摘? 要：隨著時代的發(fā)展和社會的進步，移動通信技術(shù)特別是5G技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注，5G技術(shù)的各種獨特優(yōu)勢通過合理的應用逐步推進了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高效發(fā)展?；谀壳?G技術(shù)的發(fā)展狀況和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用情況，可以分析得出5G技術(shù)中的網(wǎng)絡的高速率、大帶寬、低延時和網(wǎng)絡切片技術(shù)以及邊緣計算技術(shù)都能夠?qū)I(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用產(chǎn)生較大的影響。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);應用影響

中圖分類號：TN929.5;TP393.09? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）07-0061-03

The Influence of 5G Technology on the Application of Industrial Internet

WU Chengfang

（Yankuang Group Information Center，Zoucheng? 273500，China）

Abstract：With the development of the times and the progress of the society，mobile communication technology，especially 5G technology，has been widely concerned by people. Various unique advantages of 5G technology gradually promote the efficient development of industrial internet through reasonable application. Based on the current development of 5G technology and the application of industrial internet，it can be concluded that the high-speed rate，large bandwidth，low delay，network slicing technology and edge computing technology of 5G technology can have a greater impact on the application of industrial internet.

Keywords：5G technology;industrial internet;application impact

0? 引? 言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地進行工業(yè)產(chǎn)業(yè)活動的一種新型網(wǎng)絡，其相對于產(chǎn)業(yè)界有著全新的理念和方式。由于早期移動通信技術(shù)的局限性，以前的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于工業(yè)過程中存在一定阻礙，而5G技術(shù)的適時出現(xiàn)很好地解決了這個問題，5G技術(shù)能夠推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展并逐步提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的能力。為了更加深入地了解5G技術(shù)應用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的優(yōu)勢，主要從技術(shù)應用入手，對5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應用進行研究。

1? 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著5G技術(shù)的深入發(fā)展和應用也得到了很大程度的提升，但工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展初期與現(xiàn)在的情況有很大的區(qū)別，在以前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過多種設備組成的反饋系統(tǒng)完成系統(tǒng)之間的聯(lián)系和互通，系統(tǒng)的設備體系能夠提升工業(yè)管理工作的效率并保證生產(chǎn)的質(zhì)量與安全，數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中有著重要的作用就是因為其是良好系統(tǒng)的結(jié)合體。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應用情況隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展也在不斷地進行提升，同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也隨著時代的發(fā)展對智能化水平進行了提升。智能化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過一些目前比較盛行的技術(shù)對其發(fā)展情況和模式進行優(yōu)化和調(diào)整，改變了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)，有利于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與創(chuàng)新。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的理論在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展道路上有著重要的引導作用，因此需要根據(jù)目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的具體應用情況對其進行調(diào)整和創(chuàng)新。

2? 5G關(guān)鍵技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)優(yōu)勢

2.1? 5G的關(guān)鍵技術(shù)

5G技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了一定成果并成功應用到一些專業(yè)層面，其在未來有著很好的發(fā)展前景并且其所影響的范圍會越來越廣泛。在5G技術(shù)的研究和發(fā)展過程中會利用到很多重要的技術(shù)。

非正交多址接入技術(shù)能夠完成多用戶多址交流的工作因此有著獨特的使用價值，同時，通過這項技術(shù)還可以進行通信數(shù)據(jù)復用工作以便通信工作的順利進行。非正交多址接入技術(shù)的利用有利于信息傳送工作的發(fā)展并逐步提升信息傳遞的效率，因而合理利用這項技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量的提升有著重要的影響。

毫米波通信技術(shù)也是5G技術(shù)發(fā)展中處于獨特位置的一項先進技術(shù)，這項技術(shù)與光通信有著很多的相似之處并且具有比較成熟的技能屬性。在利用過程中會充分發(fā)揮其自身獨特的優(yōu)勢以此來保證通信需求的滿足，較高的分辨率和較強的抗干擾能力在其工作時起到了比較主要的作用。這項技術(shù)的高效利用能夠促使互聯(lián)網(wǎng)工作達到一個良好的效果并滿足新時代發(fā)展的最新需求，讓人們能夠通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)感受到現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的速度以及為人們帶來的諸多便利。

網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）技術(shù)同樣是5G技術(shù)發(fā)展中起著關(guān)鍵性作用的一項技術(shù)，這項技術(shù)將傳統(tǒng)設備與安全防護技術(shù)相結(jié)合以此來提升網(wǎng)絡功能的應用性能。網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了軟硬件的分離并且將網(wǎng)絡資源進行標準化，網(wǎng)絡資源以合理的形式進行共享有利于良好網(wǎng)絡環(huán)境的建立以及網(wǎng)絡效率的提升。將多種關(guān)鍵技術(shù)合理地運用到5G技術(shù)的開發(fā)和應用工作中能夠很大程度上提升網(wǎng)絡性能和發(fā)展水平。

2.2? 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)優(yōu)勢

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實質(zhì)就是人、數(shù)據(jù)和生產(chǎn)機器的互聯(lián)互通。通過網(wǎng)絡的無縫連接幫助企業(yè)運用云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)來對業(yè)務問題進行分析，找到問題關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而使企業(yè)能夠?qū)ο嚓P(guān)問題進行改進，提升工作效率，降低成本，最終提升企業(yè)生產(chǎn)力和核心競爭力。自從提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這一概念之后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就在飛速發(fā)展中，并且工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進步也能幫助許多領域的應用提升層次。在軟件定義機器的應用中引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)所收獲的效果較為顯著，此應用是在具有高性能的標準硬件設備上應用的技術(shù)方式，而機器中設定的下載軟件負責另外與之相關(guān)的應用功能，其比較突出的功能就是可以將APP和計算機分析出來的結(jié)果導入到機器以及云端中，高效地提升機器設備的智能化。設備在與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系在一起之后使各個應用的運行速度更快、運行結(jié)果更高效，同時也增加了很多的應用功能。在各個計算機運行的過程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的超級移動計算機終端有著十分重要的作用，這些設備的儲存器具有較大的儲存功能，其本身也有著強大的計算能力，對于后臺的操作系統(tǒng)和管理系統(tǒng)也有著很強的作用，但成本也是巨大的。在5G技術(shù)的支撐之下，不僅能夠大大地提升客戶在使用過程中的便捷程度，幫助客戶在有限的時間之內(nèi)掌握更多有效的動態(tài)信息，還能夠方便客戶對工作的高效管理。

3? 5G技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的影響

在5G技術(shù)誕生之后，可以明顯地發(fā)現(xiàn)其應用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中有著很好的技術(shù)優(yōu)勢，這種優(yōu)勢在多方面體現(xiàn)出來，但無一例外地都對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起到了良好的促進作用?！?G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的融合創(chuàng)新既是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是推動新舊動能轉(zhuǎn)換的重要動力。5G超高帶寬、超低時延、海量連接的特性，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的要求和目標高度契合，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型基礎設施建設和融合創(chuàng)新應用提供了關(guān)鍵支撐和重要機遇。筆者所在的單位是一家國有特大型能源企業(yè)集團，涉及的行業(yè)眾多，近年來，隨著5G技術(shù)的不斷成熟，結(jié)合集團的實際應用，研發(fā)了具有鮮明企業(yè)特色的5G專網(wǎng)，針對不同場景的部署應用，對企業(yè)現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)絡和生產(chǎn)工藝、效能都帶來了巨大影響。

3.1? 5G網(wǎng)絡的高速率、大帶寬和低延時對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響

就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需的高速網(wǎng)絡與智能程度，5G網(wǎng)絡的高速率、大帶寬和低延時能夠更好地為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展助力?；ぐ鍓K是集團的三大主業(yè)之一，同時也是一個技術(shù)含量高、危險性高的行業(yè)，每年占用安全培訓和檢維修成本都非常高，5G的出現(xiàn)給行業(yè)帶來了轉(zhuǎn)機。我們根據(jù)前期測試和規(guī)劃，在某一化工廠和運營商合作部署了地面5G網(wǎng)絡，對合成、氣化等高危區(qū)域進行了5G網(wǎng)絡覆蓋，并在現(xiàn)場安裝了部分帶5G功能的工業(yè)攝像機和大量的設備傳感器，并通過無人機對這些區(qū)域進行巡檢，同時，我們還開發(fā)了基于5G的AR/VR人員培訓系統(tǒng)。如圖1所示，日常的設備運行狀況都通過5G網(wǎng)絡的高帶寬低延時實時地顯示在監(jiān)控中心，當現(xiàn)場出現(xiàn)問題時，對于比較明顯的故障，工業(yè)監(jiān)控就能及時反饋并告警通知，需要現(xiàn)場處理時，維修人員只需帶著AR裝備，就可與后臺技術(shù)支持人員通過5G網(wǎng)絡的大帶寬低延時遠程指導與輔助操作應用，可通過實時的視頻、語音、標記、凍結(jié)圖像等對現(xiàn)場工藝、裝置、故障處理等進行圖文動態(tài)操作指導，遠程分析原因并快速解決問題，解決了傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡無法解決的問題，減少質(zhì)量問題發(fā)生的同時也提升了危險區(qū)域安全性，基于5G的AR/VR人員培訓效果也遠好于書本學習，提高人員素養(yǎng)的同時也降低企業(yè)的成本。

3.2? 網(wǎng)絡切片技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響

基于NFV的網(wǎng)絡切片技術(shù)在工業(yè)應用過程中也能比較明顯地體現(xiàn)5G技術(shù)帶來的強大效果，可以讓工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在統(tǒng)一的基礎設施上分離出多個虛擬的端到端網(wǎng)絡，以適應現(xiàn)場不同生產(chǎn)類型的應用，該技術(shù)在打破傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備功能之后為軟件定義機器的技術(shù)應用留下了更加積極的效果，為日后網(wǎng)絡設備虛擬化和程序化做出了較好的鋪墊，促進整體構(gòu)架的業(yè)務水平自由的變化并降低了網(wǎng)絡硬件的成本。煤炭開采是集團的支柱產(chǎn)業(yè)，是一個完全封閉的危險性極高的環(huán)境，生產(chǎn)主要在井下，隨著國家對企業(yè)安全性要求的不斷提高，減人提效成為必然，現(xiàn)場人員越少肯定越安全，但如何在有限的投資范圍內(nèi)解決這一問題一直困擾著煤炭人。煤礦的生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要是采煤、掘進、機電、運輸、通風、排水等六大生產(chǎn)系統(tǒng)和監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險、壓風自救、供水施救和通信聯(lián)絡井下安全避險六大系統(tǒng)，這些系統(tǒng)關(guān)系著煤礦的正常運轉(zhuǎn)，目前基本實現(xiàn)了自動化和信息化，正在往智能化方向演進。這些系統(tǒng)既獨立運行又相互影響，尤其生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣，對網(wǎng)絡的實時性要求都非常高，傳統(tǒng)網(wǎng)絡無法同時滿足各系統(tǒng)的不同需求，受限于井下條件，我們不可能為每一個系統(tǒng)單獨建立一套網(wǎng)絡，智能化的腳步只能放慢。伴隨著5G技術(shù)的成熟和應用愈加廣泛，網(wǎng)絡切片技術(shù)結(jié)合現(xiàn)有井下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用為煤炭生產(chǎn)的高效運轉(zhuǎn)帶來可能，在新建的一套5G專網(wǎng)上，我們根據(jù)各系統(tǒng)的不同要求通過切片技術(shù)將5G傳輸網(wǎng)絡切片，保障各系統(tǒng)所需的網(wǎng)絡單獨成網(wǎng)、互不影響的同時還能保障足夠的帶寬和低延時，將現(xiàn)場各系統(tǒng)采集到的各種數(shù)據(jù)、視頻等通過5G網(wǎng)絡及時高效傳輸?shù)降孛婧笈_分析、處理和應用，保障了各系統(tǒng)的獨立可靠運轉(zhuǎn)，極大提高了煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率，為煤礦向少人化、無人化方向的發(fā)展奠定了一定基礎。

3.3? 邊緣計算對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響

基于5G的移動邊緣計算（MEC）技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用中也有著較為突出的影響，MEC是一種在移動網(wǎng)絡邊緣實現(xiàn)云計算和IT服務環(huán)境的新型網(wǎng)絡架構(gòu)，通過將第三方應用以及部分核心業(yè)務處理的功能部署到靠近用戶側(cè)的網(wǎng)絡邊緣，提供低時延、高帶寬的網(wǎng)絡環(huán)境，能滿足時延敏感業(yè)務的用戶需求。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和各種智能傳感器都在廣泛應用，人工智能開始深入生產(chǎn)的每個角落。如圖2所示，煤礦井下輔助運輸系統(tǒng)、采煤系統(tǒng)等都實現(xiàn)了智能化和少人化管理，輔助運輸系統(tǒng)主要是管理井下的車輛和單軌吊等輔助運輸設備，并為工作人員及時提供井下現(xiàn)場狀況供其更好地指揮調(diào)度，采煤新系統(tǒng)也是將采煤機和工作面的各種參數(shù)就近傳輸給支架等配套系統(tǒng)等，保障采煤工作的有序開展，但這些系統(tǒng)都受限于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和性能，都只能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娣掌鞣治?、處理，然后將策略和結(jié)論通過工業(yè)以太網(wǎng)再下發(fā)到前端系統(tǒng)，現(xiàn)場人員再根據(jù)要求具體操作，效率太低，系統(tǒng)效能發(fā)揮不出來?；?G的MEC技術(shù)很好地彌補了這一環(huán)節(jié)，它推動云計算與移動網(wǎng)絡高效融合，結(jié)合我們研發(fā)的礦用服務器，通過5G專網(wǎng)，將系統(tǒng)服務器直接部署到井下工作現(xiàn)場，就近處理問題，系統(tǒng)的可靠性和效率得到了極大提高。據(jù)相關(guān)機構(gòu)測算，通過邊緣計算，可在無線接入網(wǎng)絡與現(xiàn)有服務器之間的回程線路上節(jié)省近三分之一的帶寬和降低一半的網(wǎng)絡延遲，這樣就能極大地解決現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡延時等瓶頸問題，真正實現(xiàn)無人化，提高了現(xiàn)場生產(chǎn)效率，促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高效應用。

4? 結(jié)? 論

根據(jù)以上的分析可以看出，將5G技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)巧妙地結(jié)合在一起之后能夠使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用效果提升一個檔次，立足5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段和關(guān)鍵技術(shù)，深入研究“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合發(fā)展將會成為下一階段各工業(yè)企業(yè)的工作重點。5G系統(tǒng)萬物互聯(lián)中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將會成為其重要應用場景之一，在全面地了解了5G技術(shù)的優(yōu)勢和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的合理應用之后能夠為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用發(fā)展做出更好的鋪墊，也能促進5G技術(shù)更快更好的發(fā)展。

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作者簡介：吳成方（1981—），男，漢族，湖北監(jiān)利人，工程師，本科，主要研究方向：企業(yè)信息化建設和自動化通信技術(shù)等。