王玉京 杜蘭洲

（山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東 濟(jì)南 250000）

1 5G+云+Al新基建面臨5個(gè)方面的挑戰(zhàn)

1.1 缺乏成熟的技術(shù)

2019年我國建筑業(yè)總產(chǎn)值是24.8萬億，而信息化占比不到1000億，也就是說建筑領(lǐng)域的信息化水平占比約為0.3%～0.4%，遠(yuǎn)低于其他傳統(tǒng)行業(yè) （1%～4%）的水平。這就是目前我國建筑業(yè)發(fā)展信息化的第一個(gè)大背景，正是基于這個(gè)背景，筆者認(rèn)為建筑業(yè)信息化的需求是非常旺盛的。5G+云+Al在我國的建設(shè)時(shí)間并不長(zhǎng)，寬帶移動(dòng)接入是最大的亮點(diǎn)，但是還沒有考驗(yàn)其流量、連接性、可靠性和延時(shí)性。雖然全球今年率先大面積建設(shè)了地理組網(wǎng)，將提供全新的網(wǎng)路服務(wù)體系和虛擬化服務(wù)等功能，為各個(gè)領(lǐng)域提供了良好的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)應(yīng)用。但是，目前還沒有驗(yàn)證大規(guī)模的軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化以及網(wǎng)絡(luò)切片等組網(wǎng)技術(shù)的可靠性，在SA探路方面依然存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。此外，核心網(wǎng)絡(luò)目前的5G路由協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)依然有所限制，并且我們?cè)诿芗瘶I(yè)務(wù)中應(yīng)用的毫米波技術(shù)依然并不完善[1]。

1.2 缺乏成熟的產(chǎn)品

在商業(yè)領(lǐng)域大面積應(yīng)用5G終端需要較高的成本和功耗，現(xiàn)代市場(chǎng)中最主要的工藝就是7nm5G芯片，而國外已經(jīng)發(fā)布了工藝水平更高的下一代芯片，我國在對(duì)新興的5G終端芯片進(jìn)行自主研發(fā)時(shí)，遇到的最大的問題就是缺乏充足的人才，芯片難以持續(xù)創(chuàng)新。同時(shí)，由于5G和電磁波技術(shù)具有頻率高和穿墻性能低的問題，所以想要在室內(nèi)建設(shè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)就需要投入更高比例的成本。此外，還沒有從成熟性、可靠性以及兼容性等方面，對(duì)新興的5G終端測(cè)試儀表和國產(chǎn)手機(jī)等操作系統(tǒng)進(jìn)行考驗(yàn)[2]。

1.3 缺乏成熟的市場(chǎng)

目前公眾認(rèn)識(shí)的5G在帶寬和速度方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，然而卻無法快速擴(kuò)大用戶群體，用戶需要的是價(jià)值更高的體驗(yàn)，產(chǎn)業(yè)還需要加強(qiáng)對(duì)5G應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。目前，行業(yè)終端是通過手機(jī)中的5G CPE轉(zhuǎn)過來的，該類方式難以真正發(fā)揮5G 行業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，我們需要采用5G行業(yè)各種規(guī)格的模組和芯片，并且要提升該模組和芯片的適應(yīng)能力，也就是采用能夠滿足多場(chǎng)景需求的中間件，以此來降低成本。此外，還需要引起注意的是，市場(chǎng)培育還需要考慮法規(guī)問題。許多領(lǐng)域的應(yīng)用關(guān)系著產(chǎn)業(yè)安全和人身安全等，并不在當(dāng)前的法律規(guī)范內(nèi)，因此，需要為5G應(yīng)用提供更加完善的法律法規(guī)[3]。

1.4 缺乏成熟的運(yùn)維

隨著SA體制在網(wǎng)絡(luò)中的推行，我們所運(yùn)用的SDN和EPN具有路由復(fù)雜、多樣化以及海量的特征，然而我們并不具備成熟的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)切片融合兼容當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)也是個(gè)難題。在全網(wǎng)中運(yùn)用相同的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能技術(shù)更好地統(tǒng)計(jì)和分析業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)資源。從全局的角度出發(fā)，優(yōu)化編排通信設(shè)備和通信服務(wù)的自動(dòng)生成，然而其欠缺良好的處理能力和及時(shí)性。如果將OSS設(shè)置到不同的區(qū)域中，那么OSS在各區(qū)域的互通也會(huì)出現(xiàn)延時(shí)。此外，針對(duì)邊緣計(jì)算來說，目前亟需思考的難題就是，如何才能夠合理設(shè)置邊緣計(jì)算力度。

1.5 缺乏安全可靠的5G+云+Al技術(shù)

首先需要采用虛擬化的5G技術(shù)，虛擬化使網(wǎng)絡(luò)物理邊界逐漸模糊，虛擬安全域的變化是動(dòng)態(tài)的，因此，很難繼續(xù)應(yīng)用以往的安全機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)安全有很大的概率會(huì)受到攻擊。其次，5G 網(wǎng)絡(luò)具有開放性 ，客戶在5G網(wǎng)絡(luò)中具有自定義和調(diào)配部分業(yè)務(wù)的權(quán)利，然而這需要第三方來操控網(wǎng)絡(luò)，因此風(fēng)險(xiǎn)更大，外部攻擊更易出現(xiàn)。再次是5G大連接，大量傳感器能夠在1km2內(nèi)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，并且永遠(yuǎn)不會(huì)掉線，極易成為跳板抵抗服務(wù)攻擊，逐個(gè)印證大連接會(huì)導(dǎo)致信令風(fēng)暴。

2 5G+云+Al早期應(yīng)用情況

2.1 5G+云+Al賦能交通管理

目前最好的智能交通應(yīng)用就是馬路上所使用的攝像頭，由于交通攝像頭具有感知功能，手機(jī)定位數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市實(shí)時(shí)交通狀況的精確獲取，因此，在深度挖掘期間，通過對(duì)大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的借助，可以使全局視圖具有可視化的特征。在擁堵路段所應(yīng)用的智能疏導(dǎo)，也屬于5G應(yīng)用的一種。車聯(lián)網(wǎng)是5G最大的智慧交通應(yīng)用。筆者希望借助5G技術(shù)來全方位連接，這是4G時(shí)代幾乎無法實(shí)現(xiàn)的，由于4G時(shí)代達(dá)到了100ms的延時(shí)。而5G時(shí)代應(yīng)用了邊緣計(jì)算后，只產(chǎn)生了1ms的無限時(shí)延，所以，在時(shí)間敏感度極強(qiáng)的交通領(lǐng)域應(yīng)用該業(yè)務(wù)，能夠最大適度地發(fā)揮作用[4]。

2.2 5G+云+Al賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

在廣東水泥建材企業(yè)中，對(duì)水泥生產(chǎn)來說最為重要的就是水泥送料口。如果堵塞了送料口，就無法繼續(xù)生產(chǎn)，以往工業(yè)企業(yè)每停機(jī)1min都會(huì)損失幾萬或幾十萬。目前，該企業(yè)對(duì)5G環(huán)境進(jìn)行了部署，采用5G高清視頻來對(duì)水泥送料口現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，由于機(jī)器視覺具有智能分析功能，如果發(fā)現(xiàn)有異常情況，就可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出警報(bào)，并啟動(dòng)相應(yīng)的處置程序。

2.3 5G+云+Al賦能安防

建筑場(chǎng)所是人員流動(dòng)最密集的區(qū)域，由于巡查工作壓力極大，而人力資源十分有限，因此工作人員長(zhǎng)期處于超負(fù)荷工作狀態(tài)。由于以往該轄區(qū)內(nèi)大多數(shù)區(qū)域無法覆蓋有線網(wǎng)絡(luò)，或需要較高的成本來鋪設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)，并且需要分散布置該類位置，想要借助攝像頭來巡查整個(gè)區(qū)域難度較大，所以需要大量的工作人員[5]。目前，該區(qū)域?qū)?G+云+Al技術(shù)進(jìn)行了全面部署，在無人機(jī)中應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行空中巡航，摩托車負(fù)責(zé)地面巡邏，佩戴AR眼鏡的警員負(fù)責(zé)巡查人行道，在天、路、人方面通過對(duì)高清視頻的全方位、無死角應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了立體化防控。然后，可以采用5G技術(shù)向管理平臺(tái)實(shí)時(shí)傳送各類視頻，在平臺(tái)中實(shí)時(shí)對(duì)比各類信息，如果發(fā)現(xiàn)警情就可以及時(shí)告知現(xiàn)場(chǎng)巡警。

2.4 總承包項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)智能管理技術(shù)

在開展模塊化技術(shù)研究的同時(shí)，山東院研發(fā)團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了總承包項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)智能管理技術(shù)研究，建立了穩(wěn)定的新能源現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目管理組織機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建了適應(yīng)新能源項(xiàng)目特點(diǎn)的精細(xì)化管控系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建了智能云項(xiàng)目管理系統(tǒng)。根據(jù)圖1所示的智能建造助理產(chǎn)業(yè)升級(jí)優(yōu)勢(shì)，筆者認(rèn)為未來的建造將向3個(gè)方向發(fā)展，即數(shù)字建造、綠色建造、平安建造[6]。這里更多的是基于BIM技術(shù)以及云、大、物、移、智這些技術(shù)來進(jìn)行整合，該系統(tǒng)能夠應(yīng)用手機(jī)快速接收、處理現(xiàn)場(chǎng)安全以及進(jìn)行質(zhì)量管理等；專注工程現(xiàn)場(chǎng)各參建方協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)問題快速定位標(biāo)識(shí)以及項(xiàng)目全過程可追溯的目標(biāo)；將EPC工程中的安全、質(zhì)量、采購等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至云端，對(duì)其管理內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控，解決“管理紊亂、成本失控、工期延誤、質(zhì)量缺陷”等問題。該系統(tǒng)已獲得國家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書。

圖1 智能建造助理產(chǎn)業(yè)升級(jí)優(yōu)勢(shì)

2.5 總承包項(xiàng)目模塊化施工技術(shù)

模塊化是一種將復(fù)雜系統(tǒng)分解為可以靈活組合的模塊管理形式，為項(xiàng)目精細(xì)化管理提供方向，在提高施工質(zhì)量、確保安全的同時(shí)，在項(xiàng)目采購方面，還能降低材料消耗、節(jié)約項(xiàng)目成本。目前，該技術(shù)已在洧川、單縣、海興項(xiàng)目進(jìn)行了良好實(shí)踐，在提高施工質(zhì)量及管理效率方面取得顯著效果。

2.6 智能機(jī)器人

目前建筑企業(yè)內(nèi)大規(guī)模的應(yīng)用了機(jī)器人技術(shù)，機(jī)器人借助攝像頭能夠?qū)W習(xí)示范者的動(dòng)作時(shí)序和幾何位置，在經(jīng)過訓(xùn)練后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)施工程序的自動(dòng)生成。5G+8K+移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)能夠幫助機(jī)器人做出更加靈敏的反應(yīng)，還可以通過自主訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)施工程序的生成。在云端大腦中應(yīng)用低延時(shí)的5G技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量頭腦簡(jiǎn)單的機(jī)器人的管理，也就是云控機(jī)器人，降低機(jī)器人成本。500臺(tái)機(jī)器人在4萬m2的某建筑工地中協(xié)同作業(yè)，在行業(yè)中突破了集群作業(yè)的最高記錄。該建筑工地所應(yīng)用的機(jī)器人比傳統(tǒng)人工作業(yè)的效率高出了10倍以上，機(jī)器人達(dá)到了超過人工5～6倍的速度。曾有公司預(yù)測(cè)，全世界到2025年需要為每萬名制造員工的工作配備103個(gè)機(jī)器人，也就是按照100∶1的比例來分配真人和計(jì)算機(jī)，此外，智能機(jī)器人將被應(yīng)用到14%的領(lǐng)域中。

3 5G+云+AI賦能數(shù)字化新基建

3.1 網(wǎng)業(yè)協(xié)同構(gòu)建5G新體系

運(yùn)營商的客戶群體十分廣泛，并且掌握了ICT技術(shù)，通過近幾年所提供的信息服務(wù)這一商業(yè)轉(zhuǎn)型契機(jī)，開展大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)合作，結(jié)合各垂直領(lǐng)域適配5G的需求，能夠獲得更多的發(fā)展機(jī)會(huì)[7]。根據(jù)中國信息通信研究院《5G產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)》，預(yù)計(jì)2020—2025年我國5G商用直接帶動(dòng)的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出達(dá)10.6萬億元，5G將直接創(chuàng)造超過300萬個(gè)就業(yè)崗位。

3.2 為產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展提供源動(dòng)力

想要提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性，就需要為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營體系提供良好的保障，在結(jié)合差異化理念建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)時(shí)，還需要在云化網(wǎng)絡(luò)中集中建立現(xiàn)代運(yùn)維體系，為網(wǎng)絡(luò)體系、網(wǎng)絡(luò)資源提供全方位的管理和靈活調(diào)度。運(yùn)營商在5G時(shí)代通過對(duì)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的構(gòu)建，能夠使自動(dòng)管理網(wǎng)絡(luò)配置、自動(dòng)編排業(yè)務(wù)和自動(dòng)化運(yùn)維診斷目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)；在不同場(chǎng)景采用5G確定性網(wǎng)絡(luò)，通過對(duì)各類自動(dòng)化運(yùn)維體系的構(gòu)建，能夠節(jié)省運(yùn)營費(fèi)用，提升運(yùn)營效率。為用戶的自薦自為和自營提供保障。根據(jù)圖2可知，未來我國的智能建造將向全時(shí)段的安全監(jiān)管和全周期的質(zhì)量監(jiān)測(cè)2個(gè)方向發(fā)展，也就是說安全和質(zhì)量的全生命周期管理是未來智能建造的核心。

圖2 智能制造行業(yè)背景

正是基于這樣的一個(gè)大趨勢(shì)，未來智能建造將向過程數(shù)字化、施工自動(dòng)化、管理系統(tǒng)化、控制網(wǎng)絡(luò)化4個(gè)方向發(fā)展[8]。

4 結(jié)語

總的來說，5G+ 云 +Al 技術(shù)促進(jìn)了“新基建”的落實(shí)，目前，5G+云+Al技術(shù)主要被應(yīng)用到了交通管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及城市安防等領(lǐng)域，然而5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商依然面臨著許多難題，例如缺乏成熟的技術(shù)以及成熟的運(yùn)維等，因此需要網(wǎng)業(yè)協(xié)同構(gòu)建5G新體系，并為產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展提供源動(dòng)力，以此來實(shí)現(xiàn)5G+云+AI賦能數(shù)字化新基建。