安全、推动矿山企业生产顺利进行,提高矿山企业生产效率、保障国家和集体财产不受损失有着重要的意义。表表 3-5 采矿采矿行业相关政策行业相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容202

    156、0关于加快煤矿智能化发展的指导意见国家发改委、能源局、应急部等 8 部到 2023 年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,构建智5G 应用创新发展白皮书55委能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。关于开展首批智能化示范煤矿建设的通知国家能源局建设首批智能化示范煤矿,旨在从建设理念、系统架构、智能技术与装备、综合管理、经济投入等方面进行探索与实践,根据煤层赋存条件、煤矿类型与规模,凝练可复制的智能化建设模式,尽快实现“系统智能化、智能系统化”,引领带动全国煤矿智能化建设,从根本上遏制重特大事故发生,促进煤炭开采方式由炮采、普材和综采向智采变革,为能源领域“新

    157、基建”奠定基础。2021煤炭“十四五”高质量发展指导意见煤炭工业协会到“十四五”末,煤矿采煤机械化程度 90%左右,掘进机械化程度 75%左右;原煤入选(洗)煤率80%左右;煤矸石、矿井水利用与达标排放率100%。2022“十四五”矿山安全生产规划应急管理部、国家矿山安全监察局实施矿山智能化发展行动计划,将推动新建、改扩建矿井及大型煤矿、灾害严重煤矿实现智能化开采,小煤矿深化机械化换人、自动化减人专项行动,逐步向智能化过渡。去年 7 月,工业和信息化部联合中央网信办、国家发改委等九部门启动实施5G 应用“扬帆”行动计划(20212023 年)。一年多来,我国 5G 应用不断走深向实,为推动经济

    158、高质量发展注入了强劲动力。相关数据显示,截至今年 5 月底,我国 5G 应用已经覆盖国民经济 40 个大类。其中,5G已在全国 200 余家智慧矿山得到广泛应用。2021 年底,全国智能化采掘工作面以及达到了 687 个,其中智能化采煤工作面 431 个,占比 63%,智能化采掘工作面 256 个,占比 37%;预计今年年底可达将近 1000 个智能综采掘进工作面。良好的政策环境促进 5G+智能采矿应用的孵化和落地。矿山安全监察局发布 5 类 38 种煤矿机器人重点研发目录,推动全国建成 494 个煤矿智能化采掘工作面,实施应用 19 种与煤矿生产有关的机器人,开启了“有人巡视、无人值守”智能

    159、开采新模式,应用成效十分显著。目前,我国煤炭领域智能化研究起步比较晚,近年来呈快速发展趋势,未来,更加深入融合工业物联网、人工智能、大数据等新一代信息技术实现“自主感知、泛在联接、数据驱动、智能开采”将是煤矿智能化发展的主要目标。未来智能矿山将通过各种智能传感器设备对矿山环境实时变化的多维主动感知,通过 5G 网络实现矿山人与人、人与物、物与物的广泛联接,通过数据采集与分析实现数据驱动决策,通过智能生产管控实现煤炭资源的智能化开采。采矿业对国民经济的发展期重要作用。5G 与采矿行业的结合成为发展趋势,5G 智慧采矿发展主要体现在通过井下 5G 独立组网的灵活部署和创新探索,带动 5G 产业甚至

    160、下一代互联网产业的快速发展,借助项目的推进,探索适用于矿山行业的 5G 行业发展的商业模式,为大规模的 5G 商5G 应用创新发展白皮书56用打下基础。推动 5G 融合应用向更高程度、更深层次、更广范围发展,先后落地实践了 5G 远程掘进、5G 远程协助、5G 辅助运输、5G 综采集控室、5G 巡检机器人等十项应用,促进 5G+工业互联网由点到面,实现规模发展,助力新旧动能转换,为国家经济高质量发展、民生改善和社会进步提供强大新动能。总体来说,煤矿生产作为整个煤炭工业的核心所在,运用物联网、大数据等新一代信息技术对其进行智能化建设,是适应现代工业技术革命发展趋势、保障国家能源安全、实现煤炭工业

    161、高质量发展的本质支撑,因此智能矿山行业具备持续成长的历史必然性,并且得益于政策基础以及技术创新的双重保障,我国智能矿山行业将迅速迎来广阔的发展空间。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析在矿山领域,建设煤矿井上井下 5G 网络基础系统,搭建智能化煤矿融合管控平台、企业云平台和大数据处理中心等基础设施,打造“云边端”的矿山工业互联网体系架构。利用 5G 的高速率、低时延、大连接、高可靠等特性,重点开展井下巡检和安防、无人驾驶等系统建设和应用,探索智能采掘及生产控制、环境监测与安全防护、虚拟交互等场景试点应用,促进智能煤矿建设。(1)5G+智能掘进智能掘进解决了掘进效率低、安全性差、成本高

    162、的问题,实现了远程遥控掘进机,监测掘进机的状态、位置和工作环境,并实现指挥中心调度、保护作业人员等功能,实现无人或少人作业,掘进面减人50%,提升掘进效率 20%。图图 3-29 5G+智能掘进方案智能掘进方案(2)5G+智能综采智能综采工作面 5G 网络全覆盖,采煤机安装 CPE 模块以及 IMOSS 惯导装置,工作面就地部署 MEC,5G 应用创新发展白皮书575G 网络延时小于 10ms,实现了惯导装置采集的采煤机三维位置姿态信息及采煤机数据信息基于 5G网络的实时回传,惯导装置将位置信息反馈给对接的电液控系统,实现采煤工作面采煤自动取直,采煤机操作人员可通过井下工作面集控室实时观测工作

    163、面的高清摄像头画面,并根据生产需求远程控制采煤机,生产过程中基本实现工作面现场无人化,同时有效提高了生产效率,减轻了工作人员劳动强度。解决了设备自成小系统、设备之间信息割裂、设备隐患难监测的问题,实现了设备及系统的数据共享和集中控制,能分析综采设备的运行数据并提前预测隐患,实现减人 30%-50%,降低成本。图图 3-30 5G+智慧综采方案智慧综采方案(3)5G+智慧洗选智慧洗选解决了数据采集不全、故障点找不到、数据多难统计、设备检修维护难的问题,实现洗选煤数据采集和生产管理智能化,实现视频监控和自动化运行,降低设备空转,优化设备启动流程,节电2%-4%,让工作过程更安全、节能、环保。图图

    164、3-31 5G+智慧洗选智慧洗选5G 应用创新发展白皮书58(4)5G+智能主煤流运输智能主煤流运输解决了现有皮带机发生故障频次高、人工巡检难度大、故障位置难定位的问题,实现了系统包含地面监控中心和井下控制系统两部分,实现对全矿井煤流的数据采集、生产调度和决策指挥,降低事故率,提高安全系数,提升故障检修效率 15%-20%。图图 3-32 5G+智能主煤流运输平台智能主煤流运输平台(5)5G+智能地质保障智能地质保障解决了勘测地质的技术员人手不足,矿山地质信息图太专业,无法支撑领导决策等问题。实现业务系统将矿井周围的地质数据与工程数据进行融合分析,并建立起实时更新的高精度融合模型,从而提升矿量

    165、勘测、生产排产的效率,减少安全事故发生。图图 3-33 5G+智能地质保障智能地质保障(6)5G+智能通风智能通风需要人工调整通风情况,风压风速、风机运行情况需要人工检测,实现对风阻、风量、风压等参数的智能感知,对通风网络阻力进行实时监测与解算。减少人工劳动量,提高通防效率 30%。5G 应用创新发展白皮书59图图 3-34 5G+智能通风方案智能通风方案(7)5G+智能供电与排水智能供电与排水传统供电、供水系统自动化程度低,应急速度慢,实现了煤矿供电系统智能监管及无人值守,降低人力工作量 70%;实现主供水系统设备的按需运行,减少设备空转,提高运行效率,实现节电2%。图图 3-35 5G+智

    166、能供电与排水方案智能供电与排水方案(8)5G+智能辅助运输智能辅助运输解决了运输部门车辆调度难,运输效率低等问题,实现了实时监控车辆状态、车辆位置,实现对整个运输过程进行监控,调度室只需 1 人即可完成矿山车辆调度。5G 应用创新发展白皮书60图图 3-36 5G+智能辅助运输管理平台智能辅助运输管理平台(9)5G+智慧智慧矿矿区区解决了矿区管理难度大、可视化监控能力弱、预警决策程度低的问题,实现了形成全面感知、实时互联、分析决策、动态预测、协同控制的智能矿区管控系统,减少矿区巡检人员达 20%,降低5%整体能耗成本,提高矿区自动化运行效率。图图 3-37 5G+智慧矿区应用智慧矿区应用(10

    167、)5G+智能安全监控智能安全监控解决矿山安全风险监管难,水、火、瓦斯、顶板、粉尘等灾害监测预警与应急处置的问题,实现风险监测预警、智能分析模拟、应急救援辅助指挥、事故原因分析、避灾路线智能规划等功能,增强矿山安全保障能力,显著提升施工安全系数。5G 应用创新发展白皮书61图图 3-38 5G+智能安全监控方案智能安全监控方案案例:5G+采矿实践应用塔山 5G+采矿的建设整个规划为 3 期,第一期完成的内容主要是一些网络安全、数据中心基础设施建设以及井下电力监测系统、水泵房自动化监测等 17 个系统;第二期在之前的基础上完成了煤矿大数据融合、数据综合管控平台等平台类系统和三维地质透明化系统等 1

    168、3 项子系统。第三期完成了辅助运输无人驾驶、智能化采掘等创新型项目共计 16 项。塔山煤矿为实现地面以及井下 5G 无线网络的覆盖,地面共建设 8 个宏站,7 个微站,共建设30台AAU,实现塔山工业园区室内外4个风景区5G信号的覆盖,井下共建设2台IPRAN,6 台 BBU,26 台 RHUB 和 128 台 PRRU 实现井下全覆盖,工业环网部署分为地面机房、地面接入、井下接入三个部分。地面机房与井下接入形成万兆环网,地面接入与机房形成新型拓扑连接,增加了各子系统之间的互联性和可扩展性,打通所有子系统信息传输通道,如智能高清识别系统、通风机的远程控制系统、智能掘进系统等,助力打造减人、增效

    169、,安全的场景,实现煤炭开产少人化、减损化交合。塔山煤矿的网络规划如下:5G 应用创新发展白皮书62图图 3-39 塔山网络规划图塔山网络规划图塔山煤矿 5G+智能高清识别在综采面的应用,实现对液压支架是否正常跟机移架,采煤机前后人员违章作业,刮板输送机机头堆煤、缺刮板、断链、运输顺槽胶带大块煤矸、异物等状态进行智能感知,这些功能都得益于 8234 工作面安装的 23 台 5G+视频摄像头。当它们识别到异常状态时,系统监控画面弹框报警,提醒人员对异常状态进行处理,并通过控制系统进行联动控制。通过这些技术,安全性提升的同时,生产管理效率也有极大的提高。图图 3-40 5G+高清智能识别高清智能识别

    170、塔山煤矿还利用了 5G+通风机远程无线监控与控制系统,远程观看通风机运转情况并可实时控制通风机开停,该系统的视频监控数据与控制信令通过 5G 无线网络传输,本场景可作为实验场景,为井下同时实现设备的远程无线监控与无线控制提供技术验证,推动此技术向其他5G 应用创新发展白皮书63应用场景转化。图图 3-41 5G+通风机远程无线监控与控制系统通风机远程无线监控与控制系统在 5G+智能掘进首次采用了三维激光扫描仪及惯性导航技术主动检测掘进机实时位姿信息,可以实时采集工作面视频及掘进机工作状态,数据通过 5G 网络传至井下操作室及地面操作台,可在远端操作设备、定义断面形状,设备根据当前位置动态调整掘

    171、进机各项动作完成断面自动精确成型。成型过程中具备防碰撞预警、人员闯入预警、掘进面超越界预警等多项安全防护功能,保障生产安全。图图 3-42 5G+智能掘进地面操作控制台智能掘进地面操作控制台5G 应用创新发展白皮书643.5G+采矿创新融合发展分析采矿创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合5G 与矿山领域的融合,构建稳定、低延时、高速率的网络环境。由于每个矿山的地理情况有各不相同,所以在构建 5G 网络模式时需因地制宜,根据煤矿自己独有的条件来构建符合自己,适合自己的网络,同时也要满足业务发展的需要。5G 网络与矿山行业融合形成的两种网络融合模式。5G IPRAN 环网融合:传统工业以太网无

    172、法承载 5G 的信令传输,而 IPRAN 本身所构成的工业互联网,不仅支持 5G 网络的传输,还将 5G 和工业互联网做到了融合,真正实现井上井下一张网。通过 5G 网络设备接入,可实现煤矿厂区内井上办公网络、井下视频系统、监测系统、数据上传系统、工业控制系统等。网络连接相关线路均采用一主二备的连接方式,提高网络的抗灾性。由于煤矿生产环境的特性,一主一备的连接线路可以更好地实现手动断线切换,最大程度保障井下网络的通信能力。图图 3-43 庞庞塔庞庞塔 IPRAN 环网建设图环网建设图 5G 多模网络融合:煤矿现有无线网络大多为小灵通、4G 网络等,由于井下各业务所需网络性能不同,因此,单模网络

    173、已不能满足煤矿井下各业务的运行。比如随着业务数据量的增大,业务种类的增多,小灵通的宽带不能满足需求,所以开发一种 4G、5G、NB-IoT 多模网络融合基站,满足煤矿井下不同业务场景对网络的需求,传感器类的广连接业务通过 NB-IoT 网络实现。不仅在生产效能上实现了提高,同时节约了矿方的资源,解决了布线乱的问题。以麻家梁煤矿为例由井下144 个基站共同组成的多模网络融合发展。其网络结构如下:5G 应用创新发展白皮书65图图 3-44 麻家梁多模网络结构图麻家梁多模网络结构图(2)终端融合)终端融合5G+矿山的融合,除了网络的融合,还有生态终端的融合。在工作面上,我们打造六大二级节点平台,来对

    174、矿上的上百个子系统进行融合,比如安全监测平台,就将瓦斯监测、风尘监测、温度监测及一氧化碳监测等 24 项子系统融合在一个平台。融合过程的终端协议通过 NB 网络实现网络统一,每个不同的终端通过不同的分站统一都流向工业互联网到了地面服务器,之后地面的服务器对系统之间所要进行分析的数据统一融合到二级安全平台。为智能矿山的建设提供即时通讯,信息无障碍交流的保障。让前端现场作业更加智能,让后端管理更加高效;同时实现前端作业和后端管理的实时联动、信息的同步传输与存储以及数据的采集与分析,全面提升煤矿的管理能力。图图 3-45 智慧矿山安全监测平台智慧矿山安全监测平台5G 应用创新发展白皮书66从生产、管

    175、理、调度等方面,打造了 10 大 5G 应用场景解决方案,包括 5G+智能掘进、智能综采、智能洗选、主煤流运输、智能地质保障、智能通风、智能供电与排水、智能辅助运输、智慧园区、安全监控等,实现了工作面生产设备(采煤机、掘进机)及机电设备(巡检机器人、排水设备等)基于 5G 网络的远程控制,同时实现了移动场景视频画面及设备数据的实时回传,全面提升了矿井智能化水平,实现了矿井生产管理的提质增产,让整个矿区更“透明”,更高效,更安全,着力建成“安全、绿色、智能、高效”四型矿山。(3)系统融合)系统融合智能矿山云平台结合“云计算、物联网、大数据、地理信息系统、人工智能、数字孪生”等技术,采用分布式微服

    176、务架构,基于标准规范体系框架实现了集煤矿生产运行管理、智能灾害监测预警、安全管控、机电自动化系统集控、设备设施全生命周期管理、智能协同调度、智能大数据分析决策、3D 可视化呈现等功能,实现煤矿开拓、采掘、运通、洗选、安全保障、经营管理全过程的智能化运行。与煤矿应用场景深度匹配,实现了矿井多源异构信息数据共享,打破了煤矿各专业间的数据壁垒,提升煤矿各系统的综合感知能力、融合交互能力,形成能源集团、二级公司、煤矿三级协同管控模式,实时全面掌握煤矿整体生产、运营管理的现状,满足煤矿智能化全面感知、自主决策和需求的敏捷响应。矿用综合管控平台。结合山东能源集团多年的平台实际应用经验,联合行业高校,发挥联

    177、通云能力,依托物联网 IOT 平台及数据中台底座,自主研发了矿用综合管控平台。平台拥有八大业务系统、一张图、数字孪生,AI 智能分析等 700 余个功能模块,满足矿井生产、管理、运输等各环节;通过各业务系统的数据感知、集成、清洗治理,统一到工业互联网平台,再集成到智能管控平台,实现各类业务管理流程数据协同展现、协同控制。中国联通矿山军团拥有自主软著权的智能化综合管控平台产品,可根据不同矿山实际情况提供定制化开发,提供三级架构平台,从集团到矿业公司到矿山均可单独提供,实现不同厂家数据统一采集到中台,打通信息孤岛。实现全矿井设备和环境监测、设备运行、业务运营等 86 个生产业务系统数据集成、优化、

    178、共享,让整个矿区更透明、更高效、更安全。5G 应用创新发展白皮书67图图 3-46 矿用综合管理平台矿用综合管理平台4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议各地区、各有关部门和矿山企业在认真学习贯彻习近平总书记关于安全生产重要论述,持续推进落实安全,淘汰落后产能、科技强安、智能矿山建设等各项工作后,全国矿山的智能化改造和安全生产工作取得明显成效。为此,我们应从三方面来持续助力 5G+矿山发展。一是加强工信部和国家能源集团、基础电信企业的交流合作机制,共同制定相关标准和政策性文件。目前煤矿相关标准不足 100 项,煤矿行业标准 1400 余项,主要是对煤矿的安全生产、关键设备的通用要求进行规定,

    179、关于智能矿山的标准还非常少,已发布的个别标准技术局限性较大,所以需要工信部牵头带领行业各单位共同制定相关标准,共同助力 5G 数字化矿山的高质量发展。二是加强校企合作以及相关研发单位和矿山企业的合作,在矿山建立试验场地,加快研发速度。和中国矿业大学、太原理工大学等单位打造联合创新实验室共同研发相关产品,共同构建基于 AI、大数据和数据孪生等尽量能够模拟实际应用的产品,共同培养智能矿山领域的相关人才,实现产学研融合发展助力行业进步。三是加大对智能矿山优秀案例的推广和宣传,积极推动标杆效应。多举办 5G+行业性质的比赛如绽放杯、光华杯等。对已经落地的矿山项目进行为期多年的考察,对每年有创新突破的单

    180、位予以适当奖励,对优秀项目和可复制项目总结复制方案。向全国范围进行推广,积极打造明星矿山、标杆矿山,推动全行业向 5G 智能化开采时代迈进。5G 应用创新发展白皮书683.43.45G+5G+智慧电力智慧电力1.电力行业数字化转型趋势分析电力行业数字化转型趋势分析随着碳达峰、碳中和加快推进,能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化、能源配置日趋平台化、能源利用日益高效化。能源格局的深刻调整,必将给电力系统带来深刻变化。新型电力系统数字技术支撑体系内涵主要包括实体电网和数字系统融合、电碳并重、控制系统与信息系统并举、数字赋能与管理优化并进四个方面。5G 具有高速率、低时延、大连接等特征,是支撑能源

    181、转型的重要战略资源和新型基础设施。5G 与能源领域各行业深度融合,将有效带动能源生产和消费模式创新,为能源革命注入强大动力。以此为基础,能源局、发改委、工信部等部委频频发布能源行业政策文件,推动能源行业的数智化与 5G 落地应用。表表 3-6 能源相关能源相关行业相关政策行业相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容20215G 应用“扬帆”行动计划(2021-2023 年)工业和信息化部等十部委突破电力行业重点场景 5G 确定性时延、授时精度、安全保障等关键技术,搭建融合 5G 的电力通信管理支撑系统和边缘计算平台。开展基于 5G的工业控制与监测网络升级改造,推广发电设

    182、备运维、配电自动化、输电线/变电站巡检、用电信息采集等场景应用,实现发电环节生产的可视化、配电环节控制的智能化、输变电环节监控的无人化、用电环节采集的实时化。能源领域 5G 应用实施方案国家发改委、国家能源局、中央网信办、工业和信息化部围绕智能电厂、智能电网、综合能源等方面拓展一批 5G 典型应用场景,建设一批 5G 行业专网或虚拟专网,探索形成一批可复制、易推广的有竞争力的商业模式。研制一批满足能源领域 5G 应用特定需求的专用技术和配套产品,制定一批重点亟需技术标准,研究建设能源领域 5G 应用相关技术创新平台、公共服务平台和安全防护体系,显著提升能源领域 5G 应用产业基础支撑能力。从

    183、2014 年开启 5G 场景需求的制定、技术研发和测试验证工作,到 2018 年全面开展 5G 规模试验,再到 2019 年实现 5G 试点商用和 2020 年全面商用,5G 价值体现由实验室走向垂直行业应用,赋予各个行业完善现有产品开发、服务提升和开拓新业务的更多可能性。据估算,到 2026 年,5G将为全球十个主要产业带来 1.3 万亿美元的数字化市场规模,其中能源公用事业(水、电、燃气等)5G 应用创新发展白皮书69占比高达 19%,市场规模约为 2500 亿美元。电力行业无疑是 5G 垂直应用的重点赛道和风口之一。5G 通信特点与电力通信需求高度契合,在智慧电网的各大应用场景中,5G

    184、均可充分赋能,5G能为电力行业带来深远的社会影响,并产生巨大的经济价值。能源领域 5G 应用总体处于发展初期阶段,尚需深入挖掘应用场景、完善配套支撑体系、培育有竞争力的商业模式。“5G+数字电网”融合发展是电网数字化转型和新型电力系统建设的现实需求,将为双碳目标达成提供强有力的数字底座。为深入贯彻习近平网络强国重要思想,服务新型电力系统建设和数字化转型,为电力行业“5G+数字电网”建设及规模化应用提供可靠的网络服务保障,5G 电力虚拟专网也需随着行业需求的发展不断提升网络资源调用能力。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析5G 赋能电力行业数字化发展,为发电企业、国网公司等提供提质、降

    185、本、增效和安全的数字化工具和解决方案。依托 5G 关键技术可为行业提供定制化(虚拟)专网级应用,开展基于 5G 的工业控制与监测网络升级改造,推广发电设备运维、配电自动化、输电线/变电站巡检、用电信息采集等场景应用,满足多场景服务需求,保证能源生产、传输、消费全环节用户及终端的泛在互联与感知,实现发电环节生产的可视化、配电环节控制的智能化、输变电环节监控的无人化、用电环节采集的实时化,助力提高发、输、变、配、用电智慧发展水平,全面提升调度控制、运维巡检和客户服务质量。5G+电力的典型应用场景包括:精准负荷控制、分布式光伏并网接入、配电自动化和配网差动保护等场景。(1)5G+精准负荷控制精准负荷

    186、控制基于 5G 通信技术快速架设通信网络,实现 5G 无线替代原有光纤有线通信环节。精准负荷控制属于安全性要求高的电网 I 区业务,对网络安全和数据安全有非常高的要求,通过 5G+边缘计算及端到端切片技术,可以实现业务需求和网络资源的灵活匹配,虚拟出多张满足不同业务应用场景和差异化需求的 5G 切片网络,并能充分共享物理网络资源。(2)5G+配网差动保护配网差动保护基于 5G MEC 架构的配网差动保护方案,有效降低通信终端之间的通信时延,并结合具备授时功能的 5G 通信终端,实现故障区间精确定位和故障快速隔离,提升配电网保护的选择性、快速性、可靠性和灵敏性,消除故障处置过程中人身、设备安全隐

    187、患。(3)5G+配电自动化配电自动化利用 5G 大带宽、低时延的通信特性,实现 DTU、FTU、融合终端等设备的配电网运行状态信5G 应用创新发展白皮书70息的传输,有效降低通信时延、保障终端接入和传输的可靠性,提升配电网运行状态实时感知、综合能源管理、分布式电源群调群控等能力。(4)5G+分布式光伏并网调控分布式光伏并网调控在分布式光伏场景中,采用 5G 网络可以实现信息全面采集监控及故障精准定位、分布式光伏并网调控,根据用电需求和储能状态实时调整新能源出力,实现跨区域送、受端协调控制,提高新能源发电消纳电量,降低弃风弃光率。(5)电动汽车充电桩电动汽车充电桩利用 5G 通信大连接、高带宽的

    188、特性,解决充电桩业务面临的接入经济性、安全性等问题,满足充电桩业务快速部署建设、高效采集运营的需求,实现未来对分散或集中建设的充电桩站点的信息采集、控制并提高充电桩业务运营实效。目前在电力发电、配电、变电等环节已开展 5G 应用试点示范,并已取得初步成效,目前的试点场景如下:案例:5G+电力领域实践应用(一)山东整县分布式光伏数量和装机容量均居全国首位,由于新能源具有“靠天吃饭”的特性,极易受气象条件影响,为电网供需平衡带来了极大的不确定性,传统电网难以同时应对发电与负荷的高度不确定性。山东联通联合国网山东公司,利用 5G 硬切片技术打造的 5G 电力虚拟专网,为满足海量分散资源的安全接入、敏

    189、捷响应、精准控制需求。对大规模分布式新能源实现可观、可测、可控,助力源网荷储系统协调互动,解决了新能源消纳方面的诸多难题。2021 年 9 月国网山东公司建成了全国首个省域 5G 电力示范网,在全省建立起覆盖“生产控制大区”、“管理信息大区”、“互联网大区”的 3 张 5G 切片网络,约 7000 台 5G 电力终端接入示范网。目前,国网山东公司已建成全国首套省域 5G 电力示范网,对于构建以新能源为主体的新型电力系统,助力“双碳”目标的实现,推动我国能源清洁低碳转型都具有十分重要的意义。2022年启动了 6.8 万 5G 电力终端的采购,目前正在有序部署实施,未来三年,还将针对电网“发、输、

    190、变、配、用”各环节,安装 30.4 万台 5G 通信终端,持续深化 5G 与电网融合发展。5G 应用创新发展白皮书71图图 3-47 5G 电力光伏运维监控电力光伏运维监控在国网山东公司调度中心大厅,通过 5G 电力专网运营平台可直观看到全省 5G 电力专网的运营情况。包含覆盖各地市的 5G 专网的运营关键指标、告警信息、接入终端数据等情况。案例:5G+电力领域实践应用(二)为促进电力行业实现智慧化管理,中国联通与国网浙江公司开展深度合作,通过提供标准专网能力开放,完成业内首个基于专网能力开放的网业协同管理实践。依托 5G 专网运营平台,中国联通将日常专网巡检管理最为核心的网络信息,包括 5G

    191、 专网无线、核心网、MEC 等网络资源的资源详情、网络性能、故障告警信息,以及终端级、业务级专网服务质量等对电网生产业务支撑最关键的网络信息等形成标准化接口提供给国网浙江公司,由国网浙江公司将相关信息与生产业务监控信息进行聚合,实现了网络运行状态信息和 5G 电力业务信息的一屏呈现,真正做到企业侧网业协同和一点看全,大大提高了客户自主管理效能。图图 3-48 5G 专网运营平台专网运营平台通过打造集约的 5G 专网运营平台和对能力开放 API 的标准化,实现了能力开放接口的一点对接、服务全国,以及面向跨省多园区专网自服务的即开即用、跨域服务。基于 MEC 云网5G 应用创新发展白皮书72一体、

    192、终端融合管理、企业网综合管理等网边端协同能力,5G 专网运营平台可进一步满足客户对内外网、端、云的集约化管理及数字化运营的需求,实现客户对专网可视、可维、可管、可控,为客户提供更完善、更高效、更优质的 5G 专网服务。3.5G+电力创新融合发展分析电力创新融合发展分析(1)资源置换实现双赢,强化电网)资源置换实现双赢,强化电网 5G 专网能力专网能力通过资源互换,切入电网行业,同时,强化 5G 专网能力,服务配电自动化、输电线/变电站巡检、用电信息采集等场景。(2)打造多维电力产品,助力电力清洁低碳转型)打造多维电力产品,助力电力清洁低碳转型围绕发输变配用多环节,打造时空定位、视频 AI 监测

    193、、5G 融合终端等特色产品;推广生产现场监测、生产能耗管控等场景,助力煤流智能化、无人化、低碳化。(3)部署新能源联动产品,实现高价值创新应用)部署新能源联动产品,实现高价值创新应用打通新能源电站信息流,实现基于电站生产数据的应用联动,促进企业协同合作,形成面向新能源电站降本增效运营的数据 AI 治理模式。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议以 5G 为代表的数字科技与电力行业融合发展,有利于提升产业效率、优化产业结构、增强产业发展动能,促进发输变配用等电力环节高质量发展,是数字电网的重要内容,也是“十四五”时期能源行业发展的重要方向。为此,我们建议从五个方面加强电力 5G 融合应用发展。

    194、一是要从芯片、模组、终端多个层次开展针对行业应用的轻型化设计,基于 R17 REDCAP 研发轻量化芯片、模组和多形态终端并实现量产,降低行业应用成本。二是依托 5G 规模应用,推动广域 5G 专网的应用商业模式落地,部署电力 5G 网络综合管理平台,实现 5G 行业专网的可观、可管、可控。三是通过深入研究 5G 电力行业应用在安全、设备、业务以及评价等方面的个性需求,建立标准体系,申报并编制相关行业标准,规范 5G 电力行业应用。四是充分发挥联盟和行业协会作用,汇聚通信领域和电力智慧应用领域的龙头企业,共同建立协作机制,打造联合实验室,对 5G 智慧电力的标准、评估、规范、解决方案以及趋势演

    195、进开展合作研究,共同推进 5G 智慧电力规模发展进程。5G 应用创新发展白皮书73五是开展不同领域下的试点示范项目和标杆打造工程,在发输变配用等电力不同环节打造数字化示范样板,为全国电力行业的智慧化建设提供借鉴依据,输出解决方案。3.53.55G+5G+智慧交通智慧交通1.交通行业数字化转型趋势分析交通行业数字化转型趋势分析随着以 5G 为代表的新一代信息通信技术发展,交通运输行业加速数字化转型和智能化升级。以基础设施数字化、载运工具智能化、运输服务便利化、行业治理现代化为方向的智慧交通在 5G赋能下加速发展,逐渐从起步较晚的“跟跑者”成为齐头并进的“并跑者”,在未来将力争成为全球“领跑者”。

    196、交通运输行业是交通运输行业是 5G 赋能千行百业中的先行者和排头兵赋能千行百业中的先行者和排头兵,近年来一系列政策出台加速近年来一系列政策出台加速 5G+智慧智慧交通深度融合发展交通深度融合发展。党和国家高度重视 5G+智慧交通发展,习近平总书记在党的二十大报告中强调要加快建设交通强国、网络强国、数字中国,国家“十四五”规划明确提出构建基于 5G 的智慧交通应用场景和产业生态并开展试点示范,“十四五”现代综合交通运输体系发展规划 进一步提出 5G+智慧交通的阶段性、实质性发展要求。在交通强国等顶层战略的指引下,发改委、工信部、交通部等相关部委也密集发布了具体指引行业发展的政策文件,以交通运输领

    197、域新基建、智能网联汽车创新发展、“双智城市”和车联网先导区建设为抓手,加速推动 5G 技术与交通运输深度融合,促进 5G+智慧交通规模化应用推广。表表 3-7 交通交通行业相关政策行业相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2019交通强国建设纲要中共中央、国务院大力发展智慧交通。推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。2020新能源汽车产业发展规划(20212035)国务院推进新一代无线通信网络建设,加快基于蜂窝通信技术的车辆与车外其他设备间的无线通信(CV2X)标准制定和技术升级。智能汽车创新发展战略发改委等 11部委推进智能化道路

    198、基础设施规划建设。建设广泛覆盖的车用无线通信网络。建设覆盖全国的车用高精度时空基准服务能力。关于组织开展智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展试点工作的通知住建部、工信部结合国家新型基础设施建设,以智能网联汽车应用为切入点和驱动力,充分运用 5C 网络和北斗系统等,建设城市通信网、车联网、位置网、能源网等新型网络设施。关于推动 5G 加快发工信部促进“5G+车联网”协同发展。结合 5G 商用部署,5G 应用创新发展白皮书74展的通知引导重点地区提前规划,加强跨部门协同,推动5G、LTE-V2X 纳入智慧城市、智能交通建设的重要通信标准和协议。开展 5G-V2X 标准研制及研发验证。关于推动交通

    199、运输领域新型基础设施建设的指导意见交通部结合 5G 商用部署,统筹利用物联网、车联网、光纤网等,推动交通基础设施与公共信息基础设施协调建设。协同建设车联网,推动重点地区、重点路段应用车用无线通信技术,支持车路协同、自动驾驶等。2021中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要全国人大、政协构建基于 5G 的应用场景和产业生态,在智能交通、智慧物流、智慧能源、智慧医疗等重点领域开展试点示范。积极稳妥发展工业互联网和车联网。国家综合立体交通网规划纲要中共中央、国务院推动车联网部署和应用,推进智能网联汽车应用(智能汽车、自动驾驶、车路协同),推进智能网联汽车与智慧城市

    200、协同发展。5G 应用“扬帆”行动计划(2021-2023 年)工信部强化汽车、通信、交通等行业的协同,加快 5G+车联网部署,支持创建国家级车联网先导区,进一步扩大 5G+车联网试点范围。交通运输领域新型基础设施建设行动方案(20212025)交通部开展 5G 等技术在重要交通基础设施的融合应用研究。结合 5G 商用部署,协同推进对高速公路重点路段、重要综合客运枢纽、港口和物流园区的网络覆盖。统筹利用 5G、高速公路信息通信系统等社会和行业资源,整合建设天地一体的行业综合信息通信网络。数字交通“十四五”发展规划交通部1)构建基于北斗、5G 的应用场景和产业生态,在交通运输领域开展创新示范应用,

    201、助力新一代信息技术产业应用。2)协同推进 5G 等技术创新应用。按照国家信息基础设施总体布局,以应用为导向,稳步推进 5G等通信设施与交通基础设施融合发展。2022“十四五”现代综合交通运输体系发展规划国务院稳步推进 5G 等网络通信设施覆盖,提升交通运输领域信息传输覆盖度、实时性和可靠性。在智能交通领域开展基于 5G 的应用场景和产业生态试点示范。“十四五”全国城市基础设施建设规划住建部、发改委推动智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展。推进城市通信网、车联网、位置网、能源网等新型网络设施建设。交通领域科技创新中长期发展规划纲要(20212035 年)交通部、科技部加速新一代信息技术与交通运

    202、输融合。加快新一代信息技术在交通运输公共服务、交通运输监测预警、综合应急指挥和监管、交通运输舆情主动响应、驾驶培训等领域应用。5G 应用创新发展白皮书75政策引领、创新驱动和产业支撑三驾马车,为政策引领、创新驱动和产业支撑三驾马车,为 5G+智慧交通规模化应用落地提供了坚实保障智慧交通规模化应用落地提供了坚实保障。在一系列政策引领和扶持下,自 20 世纪 90 年代至今我国智慧交通行业经历了从概念提出、起步建设到快速成长的发展阶段,市场规模已超过 2000 亿元。2019 年 5G 开始商用化推广,智慧交通行业率先落地应用 5G 技术,在试点示范、标准体系建设和运营推广等方面取得了众多成效,目

    203、前全国已有 5 个国家级 5G 车联网先导区、2 个省级 5G 车联网先导区和 40 多个城市级车联网试点示范,已形成交通运输信息化标准体系 交通运输智慧物流标准体系建设指南等一系列 5G+智慧交通发展标准规范,在近年的新冠疫情防控和安全复工复产等方面也贡献了科技力量。同时,我国是新能源汽车产业的领跑者和智能网联汽车产业的先行者,目前具备组合驾驶辅助功能的乘用车新车渗透率已提升至 32.4%,实际道路测试里程超过 1500 万公里,发达的智能网联汽车产业将加速推进交通运输向数字化、网联化、智能化发展。图图 3-49 2016-2022 年中国智慧交通行业市场规模年中国智慧交通行业市场规模交通运

    204、输是国民经济中具有基础性、先导性、战略性的产业,是重要的服务性行业和现代化经济体系的重要组成部分,是构建新发展格局的重要支撑和服务人民美好生活、促进共同富裕的坚实保障。智慧交通是推动交通运输高质量发展、深化供给侧结构性改革、建设人民满意交通的主要切入点和抓手,对加快建设交通强国战略起到重要支撑作用。5G 与智慧交通行业的深度融合是大势所趋,5G+智慧交通发展将主要体现在助力智慧城市建设、赋能交通新基建、加速智能网联演进和强化政府监管能力等方面。在助力智慧城市建设方面,5G+智慧交通通过实现要素资源的合理化和出行方式的智能化,有效缓解交通拥堵、提升社会安全水平、实现城市高效运转。在赋能交通新基建

    205、方面,通过以 5G 技术赋能传统交通基础设施数字化转型和智能化升级,打造集“建管养运”功能于一体的智慧公路、智慧铁路、智慧机场等新型基础设施。在加速智能网联演进方面,依托 5G构建“车路云”一体化超级智能体,突破单体感知、决策、控制的瓶颈,加速实现单车自动驾驶5G 应用创新发展白皮书76向智能网联自动驾驶的演进发展。在强化政府监管能力方面,依托 5G 特性可实现对交通运行情况的实时监控、异常预警和远程处置,也可以实现对区域出行态势的监测和预测,助力建设数字政府。结合“十四五”现代综合交通运输体系发展规划要求,为构建现代综合交通运输体系,加快建设交通强国,满足人民日益增长的美好生活需要,5G 与

    206、智慧交通行业还将进一步深度融合发展。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析5G 与智慧交通的发展互相促进、相互支撑,智慧交通能够深化 5G 的发展,而 5G 的不断发展又在较大程度上推进智慧交通的不断完善,使其在后续的发展中拥有更多元化的发展形式与更先进的技术指标。智慧交通在发展的过程中不断地扩大规模,将人力、资源、网络等不断的融合,最终达成 5G 网络与智慧交通的创新发展。5G+智慧交通将服务综合交通服务全景,包括车路协同、远程驾驶、自动驾驶等智能网联应用场景,TOCC、车队信息化管理、视频联网监测等传统交通数字化转型升级场景,以及智慧城市、智慧园区、智慧高速、智慧公交、智慧航运等综

    207、合交通应用场景。目前在智慧交通行业正广泛开展 5G 应用试点示范,并已取得初步成效,应用较为广泛的几个场景如下:(1)车联网先导示范区)车联网先导示范区当前我国按照“小规模试点示范规模试点示范局部区域全覆盖全城覆盖”的发展思路,大力推进城市级车联网先导示范区建设工作。据不完全统计,目前国家级车联网先导示范区有工信部与交通部联合授权的 3 家,工信部与住建部联合授权的 6 家,工信部授权的 14 家,交通部授权的 4家,住建部授权的 6 家。除相关部委推进建设的车联网先导示范区外,还有超过 40 个城市级和企业级示范点正在加快建设,预计未来车联网先导示范区将在全国大中城市全面铺开建设。车联网先导

    208、示范区是在产业发展方向明确、基础条件较好的区域,通过完善政策配套,开展规模化车联网新型基础设施建设,加快技术融合应用,聚焦城市拥堵治理、景(园)区自动驾驶、智能物流等重点应用场景,开展车联网先导项目建设,带动实现应用场景创新、特色解决方案落地、系统集成和应用效果评估,在全国和区域发挥先导示范和标杆引领作用。案例 1:5G+车联网先导示范区实践应用2022 年 5 月,博鳌东屿岛车联网项目全面建成并投入运营,助力博鳌亚洲论坛年会实现“智慧办会”“绿色办会”理念。5G 应用创新发展白皮书77图图 3-50 博鳌东屿岛车联网项目服务博鳌亚洲论坛年会博鳌东屿岛车联网项目服务博鳌亚洲论坛年会本项目全线实

    209、现 5G 全覆盖,建成 4 个智慧站牌等,并通过融合路侧设备构建了“5G+车路协同”示范场景,实现数字孪生管控。路侧智能化进一步增强,设备感知能力得到了有力提升,设备通信时延进一步缩短,实现了自动驾驶车辆盲区预警、行人及非机动车感知等功能,加速推进从单车智能走向多元感知的网联化转变。图图 3-51 5G+数字孪生示范应用数字孪生示范应用项目包含了丰富的开放道路试点场景,车辆运行路线包括机场、景区和酒店等场景。开放道路里程 17 公里,首次实现了海南省大规模的开放道路自动驾驶出租车和园区自动驾驶小巴运营试点。共投入 4 台自动驾驶出租车、4 台自动驾驶小巴、2 台无人驾驶清扫车和 2 台无人驾驶

    210、自动售卖车开展应用示范。5G 应用创新发展白皮书78图图 3-52 5G+自动驾驶示范应用自动驾驶示范应用(2)智能网联道路测试与示范应用)智能网联道路测试与示范应用2021 年 7 月,工信部、公安部和交通部联合印发了智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范(试行),规定对初始申请或增加配置相同的智能网联示范应用车辆,应以自动驾驶模式在拟进行示范应用的路段和区域进行过合计不少于 240 小时或 1000 公里的道路测试,在测试期间无交通违法行为且未发生道路测试车辆方承担责任的交通事故。道路测试是开展智能网联汽车技术研发和应用不可或缺的重要环节,智能网联汽车测试示范区的建设和运营对于我国智能网联

    211、汽车的发展至关重要。目前,全国已建设 16 个智能网联汽车测试示范区,开放 3500 多公里测试道路,发放 700 余张测试牌照,道路测试总里程超过 700 万公里。未来具备高级别自动驾驶功能的智能网联汽车将逐步实现特定场景规模应用。案例 2:5G+智能网联示范实践应用天津海教园产学研示范基地依托天津海教园智能网联示范区建设,示范道路总长 28 公里,涉及 20 个路口,服务于周边 12 所院校,30 多万学生,是全国最大的 5G/V2X 智能网联“产学研”基地。5G 应用创新发展白皮书79图图 3-53 5G/V2X 智能网联智能网联“产产学学研研”基地基地该项目是全国首个以“5G+MEC

    212、边缘云”虚拟专网为网络基础的 5G 智慧公交项目,也是全国首个以“边缘云+区域云+中心云”三级架构的车路协同服务平台部署项目。通过 5G 与 C-V2X联合组网构建广覆盖蜂窝通信与直连通信协同的融合网络,实现人车路环境数据的安全高效的回传,保障智慧交通业务连续性。图图 3-54 5G+AI+云边协同云边协同该项目基于 5G+MEC 实现了安全停靠、盲区预警、车速跟随、绿波通行、行人避让、车辆调度等十多种车路协同应用,实现了无人公交的常态化运营;通过 5G 车路协同服务平台实现“全连接可视、全数据可见、全事件可溯”,支撑技术研发、场景孵化、示范展示等丰富的车联网应用场景的实现。5G 应用创新发展

    213、白皮书80图图 3-55 5G+MEC 协同应用协同应用(3)特定场景无人车应用)特定场景无人车应用随着汽车产业智能化、网联化、电动化趋势加快,无人车应用正加速推进。公安部副部长刘钊在 2022 世界智能网联汽车大会上表示,截至 8 月底,我国新能源汽车保有量达到 1099 万辆,与去年同比增长 65%,汽车智能化趋势明显加快,L3 级以上高度自动驾驶技术逐渐在城市出租车、干线物流、末端配送等特定场景和限定区域开展应用。目前,自动驾驶出租车、无人巴士、自主代客泊车、干线物流,以及无人配送等多场景示范应用有序开展,在矿山、港口、特定园区、干线物流等应用场景中,具备高级别自动驾驶功能的卡车、物流车

    214、等正越来越多的得到部署,自动驾驶技术在卡车等商用车领域的落地正跑出加速度案例 3:5G+无人矿卡实践应用阳泉冀东水泥 5G+智慧矿山项目是国内首个应用于水泥行业的纯电动、数字化绿色智慧矿山项目,在国内率先实现了全矿无人化运输并面向商用运营落地。项目在 5G 网络条件下,对现有矿卡进行线控改装,部署自动驾驶系统和挖卡协同作业系统,通过智能集群调度平台协同管理,实现与矿区复杂生产作业的无缝衔接。整体基于 5G/V2X、物联网、人工智能、大数据、云服务等先进技术,将企业铲、装、运,生产指挥、智能调度进行融合,实现矿山提产降耗。5G 应用创新发展白皮书81图图 3-56 阳泉冀东水泥阳泉冀东水泥 5G

    215、 矿山自动驾驶项目矿山自动驾驶项目图图 3-57 5G+矿卡自动驾驶应用矿卡自动驾驶应用图图 3-58 5G+远程驾驶应用远程驾驶应用5G 应用创新发展白皮书82本项目通过部署边缘计算人工智能平台,实现云端计算能力下沉至厂区,结合优异的 5G网络分流能力,全场景低于 15ms 的超可靠、超低网络时延。在此基础上构建应急远程驾驶接管系统,通过云端调度系统、自动驾驶系统、车路协同系统、应急远程驾驶系统联动,组成整个矿山自动驾驶的安全运行保障体系。3.5G+交通创新融合发展分析交通创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合5G 赋能智慧交通,需要构建可复用、可发展、多元化的网络。目前国内智慧交通应用场

    216、景众多,对 5G 网络架构创新具有如下需求:构建重用性强、维护简单、满足业务升级的网络设施,保障现有投资,构建行业一张网;构建统一的网络管理体系,解放运营运维人员管理压力;建设融合的信息化基础设施以满足业务系统升级及新业务诉求。赋能智慧交通的 5G 建网模板如下所示:图图 3-59 5G+智慧交通网络拓扑图智慧交通网络拓扑图 车载 OBU 设备通过 LTE-V 方式与路侧 RSU 进行通信;路侧 RSU、毫米波雷达、激光雷达、AI 摄像机等路侧智能感知设备通过光纤网络与指挥中心进行通信,采用光纤交换机组网一个星形网络;路侧 5G 基站通过光纤网络与就近的 5G 有线网络接入设备连接,进而接入

    217、5G 核心网络。5G 基站用于加密道路现场 5G 信号覆盖,为 5G 通信在智能网联汽车的各项应用提供网络条件,设5G 应用创新发展白皮书83备布设以满足与现场车载 5G 通信设备通信为目的;指挥中心内应设置边缘计算设备、网络安全等设施,通过云端接入设备,将应用系统部署在云端。(2)终端融合)终端融合 5G 智能网联汽车图图 3-60 5G+智能网联汽车智能网联汽车智能网联汽车(ICV),突破单一车辆所能达到的性能提升极限,有机地将智能化汽车置于车联网环境,通过车辆搭载的先进的行车载传感器、执行器、控制器等设备与道路、信号灯等基础设施并融合于现代通信和网络技术,完成车与人、车与车、车与环境和支

    218、持平台信息共享,从而高效提升车辆安全性、舒适性、环保性、高性能运行,并发展为完全代替人驾驶的新一代汽车。5G 数字孪生云驾舱数字孪生云驾舱通过监控大屏将依托 5G 网络传输获取的车辆、路侧及路网相关设施的参数及运营状态进行可视化展示,使用户可清晰直观的了解系统内各交通环节的运行情况。系统监控包括监控概览、智慧道路、自动驾驶公交车、自动驾驶出租车、自动驾驶物流车等维度对系统运行情况进行监测。5G 应用创新发展白皮书84图图 3-61 5G+数字孪生云驾舱数字孪生云驾舱 5G 自动驾驶汽车安全员 PAD安全员 pad 中无人车具备公司属性、系统属性、区域属性。在建立 pad 与车辆的一对一关联关系

    219、后 pad 具备同样的属性,在系统中可以为安全员创建角色账户、车辆和 pad 设备信息维护及电子围栏信息。在安全员 pad 端可以下发自动驾驶模式切换、开关车门、远程呼叫指令到后台,由后台系统转向安全员 Pad 下发派车订单,安全员 pad 端可以依托 5G 网络实时接收到各种融合感知信息。图图 3-62 5G 自动驾驶汽车安全员自动驾驶汽车安全员 PAD5G 应用创新发展白皮书85(3)商业模式)商业模式现阶段针对 5G+智慧交通项目的建设主体、投资主体、运营主体、盈利模式等尚未出台具体的指导政策和管理办法,行业商业模式闭环尚未完善,用户消费意愿还需进一步拉动。为加快实现 5G+智慧交通的规

    220、模化推广应用,积极拓展场景、数据和服务的范围,创新应用两阶段的商业模式。第一阶段为初始发展阶段,主要包括以下几种模式:运输收费:基于已经建成的 5G+智慧交通内容,为用户提供摆渡、接驳等运输服务,采用直接收费或景点门票结合、与住宿结合等方式进行分成;广告收费:在无人驾驶出租车、无人驾驶接驳车、无人售卖车、无人清扫车、智慧站牌粘贴广告,收取广告费;无人零售:以无人售卖车售卖限定纪念品等高利润值商品,或售卖通过差异定价实现高利润率的商品;产学研合作:建设教学基地,以“游学”的方式,吸引国内大学、中学、职高、小学来游览学习 5G+智慧交通相关知识,收取相应的课时费、食宿费等。第二阶段为成熟拓展阶段,

    221、主要包括以下几种模式:合作运营共享收益:联合 5G+智慧交通项目相关单位成立运营主体,制定详细的职责边界和利益分享制度,通过签订长期服务合同等形式为所需企业提供智慧交通服务,分摊建设费用并共享项目收益;数据信息增值应用:通过数据采集、整理、升级,形成最权威、最细粒度、最实时的交通数据信息平台。通过数据收费、数据共享等方式为需要交通数据进行应用开发的企业提供多维数据支持,提供有偿的应用服务;集成测试和研发应用:将 5G+智慧交通项目作为测试平台,集成实际道路测试、模拟环境测试、半实物仿真测试等手段,为社会客户提供智能汽车的测试、评估等智慧交通测试服务,并进行车联网及智能驾驶技术的研发工作。4.规

    222、模化发展策略建议规模化发展策略建议以 5G 为代表的数字科技与交通运输产业融合发展,有利于提升产业效率、优化产业结构、增强产业发展动能、实现产业高质量发展,是数字中国建设的重要内容,也是“十四五”时期综合交通5G 应用创新发展白皮书86体系发展的重要方向。因此,我们应从三个方面加强 5G+智慧交通规模化发展。一是深化相关行业管理部门交流合作机制。工信、交通、公安交警等相关行业管理部门应加强协同合作,共同制定发布 5G 推动智慧交通发展、5G 助力综合交通体系高质量发展等相关政策文件,营造良好政策环境,深化“互联网交通运输”,加快推进以数字转型、智能升级为特征的智慧交通发展。二是充分发挥联盟和行

    223、业协会作用。汇聚通信领域和交通领域的龙头企业,共同建立协作机制,打造联合实验室,对 5G+智慧交通的标准、评估、规范、解决方案以及趋势演进开展合作研究,共同推进 5G+智慧交通规模化发展进程。三是开展不同领域下的试点示范项目和标杆打造工程。在车路协同、自动驾驶、车队管理、交通信息化等不同领域打造示范样板,为全国交通智慧化建设提供借鉴依据,输出标准化系列解决方案。3.63.65G+5G+智慧医疗智慧医疗1.医疗行业数字化转型趋势分析医疗行业数字化转型趋势分析当今科技快速发展,信息技术正以更高效的操作模式改变着传统的业务流程。随着信息技术与现代医学的不断发展,智慧医疗的服务模式应运而生,成为医疗卫

    224、生事业发展的最高目标。从我国的医疗建设现状来看,已经逐渐从临床信息化转向区域医疗信息化,并向精准医疗快速前进。这一转变可以极大地促进我国的智慧医疗建设。医院信息化覆盖智慧医疗 1.0精准医疗智慧医疗 3.0区域医疗信息化智慧医疗 2.0图图 3-63 医疗行业发展趋势医疗行业发展趋势国务院办公厅、卫健委、工信部等相关政府部门积极响应智慧医院及智慧医疗的建设和投入国务院办公厅、卫健委、工信部等相关政府部门积极响应智慧医院及智慧医疗的建设和投入,促进了智慧医疗的快速发展。促进了智慧医疗的快速发展。相关部门从新技术应用、政策鼓励等多个维度推动医疗手段信息化、5G 应用创新发展白皮书87医疗技术智能化

    225、以解决当前所面临的各种医疗问题,并对智慧医疗建设提出了更高的要求。国务院办公厅关于推进医疗联合体建设和发展的指导意见 要求实现按照疾病的轻重缓急及治疗的难易程度进行分级,不同级别的医疗机构承担不同疾病的治疗,逐步实现从全科到专业化的医疗过程,真正实现电子病历互联互通。政策的落实在很大程度上推动智慧医疗行业的发展。表表 3-8 医疗医疗行业相关政策行业相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2019医院智慧服务分级评估标准体系(试行)卫健委提出建设 0-5 级的医疗机构智慧服务分级评估体系,推进智慧医院建设和改善医疗服务。2020关于进一步完善预约诊疗制度加强智慧医院建设

    226、的通知卫健委指导各地和各医院在疫情常态化防控下,进一步建立完善预约诊疗制度。加强智慧医院建设,加快建立线上线下一体化的医疗服务新模式。国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见国务院提出要坚持线上线下一体融合,优化智慧医疗服务流程,推动区域信息共享互认。2021“十四五”医疗装备产业发展规划卫健委等十部门强调医疗装备是智慧医疗的重要支撑,提出要实现信息化与制造业深度融合,加速信息技术融入医疗装备产业,推动医学服务模式发展成为重要方向。“十四五”全民医疗保障规划国务院加快医保信息化建设,完善“互联网+医疗健康”医保管理服务,提升医疗保障大数据综合治理能力。在技术与政策的共同驱动下在技术与

    227、政策的共同驱动下,医疗机构与科技企业均积极布局智慧医疗场景应用医疗机构与科技企业均积极布局智慧医疗场景应用,开始形成跨开始形成跨空间、跨部门的医疗体系融合应用雏形。空间、跨部门的医疗体系融合应用雏形。据统计,中国已有超过 2751 家智慧医疗企业,这些企业主要聚集在北京、广东、上海、江苏与浙江。以智能硬件(智能温度计、智能血压计、智能胎心仪、智能血糖仪等)、远程医疗(跨地区、跨医院远程医疗协作协同)、移动医疗(预约挂号、问诊、患者社区、医药电商、互联网医院等)、医疗信息化(HIS、PACS、MIS、电子病历、转诊平台等)为核心的产业集群也基本形成。突如其来的疫情也加速了智慧医疗的发展,远程会诊

    228、系统以超过 21个省份,70 医院上线使用。疫情期间,解放军总医院通过 5G 网络面向火神山、雷神山医院开展远程高清实时会诊,使超过 3000+超重症患者得到救治。移动互联网诊疗方面我国互联网医院数已经从 2019 年底的 190 家增至 2020 年底,超过 1000 家,增长率破 350%。卫健委委属(管)医院互联网诊疗量比 2019 年同期增长 17 倍,第三方平台互联网诊疗咨询增长 20 多倍。5G 医疗机器人在 80+医院使用,减少约 5%的护工工作量。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析5G+智慧医疗的应用主要遵从 3 个出发点。一是面向医务人员的“智慧医疗”,建成核心的

    229、信息5G 应用创新发展白皮书88化建设,让医务人员可以更专注于救治的专业工作。二是面向患者的“智慧服务”,目的是方便患者就医问诊。包括就诊前的在线预约、信息提醒,医院里的一体机、自助机,以及衍生出来的一些服务,这些智慧服务让患者在进行治疗时更加方便与快捷。三是面向医院管理的“智慧管理”,主要是应用于医院精细化管理,如 HIS 系统、HRP 系统、物质管理系统、药品耗材检验管理系统等。现阶段已被行业普遍接受的可规模化的应用场景主要有:(1)5G+急诊救治急诊救治5G+急诊救治的业务类型主要在院前场景中对各类患者生命体征和各类医疗设备的信息实时、连续和无时延的检测,包含心电监护仪、胎心、超声、体温

    230、计等多种医疗设备信息以及车辆定位、患者音视频、远程会诊等功能。当急救车不便到达患者救治现场时,可配置急救背包,各类便携医疗设备连接至急救背包内的 5G 平板终端,生命体征数据回传至平台进行解析重绘。该场景主要涉及数据上传与实时通信需求,需要通过医疗网关设备进行数据采集汇聚并通过4/5G现网将数据回传至院内部署于5G MEC边缘云或医院内网系统的5G急诊救治平台进行解析重绘;实时通信类对上下行速率有较高要求,建议上行速率高于 10Mbps,下行速率高于 10Mbps。心电监护仪、胎心、超声等关键医疗设备信息建议叠加 5G 切片进行端到端保障。因为救护车涉及在全市范围内移动,因此 5G 医疗网关需

    231、要支持连接现网 4G 和 5G 网络。专网组网需要考虑 4G 信号也能通过专网正常回传至医院内网平台;普遍采用切片的方式保障专网管道传输。网关还需要确保在 60km/h 的速度下业务不断链,小区切换时业务不丢包;(2)5G+无感访问无感访问无感访问主要解决内外网协作办公场景需求。医院医护人员需要通过手机或 PAD 便捷无感知的访问医院内网管理系统,同时又可以访问互联网,基于目前 5G 网络的技术能力,该需求可以细分为如下 2 个 toC 应用场景:一是在医院园区范围内,医护人员通过接入 5G 网络同时访问校园内网和互联网。二是医护人员移动至园区外区域,手机或 PAD 可以通过 4/5G 网络访

    232、问医院内网。普通患者及家属可便捷无感知的访问医院内网便民服务信息,同时又可访问互联网,该需求场景主要包含以下两点:一是患者及家属院内接入 5G 网络,使用就诊预约、信息查询、缴费、导航等信息便民服务。二是公众和医院 5G 网络内网区隔/数据隔离和安全传输。(3)5G+远程诊断远程诊断5G+远程诊断解决方案帮助基层医院与上级中心医院构建全景协作通路,通过对全景摄像头、5G 应用创新发展白皮书89特景摄像头、医疗设备数据的远程还原达到“面对面”诊断效果,包含远程超声回传、远程影像回传、远程视频等功能。在 5G+远程诊断场景中涉及数据回传与实时通信。数据回传需保证高清晰、低时延,数据回传类包括 4K

    233、 高清视频、GB 级高清图像等,主要以上行为主,上行速率建议高于 50Mbps。实时通信类主要为上级医院与基层医院间的音视频交互,考虑有多并发需求,至少可支撑 20 并发数。案例:5G+急诊救治实践应用应急管理部直属应急总医院,作为国家应急医学研究中心所在单位,承担服务灾害事故现场、应急救援一线,集开展应急医学技术学术研究、实施灾害事故应急医学救援、推动应急医学救援体系一体化建设。通过建设 5G 医疗专网,构建国家应急医学救护体系。依托 5G+卫星虚拟专网实现空地一体化医疗网络,覆盖全部业务,对接 120 和急救设备。将第一现场的全部医疗数据通过 5G 专网、卫星通信传输至后端指挥中心,平时传

    234、输急救数据,救灾时传输救灾数据。5G 应用创新发展白皮书90图图 3-64 5G 远程急救方案远程急救方案该套系统日常可承接北京市急救任务,车辆管控功能支撑救护车及急救设备的日常运维工作,辅助调度员进行更好的业务指派,预告知医院详细信息;通过急救过程质控模块指导急救过程,形成标准化急救病历;通过急救大数据分析功能对急救服务进行分析。战时迅速形成高效全覆盖的应急救灾体系,通过应急救灾专网向指挥中心传输第一现场的数据,实现第一现场医院指挥中心的全流程数据实时共享。应急体系搭配 AR 眼镜及急救背包可以极大的提升急救效率。AR 眼镜会诊,解放医生双手,更加便捷地进行急救、抢救、救灾工作;急救背包装载

    235、数据对接后的便携医疗器械,所有医疗数据迅速、自动化录入急救病历。3.5G+医疗创新融合发展分析医疗创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合5G 与医疗行业融合,催生出适配医疗行业应用场景的专网解决方案。其中 toB 医疗设备应用5G 应用创新发展白皮书91场景细分为院前场景,医院场景,院间场景,跨域场景。toC 医疗用户应用场景细分为共享专网及独享专网。院前、医院、院间、跨域四种组网类型,其与应用场景的映射图如下:图图 3-65 5G+智慧医疗网络融合方案智慧医疗网络融合方案 公网用户通过互联网访问部署于共享 MEC 的以互联网地址向外发布的服务;专网用户(共享)通过共享 MEC 和 5G 专

    236、网分流专线访问中心医院系统;专网用户(专享)通过下沉边缘 MEC 访问中心医院系统;院间协作通过下沉 MEC(该 DNN 要允许院间所在的 TAC 接入)访问中心医院系统;跨域协作在当地边缘 MEC 接入通过跨域专线访问中心医院系统;医疗用户共享,专享型的组网模式,其业务组网场景图如下:图图 3-66 共享型和独享型医疗组网方案共享型和独享型医疗组网方案5G 应用创新发展白皮书92共享型组网:对于普通手机(人网)的 5G 医疗专网方案基于中国联通 5G toC 网络进行搭建,用户的 toC 手机卡在 UDM 和 PCF 上进行专网签约,可以通过地市共享类 UPF 为医院专网用户提供医院内网访问

    237、服务,实现基于城市范围的对医院内网的访问。省会大网 toC UPF(如果地市有共享类 UPF,则可考虑用地市 UPF)作为本方案的主锚点和互联网出口,地市布局 UPF 作为 ULCL UPF(兼做辅锚点)负责医院专网用户的数据分流。专享型组网:对于有付费意愿建设医疗专用 MEC/UPF 的,联通可以为医院建设专享型的 5G医疗工作专网,通过在医院机房下沉部署专享型的 UPF 为医护人员提供医院内网访问服务。该方案可以实现在 4G、5G 网络环境和漫游时对于医疗内网以及互联网的访问。相比共享型组网专供型在以下几个方面更具备优势:专供型 MEC/UPF 可以为院区提供更低时延的业务保障,为院区专网

    238、业务提供更好的体验;可以为医院提供更加灵活的分流策略、黑白名单管控策略;可以为医护人员提供较为灵活的定向流量资费套餐;避免了多个院区内网之间 IP 地址冲突的问题。(2)终端融合)终端融合5G 终端结合医疗行业实际业务场景需求,孵化出一体化终端,通用网关及医疗 CPE 等多种终端融合形态。图图 3-67 5G+智慧医疗终端智慧医疗终端(3)系统融合)系统融合随着 5G+智慧医疗应用的不断深化,也出现了医疗与周边领域融合的新业务形态。比如智慧医5G 应用创新发展白皮书93保、慢性病随访、高校医疗,医共体医联体相互协作等,特色应用不断丰富,有助于孵化形成一批与医疗卫生机构专长结合、满足不同人群需求

    239、的特色医疗服务应用,持续增进人民群众健康福祉。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议目前,5G 与医疗领域融合发展已具备一定的发展基础。从整体规划来看,5G 与医疗规模化发展仍面临几个问题。从应用方面来看,5G 在医疗领域的应用刚起步,目前相关的研究不充足;从标准与评价体系来看,目前 5G 医疗在数据、传输以及终端设备、医疗器械等方面缺乏统一的标准与评价体系。对此,我们建议从以下四个方面推动 5G 与医疗规模化发展。一是推广典型案例,助力“5G+医疗健康”规模化应用。毛群安介绍,目前进入到规模化发展的关键时期,需要企业从试点进入规模化推广,让具备商业闭环的典型应用案例以点带面,纵深推进“5G

    240、+医疗健康”规模化应用。二是加快跨领域协同,共筑“5G+医疗健康”产业生态。5G 与医疗健康产业的结合涉及信息通信和医疗健康行业的多个领域,其深度融合甚至还吸引了来自物流配送、汽车等行业的跨界者参与。毛群安表示,目前产业链上下游各方需要进行广泛合作。三是加强央地联动,营造良好创新发展环境。鼓励有条件的地方政府结合本地区情况,出台配套措施,在推动交叉学科创新、知识产权保护、医疗健康创新,企业和项目投融资扶持,复合型人才培养引进等方面提供支持,推动“5G+医疗健康”应用加速落地。四是制定行业标准。智慧医疗领域有很多新兴产业产品,至今还没有统一标准。如 AI 辅助诊疗,目前国内尚无完善的产品上市准则

    241、,导致行业发展受阻。亟须形成相关新兴产品的测评规范体系,为后续的产业政策制定提供理论依据,为产品标准化和行业标准的制定奠定物质基础。3.73.75G+5G+智慧文旅智慧文旅1.文化旅游行业数字化转型趋势分析文化旅游行业数字化转型趋势分析随着以 5G 为代表的新一代信息通信技术的发展,文旅行业加速与数字化融合创新,自动化、智能化程度不断提高,逐渐从 1.0 时代单体信息化向 3.0 时代的全域智慧化转型,演进为科技、文化、旅游、餐饮、酒店相融合的全域智慧化文旅。5G 应用创新发展白皮书94移动信息化阶段文旅 1.0 时代全域智慧化阶段文旅 3.0 时代设备智联化阶段文旅 2.0 时代图图 3-6

    242、8 文旅行业发展趋势文旅行业发展趋势国家顶层设计为国家顶层设计为 5G 消费应用前景保驾护航消费应用前景保驾护航。自 2019 年 5G 正式商用以来,国务院、文化和旅游部、国家文物局等部门发布一系列政策文件指导和促进 5G 技术在文旅领域的落地应用。在文化和旅游部印发的“十四五”文化和旅游发展规划、“十四五”文化和旅游科技创新规划、“十四五”文化产业发展规划、“十四五”文物保护和科技创新规划等系列政策文件中,多次要求文旅行业积极拥抱 5G 新技术,引导推广 5G 在文旅行业新应用。以 5G、云计算、物联网、人工智能、大数据等为代表的新一代信息技术正在全面提升文化和旅游运行效率和消费体验,全面

    243、赋能行业管理、公共服务、文物保护、产品业态创新、商业模式创新等各领域,加速推动文化和旅游发展方式变革,为文旅行业高质量发展提供强劲动力。表表 3-9 文旅文旅行业相关政策行业相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2020关于推动数字文化产业高质量发展的意见文化和旅游部完善文化产业“云、网、端”基础设施,打通“数智化采集网络化传输智能化计算”数字链条。促进文化产业与数字经济、实体经济深度融合,构建数字文化产业生态体系。关于深化“互联网+旅游”推动旅游业高质量发展的意见文化和旅游部等十部委深入推进旅游领域数智化、网络化、智能化转型升级,培育发展新业态新模式。2021“十四

    244、五”文化产业发展规划文化和旅游部培育壮大线上演播、数字创意、数字艺术、数字娱乐、沉浸式体验等新型文化业态。“十四五”文化和旅游发展规划、“十四五”文化和旅游市场发展规划文化和旅游部利用信息技术搭建互联网监管及旅游科技创新体系。推进“互联网+监管”,构建业务全量覆盖、信息全程跟踪、手段动态调整的智慧监管平台。5G 应用“扬帆”行动计划(2021-2023 年)工业和信息化部等十部委将“5G+文化旅游”划入社会民生服务普惠行动,提出突破数字内容关键共性技术。打造 AR/VR 业务支撑平台和云化内容聚合分发平台,促进 5G 和文5G 应用创新发展白皮书95旅装备、文保装备、冰雪装备的融合创新。5G

    245、技术加速文旅行业蓬勃发展。技术加速文旅行业蓬勃发展。新冠疫情对文旅行业的冲击巨大,但同时也加快了文旅行业数字化转型。疫情背景下,数字化底座释放红利,智能化运营、数智化产品、在线化服务等新业态成为大文旅行业提升收入、降低成本的重要抓手。一些景区、博物馆将实景景区建成虚拟现实景区或开展直播,让游客足不出户即可在线游览。文化和旅游部数据显示,2020 年,各地博物馆推出了2,000 余项网上展览,仅春节期间总浏览量超过 50 亿人次。对于酒店与餐饮行业,本轮疫情促进了行业整体的安全卫生标准化和体验升级,通过卫生防疫信息的线上化,以及数字技术支撑的“无接触”服务,满足了用户消费时的安全需求。据统计,“

    246、绽放杯”大赛文旅行业 5G 应用数量从 2019年的 125 个跃升至 2022 年的 1328 个,应用成效显著。目前,旅游业已经成为支撑国民经济发展的支柱产业。5G 与文旅行业的结合成为发展趋势,5G 智慧文旅发展将主要体现在智慧监管、智慧服务与智慧体验三大方面。在智慧监管领域,实现打破行业数据间的信息孤岛,通过行业平台将数据集中,集合旅游大数据资源实现游客动态实时掌控、行业数据实时分析、地区客流准确预知,通过旅游业带动其他产业快速发展。在智慧服务领域,实现便捷化的旅游形式,通过 5G 短消息、5G+AR 导览、5G+AI 刷脸入园等方式,改善景区营销方式,提升游客旅游效率。在智慧体验领域

    247、,要增强游客游览过程中的感知,通过 5G+VR 美景直播、5G+VR 虚拟互动、5G+MR 博物馆、5G+AI 游记、5G+AI 打卡途拍等方式打造“沉浸式”的游览体验,在过程中增加互动环节使游览过程多样化。并且通过互动体验的方式进一步将文化融入到旅游中,从感官游向感知游全面转化。结合“十四五”文化和旅游发展规划,未来文化和旅游行业的文旅融合、城乡融合、大众旅游、智慧旅游、区域化发展等新趋势将更加明显。国民素质和社会文明程度将继续提升,文化事业更加繁荣,文化产业和旅游业的整体实力和竞争力大幅提升,更多优秀文化产品和优质旅游产品将进一步满足人民群众的美好生活需要。2.5G 重点场景与价值分析重点

    248、场景与价值分析伴随着以 5G 为代表的新一代移动通信技术的兴起及发展,智慧景区和数字文化等文旅业务对5G 产生了强烈的需求。5G 联合 8K、AI、AR 和 VR 等新技术,拓展了文化和旅游产品的表达形式和展现内容,促进了观光游向休闲游、深度游转变,形成了云旅游、慢直播和线上演艺等多个成熟应用场景。未来以 5G 为引领的新科技,将产生更多的创新应用和影响力,为文旅行业带来新一轮的提升和变革。5G 应用创新发展白皮书96提供创新引擎。以 5G 为引领,云计算、大数据、物联网、人工智能以及数字安全领域为代表的数字新基建也在不断巩固、加强文旅行业基础数字化底座能力。5G 引领的技术重塑文旅行业的产品

    249、形态和服务模式,衍生出一批高质量的产品和项目,创造出线上旅游的新 IP 和新空间,延展文旅场景的时空体验,打造数字化的新业态、新体验、新服务。改进管理手段。通过 5G+无人机巡检实时对接景区一体化管控平台,可以实现指挥中心的工作人员通过无人机对景区开展实时空中巡检,发现警情时系统实时告警。5G+无人机巡检和 5G+AI移动执法一起,构成了天、地、人立体安防网络,进一步提高了景区管理效率。丰富产品供给。以“一码游”为代表的全域旅游服务平台,整合吃、住、行、游、购、娱等多要素,营造沉浸化的场景,为游客提供更方便快捷的线上体验,并融合 5G 慢直播等应用,帮助游客便捷获取旅游产品和服务。5G 无人驾

    250、驶摆渡车、无人零售车等一系列智能服务,也给游客带来不一样的游玩体验;5G+AR 内容云,可提供实景导航、多人红包游戏和虚拟讲解等服务,带领游客深度体验目的地文化内涵。提升营销效果。5G 视频彩铃,在通话振铃期间向主叫用户呈现的高清音视频融合放音服务,以声音+视频宣传+短信链接的方式助力旅游目的地宣传营销推广,逐渐成为旅游目的地营销的新工具。5G 慢直播不仅是景区旅游资源的真实展现方式,也是最直观的旅游营销方式,还是一种温情和细致的供给服务,为游客出行提供方便。加强保护传承。通过 5G+AR 远程协助,实现了对文物修复工作的在线辅助、远程指导和实时记录等功能。使用专业设备对文物、环境进行二维、三

    251、维数字化扫描,将线下的文化资源和展馆环境在云上实现原景重现。文物资源数字化展示可满足观众对文物特定细节展示的高要求,利用 5G网络的大带宽特性,观众通过 5G 手机就可流畅看到高精度还原的文物二维图片或三维模型。促进文化传播。5G+4K/8K 演艺直播通过一点对多点的线上传播,将文化内容推广给全国观众,具有受众面广、观看形式多样等优点,满足数字化的消费场景需求。多视角直播让观众可以自由切换观看的角度,通过全景模式、中景模式和特写镜头来彰显文化演出的独特魅力。案例:5G+文旅领域实践应用在广西,“5G+云游广西”整合广西所有景区资源,利用 5G 技术与应用打造广西特有文化IP,通过构建一套先进、

    252、可靠、稳定、可扩展、经济性和实用性的“端+网+云+平台+应用”一体化 5G+全域旅游系统,促进了文化旅游消费,推动产业融合,将文旅产业做成广西整个国民经5G 应用创新发展白皮书97济支柱。终端采用 5G+4k 摄像头,5G 背包;专门打造了 5G+F5G 全光网络接入;利用云联网在广西 14 个地市部署边缘云渲染,云转播,云储存和云计算能力;使用南宁五象骨干云池搭建汇聚平台。图图 3-69 5G+云游广西云游广西在洛阳龙门石窟,龙门联通号 5G 无人车运用“人车路网云一体化”的设计理念,实现“人、车、路、网、边、云”多路协同,构建完整的 5G 车路协同自动驾驶解决方案;同时通过高科新事物为景区

    253、引流,刺激文旅行业产业复苏。双方共同携手打造文旅新业态,将想法做成亮点,将亮点做成事业,共同推动文旅行业转型升级。图图 3-70 5G+无人车无人车在北京陶然亭公园,“5G+北斗”智慧游船在陶然亭扬帆起航。方案融合 5G+北斗技术,紧密结合公园运营管理需求,通过对电瓶游船、码头进行软件和硬件方面的定制化升级改造,实现了游船实时定位、队列管理、智能启停等 14 个管理功能,为公园实现了更精细的游客服务、更快速的救援响应、全量可靠的后台管理。5G 的使用使得实时的视频回传得以实现,北斗的引入也免去了过去救援定位靠打电话描述的方式,极大提升了公园的运营管理和服务保障能效。5G 应用创新发展白皮书98

    254、图图 3-71 5G+北斗智慧游船北斗智慧游船在文化和旅游部的指导下,国家话剧院联合相关方打造“5G+F5G 双千兆光网+第二剧场”智慧剧场新示范。方案融合 5G+冬奥云转播技术,聚焦剧院线上演播服务,实现线上演播与线下演出相结合,多渠道展示推广优秀演出剧目,助力舞台艺术业态创新和剧场数字化升级,构建文化产业数字化发展新格局。5G 技术使得演出视频高清采集、视频数据云端处理、新观感体验远端呈现完美结合,为演艺演出、赛事活动等直播转播提供了成熟高效的解决方案。图图 3-72 5G+智慧剧院智慧剧院在天津杨柳青木版年画博物馆,多方跨界携手合作,通过 5G 技术让木版年画“活”起来,共同助力非遗传承

    255、。通过搭建一张灵活的博物馆 5G 融合专网,对博物馆进行全方位信息化升级改造,在解决了非遗馆内大批量木版画数字化采集的同时,结合智慧文旅大环境下 5G+XR沉浸式参观、交互式观展等新应用,打造博物馆宣传和引流亮点。通过将 5G、大数据、AI 等新兴技术融入“非遗”传承,探索“非遗+市场+双创”的融合发展模式,助力博物馆成为非物质文化活态传承和实物保护成果完美融合的典范。5G 应用创新发展白皮书99图图 3-73 5G+非遗传承保护非遗传承保护3.5G+文化旅游创新融合发展分析文化旅游创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合随着文旅行业转型升级的推进和智慧文旅 5G 应用的深入,文旅行业数据安全

    256、要求不断提升、上行速率需求持续提高、新型组网需求日益明显等一系列新需求,需要通过定制化的 5G 网络功能予以满足。面对文旅行业宽带化、移动化、物联化和多业务融合发展的诉求,结合 5G 网络低时延、大带宽、大连接的优势,叠加网络切片、边缘计算等新型基础设施,构建 5G 文旅行业专网,实现网络定制化和平台化的目标。基础电信企业可以根据客户的需求,提供虚拟专网、混合专网、独享专网等不同的 5G 专网服务模式。5G 虚拟专网虚拟专网文旅企业不需要单独建设 5G 网络设备,基础电信企业全程共用为公众服务的 5G 网络,通过逻辑的专网技术,为文旅企业提供一张时延和带宽优先保障、与公众网络普通用户数据隔离的

    257、虚拟专有网络。5G 应用创新发展白皮书100图图 3-74 5G 虚拟专网网络架构虚拟专网网络架构 5G 混合专网混合专网基础电信企业为文旅企业单独建设部分专属的 5G 网络设备,其余设备均共用现有公众网络,满足人脸识别、用户账户等重要数据不出园区,实现安全生产、低时延及业务隔离的诉求。图图 3-75 5G 混合专网网络架构混合专网网络架构 5G 独独享享专网专网文旅企业采用专有全套 5G 网络设备,建设一张增强带宽、低时延、物理封闭的基础连接网络,用户数据与公众网络数据完全隔离,且不受公众网络变化影响,实现物理资源独享,与外部网络硬性隔离的效果。(2)系统融合)系统融合5G 应用创新发展白皮

    258、书101在探索 5G 技术在文旅行业应用的过程中,可考虑从以下五个方面持续推进,加速新技术对文旅产业的赋能和助力高质量发展。一是加强与基础电信企业的协同,在旅游目的地和文化场所的 5G网络覆盖、5G 专网建设、基础平台搭建等方面系统化部署,夯实文旅行业新型基础设施建设;二是以平台思维整合技术、管理、服务、市场资源,加强与数字政府、交通、生态、医卫等行业协同,打造 5G 智慧文旅产业新生态;三是以提升百姓获得感、幸福感为目标,将面向游客、观众等 C 端体验的 5G 应用作为重点方向,助力科技服务民生普惠;四是在 5G 应用场景设计和技术研发的同时,探索可持续发展的商业模式;五是保障数据安全,建立

    259、健全智慧文旅相关标准规范。以 5G 为代表的数字科技与文化旅游产业融合发展,将进一步提升产业效率、优化产业结构、加速产业高质量发展,为创新旅游管理、提升游客服务、扩大旅游营销、促进文旅消费、加强文物保护、助力文化传播等带来全新动能,进一步壮大数字经济。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议以 5G 为代表的数字科技与文化旅游产业融合发展,有利于提升产业效率、优化产业结构、增强产业发展动能、实现产业高质量发展,是数字中国建设的重要内容,也是“十四五”时期文化和旅游产业发展的重要方向。我们应从四个方面加强文旅 5G 融合应用发展。一是深化工信部和文旅部交流合作机制。共同制定发布 5G 推动智慧旅

    260、游发展、5G 助力数字文化高质量发展等相关政策文件,营造良好政策环境,深化“互联网旅游”,加快推进以数智化、网络化、智能化为特征的智慧旅游发展。二是充分发挥“绽放杯”文旅赛道推动作用,促进优秀文旅项目孵化落地。对涌现出来的优秀案例和示范标杆,总结经验做法,提出可复制解决方案,构建全国性宣传通道矩阵,向全国范围推广。三是充分发挥联盟和行业协会作用。汇聚通信领域和文旅领域的龙头企业,共同建立协作机制,打造联合实验室,对 5G 智慧文旅的标准、评估、规范、解决方案以及趋势演进开展合作研究,共同推进 5G 智慧文旅规模发展进程。四是开展不同领域下的试点示范项目和标杆打造工程。在景区、文化演艺、博物馆不

    261、同领域打造示范样板,为全国智慧化建设提供借鉴依据,输出解决方案。3.83.85G+5G+融合媒体融合媒体1.融合媒体行业数字化转型趋势分析融合媒体行业数字化转型趋势分析融合媒体平台区别于传统媒体的内容生产机制、节目传播渠道、受众收视收听习惯等,融合媒5G 应用创新发展白皮书102体呈现出多元化特点,是生产流程再造,实现节目内容的一次性采集、多形态生成、多终端分发,为用户提供多样化、个性化的信息和服务的平台。当前阶段,5G 技术在传媒领域持续渗透,经过多年的探索和试验,“媒体融合+5G”以中央、省、市、县,四级融媒体机构开展 5G 技术应用的形式得到了大面积的推广和普及,展现出全媒体传播体系的样

    262、貌和格局。传统媒体整合阶段融合媒体 1.0 时代5G 技术应用阶段融合媒体 3.0 时代融合媒体信息化阶段融合媒体 2.0 时代图图 3-76 融合媒体行业发展趋势融合媒体行业发展趋势面对新媒体带来的巨大冲击,传统媒体利用新兴技术进行转型升级是必然趋势,“推进传统媒体与新兴媒体融合,建设全媒体矩阵传播体系,满足不同社会群体的阅读习惯,成为传播党的政策和主张、牢牢把握话语权的必由之路”。媒体融合已经成为国家战略,应形成以传统媒体为基石,网站、手机报、App、微博微信等其他便携媒体的“移动先行”策略为趋势的发展格局。而 5G 则是媒体融合“移动先行”策略的重要基础。我国为加快数字经济和数字社会建设

    263、,陆续出台了许多融媒体相关政策。2019 年 1 月 25 日,中共中央政治局就全媒体时代和媒体融合发展举行第十二次集体学习,习近平总书记强调,全媒体不断发展,出现了全程媒体、全息媒体、全员媒体、全效媒体,信息无处不在、无所不及、无人不用,导致舆论生态、媒体格局、传播方式发生深刻变化,新闻舆论工作面临新的挑战。习总书记所讲的“四全”媒体,就是对 5G 应用背景下,媒体融合发展所作的方向性判断。全国各级(省、市、县)政府也纷纷出台 5G 新型基础设施建设规划的相关政策并鼓励 5G 在各行各业的发展及应用,加快推进 5G 融媒体应用场景的落地。表表 3-10 媒体媒体行业相关政策行业相关政策年份年

    264、份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2019关于促进文化和科技深度融合的指导意见科技部、中央宣传部、中央网信办、财政部、文化和旅游部、国要加快建设广电 5G 网络,打造集融合媒体传播、智慧广电承载、智能万物互联、移动通讯运营、国家公共服务、绿色安全监管于一体的新型国家信息化基础网络。按照全国有线电视网络整合发5G 应用创新发展白皮书103家广播电视总局六部门展领导小组部署,加快实现全国“一张网”,与广电 5G 网络建设一体化推进总局关于创建广播电视媒体融合发展创新中心有关事宜的通知国家广播电视总局决定择优创建广播电视媒体融合发展创新中心,以改革创新的思路举措,汇聚各方力量、深入研

    265、究探索、强化应用示范,加快推进广播电视媒体与新兴媒体深度融合一体发展2020关于加快推进媒体深度融合发展的指导意见中央全面深化改革委员会要以先进技术引领驱动融合发展,用好 5G、大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能等信息技术革命成果,加强新技术在新闻传播领域的前瞻性研究和应用,推动关键核心技术自主创新。20215G 应用“扬帆”行动计划(20212023 年)工业和信息化部、中央网信办、国家发改委等十部委开展 5G 背包、超高清摄像机、5G 转播车等设备的使用推广,利用 5G 技术加快传统媒体制作、采访、编辑、播报等各环节智能化升级;同时鼓励开展 5G+8K 直播、5G+全景式交互化视音频

    266、业务等具体业务模式。2022关于推进地市级媒体加快深度融合发展实施方案的通知中宣部、财政部、国家广电总局在全国遴选 60 家市级融媒体中心建设试点单位,要求“聚焦深化改革、深度融合目标,研究制定推进试点建设的具体举措,细化建设项目,明确任务书、时间表,扎实推进,确保实效”。在中央,2021 年 7 月 1 日新华社与中国教育电视台联合推出 24 小时大型融媒创新 5G 直播节目风华正青春,社台联合、全球联动、多屏联播的融媒直播,用专业阵容和厚重内容为全民隆重呈现百年大党的初心与使命,充分发挥了新华社舆论引导主力军主渠道主阵地作用,全国共计 2.1亿人次实时收看。丰富新颖的内容和令人惊赞的传播效

    267、果是对主流媒体责任担当的最好诠释。在省级,2021 年 2 月 9 日,重庆卫视在 2021 重庆市春节联欢晚会上,首次采用 5G 环绕+自由视角。舞台现场部署了 120 度扇区、54 台高清摄像机,采用 3D 环绕特效的拍摄手法,这些全方位无死角的拍摄形式能够高效定格精彩瞬间,为广大观众带来身临其境般的观感体验在地市级,2021 年 5 月 8 日,安徽省安庆市新闻传媒中心打造的“遇见美好安庆城市线上客厅”全省首个 5G 户外直播间落地开播。该 5G 户外直播间的落成,能够帮助企业及商户在自家门口孵化产业达人,推进有人、有货、有品牌的产业直播和选品基地,提炼并打造“安庆城市商业 IP”,推动

    268、企业和商家抱团嫁接新媒体宣传平台,共同打造区域品牌生态圈在县级,2021 年 3 月,浙江省永嘉县两会正式启幕,永嘉传媒集团开启全媒体直播模式。直播首次采用了 5G+4K 技术,整个系统架构全部采用了 4K 设备。通过中央厨房启动永嘉电视台新闻综合频道、永嘉人民广播电台调频 102.2、今日永嘉 APP 各大平台发布,该直播近 20 万人观看。随着 5G+AI 技术的推动,人工智能逻辑下的媒体行业将发生深刻变革。资料收集、语音识别5G 应用创新发展白皮书104与合成、图像识别、新闻写作、视频剪辑、精准推送等工作将大量通过人工智能的方式完成,媒体工作者将更多负责监测、预警、审核等工作,从而达到事

    269、半功倍的效果。例如通过对用户使用习惯的分析,人工智能将新闻、广告、娱乐等内容进行精准推荐,让用户可以更加便捷地获得喜欢的内容。基于 5G+AI 的技术演进,融媒体行业逐步形成了人工智能播报、自动翻译配音、机器写作等案例,极大地提升了融媒体内容的质量与产出效率。未来,5G 融媒体应用的发展还有很多领域待发掘。首先,从政策扶持角度来说,政府将继续以发展 5G 应用为指引,坚持统筹规划方针,并重视对融媒体产业人才的培养,支持融媒体创新产业“孵化落地”,培塑数字化思维,促进 5G 融媒体应用产业化发展的行业标准落地。其次,从技术水平角度来说,基于融媒体应用发展现状,5G 将在云平台、VR(虚拟现实)/

    270、AR(增强现实)、AI三个方向不断深耕与发展。最后,从产业规模角度来说,5G 融媒体应用的产业规模将日益扩大,同时新兴产业向 5G 融媒体领域发展的势头明显,并带动整个产业链上中下游的发展,推动新兴消费需求的出现。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析作为“新基建”,5G 深入各行各业、千家万户,推动国家产业经济结构向数字化、网络化、智能化发展。5G 技术在传媒领域持续渗透,经过多年的探索和试验,“5G+融合媒体”的形式得到了大面积的推广和普及,展现出全媒体传播体系的样貌和格局,传统意义上“传媒”和“传播”的涵盖范畴得以延伸扩张。从“5G+融合媒体”到“媒体融合+5G”,不仅意味着信息

    271、通信和新闻传播两个行业领域的融合创新,更体现出新一代信息技术作为先进的生产力,在推进媒体深度融合中的引领性与驱动力。(1)5G 消息消息以短信为入口的轻量化应用以短信为入口的轻量化应用5G 消息是终端原生短信入口的富媒体消息业务,支持多种媒体格式传输,包括文本、图片、音频、视频、表情、位置和联系人等,可用于个人用户之间的多媒体消息交互,还使得行业能够为其用户提供基于富媒体的新型数字化交互服务。5G 消息引入了 Maap(Messaging as a Platform)技术,满足企业与用户之间进行交互的需求;行业客户以 Chatbot 的形式与个人用户通过基础电信企业的网络进行消息交互,Chat

    272、bot 除了可发送多元格式的媒体信息,还能发送悬浮按键、富媒体卡片内置按键、消息对话界面底部的固定按键等消息按键。以中国联通为例,北京冬奥会作为国际大型体育赛事,5G 消息是赋能赛事全媒体传播的一大利器。“联通冬奥”5G 消息和“巢信”5G 消息是中国联通基于最新的 5G 消息应用在北京冬奥中打造的两个一站式服务平台。5G 消息由于自身具有高可信、强触达、免安装、强交互、富媒体等特性,能够融合微信、支付宝等多个相互独立的渠道,5G 应用创新发展白皮书105既弥补传统赛事服务渠道独立不互通的短板,又能主动、直接、精准触达用户,满足赛事传播需求。图图 3-77 5G 消息示例消息示例(2)5G+多

    273、语种云视频新闻发布平台多语种云视频新闻发布平台多场地多语种云视频新闻发布平台为媒体人员提供了云上远程视频制作的可能性。基于云的远程制作极大减少了媒体人员到馆需求,现场场馆人员和节目制播人员分离,大幅减少人员聚集,在疫情防控需求下,有效控制疫情防控成本,助力疫情防控。例如北京冬奥期间中国联通“INFO-AV”在新闻媒体服务中使用,该平台在北京冬奥会每一场新闻发布会中的应用为现场工作人员和全球媒体记者、编导提供了高效、便捷的新闻发布会视频素材采编支撑服务,为各国新闻媒体的编辑制作和报道工作提供了有力的技术支持。图图 3-78 5G 多语种云视频新闻发布平台多语种云视频新闻发布平台(3)5G+“虚拟

    274、同框虚拟同框”5G+“虚拟同框”是让身处异地的受访者与远程记者通过虚拟抠像和画面合成渲染达到视觉上面5G 应用创新发展白皮书106对面访谈效果的技术,是基于云计算、5G+4K、虚拟抠像技术为一体的音视频远程互动系统。记者身处演播室蓝箱或绿箱中,虚拟抠像主机对记者进行抠像,合成至远程受访者采访场景之上,渲染合成的画面可在大屏进行展示或推送到云直播平台进行直播分发。在实时制作过程中,摄像机可以根据被访者身高、肤色进行远程调整参数,控制拍摄角度;流程方面,云端导播系统可以线上完成制作与包装;画面质量方面,系统支持 1080P、4K 广播级别的制式,满足广电级别的内容生产制作;传输方面,以 5G+专线

    275、网络作为支撑,超低延时使得远程的音视频互动更加完美、逼真。图图 3-79 5G+虚拟同框虚拟同框(4)5G+“融合媒体融合媒体”5G+“融合媒体”是融合媒体的 5G 版。融合媒体是传统媒体和新兴媒体融合,是信息传输通道的多元化下的新作业模式,是把报纸、电视台、电台等传统媒体,与互联网、手机、手持智能终端等新兴媒体传播通道有效结合起来,资源共享,集中处理,衍生出不同形式的信息产品,然后通过不同的平台传播给受众。5G 技术将为融合媒体建设赋能高速传输,无线传输的能力,通过 5G 网络,媒体人可以随时随地进行视频处理、高清直播。为传统的融合媒体摆脱物理线路的限制,空间的限制,节省大量的交通时间。5G

    276、 技术使融合媒体的大量数据,资料,视频、图片彻底的云化,将云计算技术得到充分应用,融合媒体将享受 5G 技术带来的技术红利。(5)5G+“融合媒体融合媒体”+电子政务电子政务5G+“融合媒体”+电子政务构建一个中心多个媒介平台,融合区域宣传资源,形成功能完备、覆盖全面的全媒体体系把融媒体中心建成主流舆论阵地、综合服务平台和社区信息枢纽。地方政府可以充分利用融合媒体,构建移动门户,功能包含广播电视的实时播放和直播、新闻、政务、服务、民生、商业等内容,及时的推送政府的方针政策。通过政务服务系统之间的接口,5G+“融合媒体”+电子政务将政务的服务接口融合为一体,市民可以一站式访问,一个身份信息办事,

    277、为市民的生活提供便利,为地方政府的工作提供助力。5G 应用创新发展白皮书107(6)5G+“融合媒体融合媒体”+电子商务电子商务5G+“融合媒体”+电子商务是 5G+“融合媒体”的重要衍生价值。媒体融合的过程是所有媒体在新型的信息技术的支撑下,在技术、平台、渠道、内容生产等各个资源配置方式上汇流的过程。在 5G网络的加持下,电子商务,直播带货等模式,在电子商务领域创造显著的商业价值。通过 5G+“融合媒体”+电子商务企业可以大力推销自己的产品,地方政府也可以开展扶农助农工作,将本土生产商品上架电子商务。同时省市级文体活动演出、直播、报道也可以带来泛生的商业价值。5G+“融合媒体”+电子商务将使

    278、全国广泛开展的融合媒体建设彻底进入 2.0 时代,开始形成建设资金的良性回笼,打造真正的融媒生态。案例:基于 5G 虚拟专网的冬奥列车直播保障项目北京冬奥会是我国重要历史节点的重大标志性活动,是展现国家形象、促进国家发展、振奋民族精神的重要契机。生动讲好北京冬奥故事,奋力开启传播奥林匹克运动和文化、弘扬中华体育精神的崭新篇章,是总台自觉担当国际主流媒体、国家广播电视台和东道主转播商的职责使命。因此总台联合国铁集团、北京铁路局集团公司和中国联通等多方力量,充分发扬“工匠精神”,成功在冬奥专列上建成以轻量化、移动化、全 IP 技术为特点的 5G 超高清演播室,这是集中力量办大事的制度优势的又一生动

    279、体现。图图 3-80 冬奥高铁冬奥高铁 5G 超高清演播室超高清演播室作为北京冬奥会的一项重要工作,根据北京 2022 年冬奥会和冬残奥会组织委员会关于落实京张高铁设置媒体专用车厢和 5G 移动演播室有关需求的函(冬奥组委函202129 号)5G 应用创新发展白皮书108的要求,相关各方于 2021 年 7 月 30 日开始了相关测试工作。本项目是全球首次在 350 公里时速的高铁列车上,依托 5G 技术打造超高清直播演播室,实现超高清信号的长时间稳定传输,集 5G 传输系统、视频系统、网络系统、音频系统、以及灯光、配电等设备于一身,依托 5G移动技术实现超高清信号的长时间低延时稳定传输。这个

    280、项目是将“高铁,5G,超高清视频”三大中国名片合而为一,一举成为全球首创,在传媒行业 5G 应用方面树立了标杆。京张高铁演播室视频采集利用高铁车身自带的传输系统即可传回演播室车厢;在专列高速运转中,攻克数据传输码率和时延多变等难题,基于大胆使用了 5G 边缘计算技术和超低时延传输技术。IP 化轻量化架构设计,使得高铁 5G 超高清演播室具有便携化、移动化等特点,为移动优先、融合传播进一步打开想象边界。图图 3-81 冬奥列车回传实时画面冬奥列车回传实时画面3.5G+媒体创新融合发展分析媒体创新融合发展分析5G 与媒体融合发展密切关联,是推动媒体深度融合的基础与关键。5G 商用两年多以来,我国5

    281、G 网络和用户规模领跑全球,工业和信息化部数据显示,我国已经建成了全球最大规模的 5G 网络,大范围的 5G 基础设施建设,为我国媒体融合发展的广度和深度提供了更好的支撑。5G 改变了传统意义上“传媒”的内涵和边界,打破了信息传播原有的规律和机制,从而建立新的联系,创建新的规则。一方面,5G 技术让全程媒体、全息媒体、全员媒体、全效媒体的全媒体传播现象大量涌现;另一方面,5G 技术也使无处不在、无所不及、无人不用的新媒体传播特征愈发凸显。未来,实时在线、自由视角的视频直播将成为传播常态,5G+直播也将出现新的平台和产业生态。在终端设备方面,从 5G+4K/8K+AR 超高清直播到 5G+AI

    282、智能编辑平台、5G+异地全息影像以5G 应用创新发展白皮书109及 5G+卫星多地协同直播等,5G 的连接能力使无人机、直播车、采访背包、手机等多类型终端可以同步协同工作,全媒体传播平台才能够实现多元联动,使新闻报道形式突破创新。5G 推进了媒体融合全业务链条在内容生产、传播方式、终端载体等全环节的效能升级和效果提升,进而促进了全媒体传播格局的形成。随着 5G 技术的发展、成熟和应用,它也将成为媒体智能化发展的催化剂和加速器,进一步赋予媒体智能化能力全方位升级。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议在媒体行业整体发展过程中,已经初步形成了中央融媒体、省级融媒体、地市级融媒体和县级融媒体四级融

    283、合发展布局。地市级融媒体是形成资源集约、结构合理、差异发展、协同高效的全媒体传播体系不可或缺的重要一环。地市融媒体在整个行业发展布局中处于“承上启下”的关键位置,其发展受到行业越来越多的关注和重视。从全国媒体深度融合发展进程看,结合发展实际,加强地市级融媒体建设成为亟待解决的关键问题。3.93.95G+5G+智慧海洋智慧海洋1.海洋行业数字化转型趋势分析海洋行业数字化转型趋势分析中国十四五规划纲要提出,坚持陆海统筹、人海和谐、合作共赢,协同推进海洋生态保护、海洋经济发展和海洋权益保护,加快建设海洋强国。随着国家一带一路中“21 世纪海上丝绸之路”建设的推进,以及数字海洋、智慧海洋、智能航运等政

    284、策的陆续出台,海洋通信的需求与必要性也日益凸显。表表 3-11 海洋领域海洋领域相关政策相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2021-2022十四五海洋经济发展规划自然资源部坚持系统观念,更好统筹发展和安全,优化海洋经济空间布局,加快构建现代海洋产业体系,畅通陆海连接,增强海上实力,加快建设中国特色海洋强国。国家综合立体交通网规划纲要交通运输部大力应用北斗导航、5G、人工智能等技术,提高港口作业的综合生产效率和安全性,推进港口服务和监管信息化。水运“十四五”发展规划交通运输部建设智慧港口,聚焦智能生产运营,提升港口码头智能化水平。加大既有集装箱、大宗干散货码头装卸设

    285、施的远程自动操控改造、港内无人集卡应用。创新港口生产运营模式,提升生产运营和安全绿色的自动化、智能化水平。5G 应用创新发展白皮书110关于进步加强海上安全作的若措施通信管理局、海事局、海洋局等七部委进一步升级海上公共通信网,利用 700M 5G 网络等通信手段,完善具备条件的重点岛屿、近海主要航线的无线网络覆盖近海5G强化近海无线网络覆盖。良好的政策环境促进了 5G+智慧海洋应用的孵化和落地。21 世纪以来,我国海洋经济发展取得了巨大的进步,呈现出产业规模逐步扩大、产业结构持续优化、新兴产业蓬勃发展的态势,在国民经济中的地位越来越重要。当前,新冠肺炎疫情反复、地缘政治局势紧张等因素给我国经济

    286、发展带来了挑战,面对这种局面,海洋经济表现出较强韧性,为国家经济发展作出了重要贡献。2021年中国海洋经济统计公报显示,我国海洋经济总量首次突破 9 万亿元,高于国民经济增速 0.3 个百分点。一是我国持续推进海洋渔业转型升级,加快深远海养殖业绿色化、智能化发展;二是加大海能源产业发展,海洋石油及天然气的产量呈现平稳增长态势。此外,海洋电力业也有显著的发展,特别是我国海上风电累计装机容量已跃居世界第一;同时海水利用业及海水淡化工程蓬勃发展,海洋生物医药产业也呈现出加速发展势头。随着双碳战略的落地,绿色发展理念将引领海洋经济高质量发展。海洋经济高质量发展需要坚持绿色发展理念,以促进海洋开发方式向

    287、循环利用型转化。未来将进一步发展流域河口近岸的海洋环境污染防控联动机制,通过陆海统筹,海陆区域协同联动,有效减少污染物排放和生活垃圾倾倒入海,进而有效减轻各沿海城市海洋环境治理压力,保护好海洋生物多样性,实现海洋资源可持续性使用。同时,海洋技术投入也将更合理地向海洋环境治理倾斜,积极利用高新技术,助力突破重大难题和发展关键性技术,以先进的信息技术武装城市海洋管理力量和平台,综合提升海洋环境治理能力。与此同时,在“双碳”目标的引领下,大力发展蓝碳经济,不仅能够保护海洋生态环境,还能为海洋生态系统的修复和保护提供资金支持,从而促进海洋生态良性循环,实现海洋经济可持续发展,助力实现“碳达峰、碳中和”

    288、目标。2.5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析海洋经济先后经历了兴起阶段、发展阶段、现已进入提速阶段,海洋信息化将是大势所趋。5G作为新一代信息技术将助推海洋经济的发展。随着新一代信息技术的使用,未来海洋信息产业将呈现多样化发展态势,业务将会越来越丰富,反之,多样化的业务也对网络提出了更高的要求。(1)渔排养殖)渔排养殖渔排养殖即渔民在海上利用橡胶等材质渔排,做成方格状,在方格里系网进行水产养殖,同时日常生活也在渔排上。现阶段,部分养殖户将养殖生产渔排改良为休闲渔排,发展休闲渔业经济,渔旅融合助力乡村振兴。除了满足渔民游客的影音娱乐需求外,传统鱼排养殖也走在从粗放向精细5G 应用创新发展

    289、白皮书111化、产业化转型的路上,对网络覆盖提出一定的要求。图图 3-82 5G 渔排养殖业务渔排养殖业务(2)传感器监测)传感器监测建立大数据监测系统,实现气象、水温水质、流速流向等海洋数据的实时监测,对渔排水质水文环境进行实时在线监测,针对高价值水产养殖,如鱼类、鲍鱼等,满足远程管理、精准科学喂投等自动化养殖需求。图图 3-83 5G 海上养殖传感器监测海上养殖传感器监测渔排养殖区域部署监控摄像头及传感器,可实现对现场动态实时监控及对养殖区水质、环境进行实时数据采集,养殖动态数据通过 5G 无线传输到岸边机房部署的 MEC,再通过光纤回传到后方,便于管理人员对水质、环境实时监测,实现远程实

    290、时投喂。(3)执法救援)执法救援在加快建设海洋强国的时代背景下,海上执法对于维持海洋秩序、维护海洋权益、发展海洋经济具有重大意义,包括执行打击海上违法犯罪活动、维护海上治安和安全保卫、海洋渔业管理、海上缉私等任务。相比于陆域执法,海上执法具有难以发现目标、取证追逃困难等特征,且海上环境5G 应用创新发展白皮书112多变,执法人员安全无法得到有效保障。如何通过高科技技术手段辅助人工,提升执法效率,保留执法证据,助力海事管理,是目前海上执法亟须解决的重要问题。海上救助不同于其他救助,海上环境更为恶劣,且出现事故险情时多为大风大浪的天气,加大了救助难度。研究表明,在 1520C 的海水中人员最多能存

    291、活 12 小时,为了提升救助的时效性,对海上救助系统提出了能在恶劣环境下工作、目标定位及通信保障需求。图图 3-84 海上执法及救援海上执法及救援(4)视频回传)视频回传工作人员识别并抵达现场后,通过对现场视频的移动采集、处理和双向回传,以便后台管理人员与前端现场人员双向语音对讲,实现远程指挥工作,提高执法救援效率,不仅能够保障前线工作人员的正当权益,也保障了人民群众的利益。图图 3-85 海上执法及救援视频回传海上执法及救援视频回传在海上渔船部署摄像头和告警终端,渔民遇到险情实时通过告警终端一键报警,工作人员到达现场后,对现场视频进行采集,并通过 5G 无线传输到岸边机房部署的 MEC,再通

    292、过光纤回传到监控中心,后台人员通过监控中心对现场工作进行指挥,提高了执法人员工作效率。(5)无人机)无人机/无人船巡查无人船巡查5G 应用创新发展白皮书1135G 警务无人机/无人船通过搭载高清摄像头、远程 IP 喇叭等设备,实时回传高清视频,全天候执行巡查警示任务,实现水域无死角高清监控,有效助力对于夜间倾废、走私、违规捕鱼等海上违法行为的巡逻侦察和执法取证。同时,配备了远程视频传输系统的无人机/无人船在通过搜索定位系统发现事故船只和遇难者后,可以通过装载的高清摄像机及时将情况视频传输到指挥部门,凭借其装配的食物、淡水、医疗设备和救生设备等以进行事故快速救援,提高搜救效率和成功率。图图 3-

    293、86 海上执法及救援无人巡检海上执法及救援无人巡检无人机搭载高清摄像头、远程 IP 喇叭等设备,在进行巡查时,摄像头将现场动态通过 5G 无线传输到岸边机房部署的 MEC,再通过光纤回传到监控中心,执法人员通过摄像头对现场违法行为拍照、取证,并可通过 IP 喇叭对现场人员远程播报消息。(6)海洋数据采集)海洋数据采集随着人类对海洋探索和感知需求的不断增加,空间信息已成为重要的经济资源,获取大量多维海洋信息成为当前一大重要需求。常规卫星和航空遥感手段已在海洋环境监测中发挥重要作用,但对许多分辨率要求高、时间要求快的应急动态监测却难以满足。利用大量监测终端收集海域范围内船舶、海上设施和海洋生物的活

    294、动状态信息以及海水温度、潮位、盐度等海水指标,通过 5G 网络上传数据并进行实时分析,从而搭建起的海上物联网,有助于提升海洋态势的感知能力,并进一步保障海洋经济的稳定发展。图图 3-87 海洋数据采集海洋数据采集5G 应用创新发展白皮书114通过在海上建设光伏发电设备为摄像头、传感器、5G CPE 供电,在海下部署传感器和 5G 摄像头,将环境的指标及动态,摄像头将现场动态通过 5G 无线传输到岸边机房部署的 MEC,再通过光纤回传到监控中心。案例:5G+智慧海洋实践应用山东省是渔业大省,濒临渤海和黄海,海岸线长 3345 公里,约占全国的六分之一,管辖海域面积 4.73 万平方千米,潮间带滩

    295、涂面积 4395 平方千米,渔业资源丰富,2/3 以上海岸线为基岩港湾式海岸,峡湾相间,建港条件优越,现有大小渔港 238 处,拥有渔业从业人员约205 万人,各类渔业船舶 9 万余艘,其中国内各类海洋渔船 3.2 万余艘,渔船数量居全国前列。同时渔业也是一个高风险行业,受自然条件、物质条件和人为因素影响大,特别是山东省,由于渔船数量多、作业范围广,其风险程度远高于其他产业,省政府将渔业安全生产列入全省六大安全生产之一,渔业安全生产管理点多、线长、面广,任务繁重,做好渔业安全生产工作,对保障渔民生命财产安全、建设现代渔业、保持渔区社会和谐稳定具有重要意义。图图 3-88 山东省渔港经济区规划布

    296、局示意图山东省渔港经济区规划布局示意图渔业安全生产总体形势仍然不容乐观,主体责任意识不强、制度落实不到位等问题依然较为突出。如违反航行规则、未落实值班瞭望、“超员超载超航区超风级”冒险航行、脱编脱组生产频繁发生,擅自拆卸关闭 AIS 设备、进出渔港不报告等屡禁不止。职务船员配备不齐,救生消防设施配备不足,渔船私下买卖、私下租赁、脱检脱管等监管不到位。渔港基础条件差,驻5G 应用创新发展白皮书115港监管力量不足,依港管船促安机制不完善,风险隐患仍然突出。而如今视频监控、AIS、北斗等各系统之间的联系微弱,渔港信息化业务管理软件功能不全,渔港日常进出流量大,渔港管理人员日常管理工作量大,因此渔业

    297、渔政管理局迫切需要搭建一套渔船渔港动态监管系统,可代替部分日常监管工作,减轻工作压力并提高渔港的综合管理水平。多数渔船的船载监控系统的建设现状不理想,以模拟摄像机为主,记录渔船内部场景,供回港后回放。但渔船在出渔期间发生的异常情况无法实时向监管中心进行反馈,事后查询录像对失事船只的作用较小。依据目前全国渔港信息化建设情况分析,现阶段普遍存在的业务现状如下:(1)前端监控点位位置分散、数量不足、覆盖范围小,缺乏在台风天、休渔期实现对港区现场的有效管理;(2)原视频监控系统使用时间较长,清晰度不高,设备多存在老化,腐蚀较严重,面临需对已建成监控系统的优化升级;(3)缺少智能化的视频监控系统,无法实

    298、现对船只活动情况以及人员进出情况的全面监管,特别是对渔港内重点区域渔船活动信息监管力度不足;(4)夜间疏于管理,现有摄像机的夜视能力不强,相对于白天,夜晚违规离港、违法破坏等事件发生频率明显增高;(5)渔船安全生产作业仍然存在较大问题,事关渔民生命安全,缺乏有效监管手段;(6)当前渔港各个信息系统的关联性差,AIS、雷达、视频监控等系统相对独立,不能满足业务逻辑上的需要,无法发挥联动效应。因此,非常有必要整合优化全省系统数据资源,升级改造现有渔船渔港动态监控系统,开发新型海洋与渔业综合管控平台,形成以省级监控平台为依托的统一监控机制,实现全省海洋渔船监控“一张网”。5G 应用创新发展白皮书11

    299、6图图 3-89 网络架构图网络架构图山东联通发挥网络优势,基于全国沿海渔港建设规划(2018-2025 年)、SC/T60722012渔船动态监管信息系统建设技术要求,为烟台市芝罘区新型现代化智慧渔港设计了一个安全可靠、技术先进、灵活好用的监管平台。主要从加强渔港船只状态监管、渔船安全生产监管和渔政执法救援三大能力的目标出发,设计了渔港进出口动态监控、雷视联动主动预警、船舶 AIS定位监控、渔港全景监控、渔船安全生产监管、渔政执法救援监管等子系统模块,对渔港进出口、全港及渔船等监管对象进行实时监控,并与第三方业务管理平台结合形成布局合理、结构优化、功能互补、设施完备、服务完善、可持续发展的渔

    300、港综合监管体系,为实现“科技兴海”、“科技兴渔”奠定基础。3.5G+海洋创新融合发展分析海洋创新融合发展分析(1)网络融合)网络融合1)定位技术丰富业务5G 大带宽、低时延、海量链接的特性丰富和增强了社会基础信息服务,促进整个社会迈向万物智能互联新时代。除了信息通讯服务外,位置服务也是信息社会一项重要的基础服务需求。移动通讯网具有室内室外全覆盖、终端丰富、业务应用承载能力强等特性,是较为理想的基础定位平台载体,为蜂窝网络进行定位应用奠定了较好的基础。随着蜂窝网络的逐步演进,基础电信企业在蜂窝网络的定位技术上,也进行了大量的尝试,定位方案的精度逐步提高。对于海域覆盖来说,岸网上的港口业务由于涉及

    301、自动集卡等高定位精度需求的场景,可采用 5G+GPS/北斗融合定位的方式;而对于海洋网内业务,定位精度要求不高,通过 GPS/北斗的卫星定位系统能够满足整体5G 应用创新发展白皮书117需求。2)网络切片保障需求通过网络切片,基础电信企业能够在一个通用的物理平台之上构建多个专用的、虚拟化的、互相隔离的逻辑网络,来满足不同海洋业务对网络能力的不同要求,实现按需的网络能力和灵活的运行与管理。网络切片的实质就是将网络功能与底层物理资源逻辑上分离,依靠对资源的抽象、隔离、编排、软件化等手段,将这些功能、资源有机绑定组合,来重新定义网络架构,用以满足特定场景的特定需求,例如智慧海洋环境监测需要大量的额外

    302、连接和频繁传输小数据包的服务支撑,智慧港口、无人机、无人船要求毫秒级时延和接近 100%的可靠性,而娱乐信息服务则要求高质量的固定或移动宽带连接。目前切片主要应用于 toB 和 toC 共享载波的场景(即 5G 虚拟专网),将 toB 和 toC 业务划分为不同的切片,实现不同业务 SLA 的保障。5G 专网方案支持切片组合来构建全场景的 5G 行业专网,根据不同的应用场景和客户需求,分为三种专网模式:公网共用,公网专用,专网专用。在岸网范围的智慧港口业务,采用专网专用部署,利用 5G 端到端切片保障港口业务稳定连续,将 PLC 控制指令与视频回传业务适配到不同的切片,保障控制指令不被大流量视

    303、频业务挤占,确保 PLC 控制指令的时延及抖动指标。端到端硬切片的方式,从无线通过切频的方式提供专门特定频段,承载基于 FlexE 硬管道,实现与其他业务管道的硬隔离,核心网的控制面和用户面也都提供专用的设备,从物理层面提供安全隔离保障。在近海海洋网范围的高清直播、AR/VR 旅游业务,用户对带宽保障优需求,安全隔离性要求不高,采用无线、承载、5GC 的控制面和用户面都共享的公网公用部署,通过灵活配置网络切片和资源预留等技术,按需为专网用户提供带宽、时延保障,及其他网络能力和服务。(2)终端融合)终端融合1)5G 中继基站增强覆盖终端在海洋网中,还存在着一些特殊的应急场景,如海上搜救,可能会超

    304、出已有的网络覆盖范围,传统卫星网络时延高、定位难、带宽小,利用传统卫星网络会大大影响搜救效率。为了能够满足此类场景的网络需求,最简单的是进行网络拓展,通过中继方法,扩大覆盖范围。采用游牧基站的方法可实现中继覆盖,通过级联的方法可进一步增强覆盖。游牧式基站是将基站和本地算力有机结合,并支持多种回传方式的一种新形态基站。在搜救船、执法船上搭载游牧式基站,可拓展网络覆盖,实现快速响应,精准定位,为传统海域公共安全业务提供新的思路。5G 应用创新发展白皮书118图图 3-90 游牧式基站中继覆盖示意图游牧式基站中继覆盖示意图游牧式基站主要有 4 部分组成:无线模块、回传模块、计算模块及其他配套设备。无

    305、线模块可采用 5G 室外宏站或室内数字室分设备,基站可支持 IPSec 隧道建立。回传可灵活采用 Relay 回传、Internet 回传、卫星回传等多种回传方式。计算模块需具有一定的存储和计算等资源,并集成至少一款 AI 机器视觉或视频编解码的应用,支持本地定位、本地 SLA 的相关能力。其他配套设备包括交转直动力设备、环境系统(风扇、散热等)、可升降天线杆、小推车等。图图 3-91 游牧式基站中继实现组网图游牧式基站中继实现组网图2)船载防腐蚀工业级卫星+5G 融合网关根据 5G 网络与卫星网络的定位,在船只行驶在离岸 100 公里之内时,可使用 5G 超远覆盖网5G 应用创新发展白皮书1

    306、19络来降低资质、提升系统带宽性能,在船只行驶在 100 公里之外时,可使用卫星网络来实现全覆盖。如下图所示:图图 3-92 5G 与卫星网络融合组网示意图与卫星网络融合组网示意图5G 网络覆盖和卫星网络可融合共存进行通讯,但双网共存情况下存在无法实现自动切换,需要手动切换,易造成传送信息中断、丢失的问题,船载终端需要实现 5G 网络和卫星网络的融合及自动切换,并且因为信号接收问题,终端需要长时间放置在船只的高平台上增强信号强度,就需要终端具备工业级防潮、防腐蚀功能。5G 与卫星智能融合网关需要实现功能如下:互联网通道智能选择陆地或卫星网络、外部网络切换用户无感知、陆地网络信号放大、卫星网络登

    307、录自动认证等;支持物联网自动认证,支持手机天线拉远外置于船顶,可最大限度与陆地网络通信;默认优选陆地网络,陆地网络不可用时自动切换至卫星网络;具备工业级防潮、防腐蚀功能。面向工业应用环境,SmartEdge 9102 超边缘计算网关可提供高性能、多样化服务支撑,满足恶劣的温度、湿度和电磁干扰环境下的网络通信需求。其应用场景如图所示:5G 应用创新发展白皮书120图图 3-93 超边缘计算网关应用场景超边缘计算网关应用场景(3)系统融合)系统融合1)5G 集群调度系统可及时有效进行海上救援借助 5G 网络的大带宽与超低时延视频方案,将高清摄像机在应急救援第一现场拍摄到的画面实时回传到海通码头岸上

    308、的临时指挥中心,5G 集群调度系统指挥中心通过超高清直播视频画面,可实时了解前方各场景应急救援情况,并根据现场画面实现应急指挥,极大地提升了紧急救援的信息实时传递效率。5G 集群调度系统,使用“云管端”的信息化管理手段:实现云端信息集成化,功能模块化;能够根据公安管理节点不用的业务轻重和业务人数,提供灵活快速的部署方式;管理台对群防群治调度节的多维度进行统一管理;5G 应用创新发展白皮书121 借助基础电信企业和通信巨头的力量,终端依托基础电信企业的 4G/5G 网络的广覆盖和高可用性触及到海上救援的最末端节点。图图 3-94 5G 集群调度系统有效提升海上救援效率集群调度系统有效提升海上救援

    309、效率2)5G 大数据 AI 分析助力海洋管理平台海洋场景下从港口、近海、中海、远海、岛屿、气象等众多应用产生大数据应用需求,大数据可覆盖气象、水质、生物、水文、空间、经济、预报、污染、设备厂商等多种结构化和非结构数据接入和管理。大数据需要建立海洋行业首个数据标准管理体系,融合传感设备厂商、海洋信息部们、业务产品厂商和科研机构,沉淀多个领域的 1000+海洋类主题模型及防灾减灾 AI 预测模型。通过数据治理及零编码拓展能力,实现各个部门间的信息共享,来提高报表效率,高效支撑海洋产业及大数据应用蓬勃发展。图图 3-95 海洋海洋 AI 大数据分析有效支撑海洋产业发展大数据分析有效支撑海洋产业发展5

    310、G 应用创新发展白皮书122海洋数智化转型升级是一个长期过程,需要结合 5G 网络建设现状、网络云化转型进度、AI 及大数据技术成熟度等分阶段逐步推进。为了助力智能化级别提升与推进,中兴通讯提出了 AIVO(智能洞察、价值运营)数智化转型解决方案,基于 VMAX 数智中台,从数据资源、业务流程、应用生态三大层面,以“三大融合”拉通 BOM 域,进而支撑海洋网络的数字化运营转型。借助海洋大数据 AI 分析平台,可推动以下海洋数据分析应用:实现数据融合:水域信息服务&水域监测;根据数据挖掘:海域感知网健康管理;AI 平台开放;智能业务:智能防灾减灾,智能海域远程监测,海洋事件智能识别和告警等;信息

    311、自动化专报等。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议目前 5G+海洋领域仍处于起步阶段,未来,推动 5G 在海洋领域的规模化发展,有如下几点建议:一是加强空天地海一体化通信网络规划设计。一是加强空天地海一体化通信网络规划设计。基于近海 5G、卫星通信及水声通信等技术,联合各大科研院所,为空天地海一体化网络提供规划设计方案,打造通感算一体化多模态专网、探索远海通信、海底通信新模式,完善海洋立体观测网建设。推进全海域覆盖的空天地海一体化的海洋信息采集和通信体系网建设。二是推进智慧海洋一体化应用二是推进智慧海洋一体化应用。探索从全局出发,全面构建海洋信息服务体系建设。基于中国联通五大主责主业,探索

    312、在同一的技术要求和标准框架之下,打造智慧海洋基座平台。在海洋防灾减灾、智慧渔业生产、水产品质量、海洋政策汇达、海洋产业发展、海洋科技创新、海洋行政执法、海洋资源管控、海洋生态修复、海洋测绘发展、现代海洋牧场等等海洋产业上,面向不同的服务对象、领域和场景,开发软件能力,配套硬件设备,实现模块化可拆分的智慧海洋能力体系,提供开放包容的智慧海洋信息服务。逐步推进海洋状态全面感知、信息广泛互联、资源按需分配、服务协同智能的智慧海洋新模式。三是研究建立智慧海洋安全体系三是研究建立智慧海洋安全体系。面向海洋综合感知、海洋信息通信、海洋信息资源处理分析与智能服务等各个环节,探索建立全过程全覆盖的信息安全防护

    313、体系和信息安全管理体系,为海洋数字产业化和海洋产业数字化发展打造安全基座,确保基础设备、核心系统、关键数据的安全可控。5G 应用创新发展白皮书123四是推动智慧海洋关键技术研发。四是推动智慧海洋关键技术研发。新一代信息技术在海洋领域的应用日趋广泛,未来重点在5G+北斗定位、无线通信和卫星网络融合、遥感技术和海洋减灾、AI 技术和海洋执法、区块链和海洋交通运输等方向形成产品,面向全国,提供能力输出。随着国家海洋战略的推进和发展,以及通信技术的演进,新技术新方法不断涌现,未来海洋通信网络必然向着不受空间限制、更大容量、更高质量的方向发展。5G 通信技术能够有效解决当前海洋通信覆盖不足、容量受限的问

    314、题,成为海洋经济发展刚需,推动海洋领域的智能化发展,加快我国海洋强国建设。3.103.105G+5G+智慧建筑智慧建筑1.建筑行业数字化转型趋势分析建筑行业数字化转型趋势分析“智慧住建”是以“智慧城市”建设为目标,综合运用移动互联网、云计算、大数据、物联网等现代信息技术,积极推进住房和城乡建设领域业务管理智慧化,通过建设探索集城市建设、管理、服务于一体的智慧化平台,促进住房和城乡建设系统信息共享、互联互通,最终实现“城市建设更加有序,城市管理更加精细,政务服务更加便捷,行业管理更加高效”的目标。“十四五”时期是住建行业实施城市更新行动、推进新型城镇化建设的机遇期,也是加快建筑业转型发展的关键期

    315、。2022 年 1 月 20 日召开的全国住房和城乡建设工作会议要求,2022 年要重点要抓好实施城市更新行动、实施乡村建设行动、推动建筑业转型升级等八个方面工作。表表 3-12 建筑行业建筑行业相关政策相关政策年份年份政策文件政策文件发布主体发布主体重点内容重点内容2020关于加快推进新型城市基础设施建设的指导意见住建部推进基于信息化、数字化、智能化的新型城市基础设施建设,以“新城建”对接新型基础设施建设(“新基建”),引领城市升级,推进城市现代化。关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见住建部要围绕建筑业高质量发展总体目标,以大力发展建筑工业化为载体,以数字化、智能化升级为动力,形成

    316、涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系。2021关于开展 2021 年城市体检工作的通知住建部各地要按照建立国家、省、市三级城市体检评估信息平台要求,充分利用现有城市规划建设管理信息化基础,加快建设省级和市级城市体检评估信息平台,与国家级城市体检评估信息平台做好对接,加强城市体检数据管理、综合评价和监测预警。5G 应用创新发展白皮书124关于开展第一批城市更新试点工作的通知住建部为积极稳妥实施城市更新行动,引领各城市转型发展、高质量发展,在各地推荐基础上,经遴选,决定在北京等 21 个城市(区)开展第一批城市更新试点工作。第一批试点自 2021 年 11

    317、月开始,为期 2 年。2022“十四五”建筑业发展规划住建部建筑市场作为我国超大规模市场的重要组成部分,是构建新发展格局的重要阵地,在与先进制造业、新一代信息技术深度融合发展方面有着巨大的潜力和发展空间。“十四五”住房和城乡建设科技发展规划住建部以建立绿色智能、安全可靠的新型城市基础设施为目标,推动 5G、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术在城市建设运行管理中的应用,开展基于城市信息模型(CIM)平台的智能化市政基础设施建设和改造、智慧城市与智能网联汽车协同发展、智慧社区、城市运行管理服务平台建设等关键技术和装备研究。关于推进以县城为重要载体的城镇化建设的意见中共中央办公厅、国务院办公厅

    318、建设新型基础设施,发展智慧县城。推动第五代移动通信网络规模化部署,建设高速光纤宽带网络。推行县城运行一网统管,促进市政公用设施及建筑等物联网应用、智能化改造,部署智能电表和智能水表等感知终端。推行政务服务一网通办,提供工商、税务、证照证明、行政许可等办事便利。推行公共服务一网通享,促进学校、医院、图书馆等资源数字化。乡村建设行动实施方案中共中央办公厅、国务院办公厅推进数字技术与农村生产生活深度融合,持续开展数字乡村试点。加强农村信息基础设施建设,深化农村光纤网络、移动通信网络、数字电视和下一代互联网覆盖,进一步提升农村通信网络质量和覆盖水平。加快建设农业农村遥感卫星等天基设施。建立农业农村大数

    319、据体系,推进重要农产品全产业链大数据建设。发展智慧农业,深入实施“互联网+”农产品出村进城工程和“数商兴农”行动,构建智慧农业气象平台。推进乡村管理服务数字化,推进农村集体经济、集体资产、农村产权流转交易数字化管理。推动“互联网+”服务向农村延伸覆盖,推进涉农事项在线办理,加快城乡灾害监测预警信息共享。深入实施“雪亮工程”。深化乡村地名信息服务提升行动。城市燃气管道等老化更新改造实施方案(20222025 年)国务院办公厅坚持适度超前进行基础设施建设和老化更新改造,加快推进城市燃气管道等老化更新改造,加强市政基础设施体系化建设,保障安全运行,提升城市安全韧性,促进城市高质量发展,让人民群众生活

    320、更安全、更舒心、更美好。5G 应用创新发展白皮书125建筑信息化进入全面信息化阶段,蕴含巨大的市场空间。新冠肺炎疫情的暴发迫使建筑业信息化加速,双碳政策主线下对智能建造、绿色建造、数字建筑等提出了更高要求,5G 行业应用处于预热阶段,逐步向起步阶段发展,施工环节信息化智慧工地和 BIM 技术应用正处快速发展期。根据中研网预测,2025 年我国建筑信息化市场规模将高达 1298.85 亿元,年复合增速 25.66%。智慧工地蓝海初现,按照每年新开工项目数 60 万个(投资额平均值稳定在 8000 万左右)估算,假设新开工项目平均拿投资额的 1做智慧工地建设,智慧工地市场规模或达 500 亿。2.

    321、5G 重点场景与价值分析重点场景与价值分析目前在建筑领域各环节均已开展 5G 应用试点示范,并已取得初步成效,应用较为广泛的几个场景如下:(1)5G 智慧工地智慧工地依托“十四五”规划,大力开展“智慧工地”建设,实现物联信息技术与建筑工程施工现场管理深度融合,对重点、危大工程的质量和安全综合管控,提升施工现场信息化管理水平,推动建筑施工行业转型升级;同时,利用大数据挖掘、人工智能等技术手段,全面监测房屋建筑、市政基础设施、在建工地等方面的运行状态,提前发现风险隐患并及时预警,对安全风险实现源头管控、过程监测、预报预警、应急处置和综合治理,强化公共安全风险防范。传统工地存在施工现场管理人员复杂、

    322、环境杂乱、施工地点分散、多工种交叉作业等弊端。在网络方面,工地作为临时场景,大多情况下并不处于基础电信企业规划网络覆盖范围内,因此无法满足工地场景的基础通信需求,成为制约工地智慧化应用普及的短板。5G 智慧工地在平台方面,运用 AI、大数据、视频监控、物联网、AR 等新技术,赋能智慧建造;在网络方面,提供适用于建造过程的定制化网络服务,如 5G 专属站、5G 切片、边缘计算等;在应用场景方面,提供基于建筑业诉求的多项创新应用,全面助力建筑业数字化转型。在解决一线工地通信痛点难点的基础上,充分运用云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链、BIM、提供综合管理服务平台,汇集视频、AI、BIM 管理

    323、、大数据分析等功能,为客户提供应用、监管云端的服务。5G 智慧工地包括如下场景应用:实时高清监控:搭载 5G+MEC+切片移动网络,支持 1080P、4K 等超高清摄像头,毫秒级时延,5G 云视频提供监管新体验。业面灵活监控:移动摄像头等移动设备在关键要害部位灵活部署;高空监控设备对作业面、重5G 应用创新发展白皮书126要通道进行定时巡航、变焦放大,真正意义上的现场全域可视。移动数字监工:结合四足机器人、两栖无人机、履带机器人等智能设备在工地上运用 5G 网络自主移动,实现地面、墙壁、高空多角度施工安全质量问题检查检测,提高质量检测效率。图图 3-96 远程协作设备远程协作设备(2)5G+M

    324、EC 桥梁智慧管理桥梁智慧管理大力推进城市市政基础设施智能化建设,面向城市基础设施“高质量发展”需要融合 5G、大数据、人工智能等前沿技术,加快推进市政基础设施智能化改造建设,整合提升市政基础设施智能化应用,建立全面感知、可靠传输、智能处理、精准决策的城市基础设施智能化监管体系。同时,面向城市道路桥梁,优化路网规划和级配结构,强化探地雷达、卫星遥感、北斗及智能传感器应用,建立道桥监测系统,促进道路路网和桥梁等基础设施监测和项目监管。将 5G+MEC、5G+北斗、物联网、微服务、AI 人工智能、数据治理等核心信息技术应用于桥梁的日常监测与运行维护中,构建监测类型丰富、监测手段多样、信息传输稳定、

    325、控制安全可靠的全覆盖桥梁管理体系。案例:5G+MEC 赋能武汉市桥梁智慧管理项目素有“九省通衢”之称的武汉,依江而生,百湖之城。长江上 11 座桥,汉江上 10 余座桥,整个武汉大大小小的城市桥梁近 700 座。然而近年来桥梁垮塌事故时有发生。桥梁结构随着桥龄的增长、气候和环境等自然因素长期作用以及交通量和非常规超重车辆荷载的不断增加,桥梁结构和构件将产生不同程度的劣化和损伤积累。桥梁结构性能劣化和损伤若不能被及时地发5G 应用创新发展白皮书127现并得以合理维护和维修,其后果轻则影响桥梁正常使用,重则缩短桥梁在使用寿命,甚至导致突发性的桥梁破坏、坍塌等重大事故。项目规划了三个阶段推进 5G

    326、智慧桥梁建设,分阶段开发了八项 5G 创新应用,5G+AIoT智能采集与分析、5G+边缘 AI 视频分析、5G+AI 车辆动态称重预检三项应用已进入规模推广阶段;5G+光纤桥梁损伤监测、5G+移动巡检与远程协作、5G+无人机检测三项为试点应用;5G+北斗桥墩定位与监测、5G+桥梁巡检机器人两项应用为预研阶段,将在未来打造。其中,5G+AI 车辆动态称重预检应用基于 5G 网络环境,主要针对桥梁的车流量、负荷统计以及超载预检,实现对道路、桥梁车流量、荷载情况的初步统计分析,配合车辆识别系统可提前对嫌疑超载车辆进行识别,对超载车辆实现拦截,有效预防集中超载情况给道路带来的巨大危害,为桥梁的安全平稳

    327、运行保驾护航。图图 3-97 5G+AI 车辆动态称重预检车辆动态称重预检(3)5G 智能化房屋安全综合管理智能化房屋安全综合管理充分运用现代科技和信息化手段,加强城市安全智能化管理。利用大数据挖掘、人工智能等技术手段,全面监测房屋建筑、市政基础设施、在建工地等方面的运行状态,提前发现风险隐患并及时预警,对安全风险实现源头管控、过程监测、预报预警、应急处置和综合治理,强化公共安全风险防范。2021 年 7 月 16 日,住房和城乡建设部召开深入开展房屋建筑安全隐患排查整治视频会议,认真学习贯彻习近平总书记重要指示精神,贯彻落实李克强总理等中央领导同志批示要求,深刻汲取江苏苏州吴江区四季开源酒店

    328、“712”坍塌等近期多起房屋建筑安全事故教训,部署开展房屋建筑安全隐患排查整治工作。5G 应用创新发展白皮书1282022 年 5 月 27 日国务院办公厅印发 全国自建房安全专项整治工作方案,要求开展全国自建房安全专项整治工作,全面消除自建房安全隐患,切实保障人民群众生命财产安全和社会大局稳定。建立城镇房屋、农村房屋综合管理信息平台,逐一归集排查信息。力争 2023 年 6 月底前完成所有自建房排查摸底。为防范房屋安全事故发生,党中央、国务院要求对全国自建房安全开展专项整治,彻查隐患。5G 智能化房屋安全综合管理平台通过静态、动态的采集方式,融合 5G 摄像机、5G 无人机等技术,采集房屋视

    329、频、图片、红外影像,将影像资料解析为关键的图片数据或结构化数据。平台充分利用了 5G、大数据、云计算 AI 分析,可对房屋安全情况进行持续监测,有效解决方案安全排查工作量大,安全鉴定复杂、缺少及时动态预警信息化手段等难题。防范各类重大房屋安全事故发生,切实保障人民群众生命财产安全和社会大局稳定。3.5G+建筑创新融合发展分析建筑创新融合发展分析加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展,加大建筑信息模型(BIM)、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术在建筑业的集成与创新应用。加快将工业互联网技术在钢结构构件和预制混凝土构件生产线的应用,打造基于 BIM 的建筑

    330、工业互联网平台,提升部品、部件生产制造智能化水平。加快新一代信息技术在建筑施工现场对人、机、料、法、环等生产要素环节的集成、智慧、创新应用,建设面向共性需求的行业级建筑产业互联网平台和面向应用需求的企业级建筑产业互联网平台,实现全产业链的深度融合发展。(1)网络融合)网络融合通过 5G+F5G 构建泛在感知网,通过网络切片技术隔离不同业务场景,保障重要建筑数据传输的安全性及稳定性。同时满足视频类数据、移动办公等应用场景。基于 5G MEC 架构,提供 ICT 融合 AI 应用下沉部署的边缘计算服务,各类终端传感采集的原始数据分流至客户现场/边缘机房部署的 MEC 边缘云上,MEC 提供灵活的

    331、AI 接口和算力资源,并在中心节点集中化管理运营,帮助客户有效降低业务应用计算时延、流量/部署/硬件等 ICT 成本,实现 AI 服务的快速响应和统一管理。5G 应用创新发展白皮书129图图 3-98 智慧建筑智慧建筑 5G+MEC 部署架构部署架构基于 5G 网络的低空无人机调度管控平台。在 5G 网络下,无人机飞行范围进一步拓宽,飞行半径明显扩大,从而获得更全面的视野,数据采集效率进一步得到提升。通过 5G+MEC+智能 AI飞行大脑、无人机自动机场赋予了无人机自动充电换电、自主飞行、数据采集和数据高速传输的功能,当无人机在巡逻过程中捕捉到异常敏感点,将自动展开多角度的定点拍摄,并将巡检图

    332、像和视频上传云端,进行 AI 图像分析与识别、数据分析与储存。如有临时任务,工作人员还可以通过遥杆或者鼠标指点远程接管无人机,手动控制云台角度和飞行姿态,确保巡视工作顺利完成。(2)终端融合)终端融合5G 技术赋能智慧建筑,将推动传感器、机器人、无人机等终端企业的数字化转型。随着 5G 行业应用逐步商业化发展,进一步提升 5G 性能和效率需求的关键能力,随着新应用、新技术的不断推广,逐步构建产业生态圈,推动建筑行业良性发展。(3)系统融合)系统融合智慧建筑行业结合 5G、区块链、人工智能等新一代信息技术手段围绕政府监管部门、建设单位及施工单位打造出一批具有国际先进性的智慧建筑类产品,积极响应国

    333、家关于新基建的有关号召,将通信基础设施建设及创新融合基础设施建设进行体现,并在城建工程中发挥作用,提升建筑行业整体信息化、智能化、智慧化水平。4.规模化发展策略建议规模化发展策略建议5G 为建筑行业提供强大的网络支撑。特别是面向及时问题发现、及时确认、及时干预的需要快速反应的场景带来无可替代的解决方案,也带来了有效方法。5G 成功应用与规模化复制推广将引领与推动行业持续创新发展。沉淀 5G 技术能力,以 5G 定制服务精准供给,合理地运用到建筑领域的通信网络、电网、人员管控、精准定位和信息安全管理之中,使整个建筑领域能够得到智能化、数字化的发展与建设,赋能建筑业转型升级,真正建设出高智能与高质量的产物,促使我国建筑行业健康可持续发展。5G 应用创新发展白皮书1305G+智慧建筑,将推动城乡建设绿色发展,以解决智慧建筑发展中不同厂商和设备间的数据壁垒、缺少通用系统平台、缺少全寿命周期考虑等痛

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    本文标题:中国信通院:5G应用创新发展白皮书——2022年第五届“绽放杯”5G应用征集大赛洞察(150页).pdf
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