陶茂坤，任骋

（中移（上海）信息通信科技有限公司，上海，200120）

1 基于5G智慧中台的项目方案

■1.1 设计理念

东方电气在电气制造领域深耕多年，通过5G+边缘计算+边云协同打造高端制造平台，将多年对行业的理解转化为一个个具体的产品，为丰富的上下游行业客户提供价值，解决痛点。通过5G技术与工业网络、工业软件、控制系统融合。以数据为手段打通从厂内研发设计、生产制造环节到产品远程运维再反馈到研发设计的全生命周期闭环，实现支撑全流程的协同制造，完成产品数据、工艺数据、物料数据、生产数据、质量数据、运维数据、管理数据的一体化采集、存储与关联整合。

■1.2 开发策略

根据当前5G应用成熟度及东电情况，打造5G先进制造应用标杆，解决实际生产问题，采用先易后难，三个阶段稳步推进应用部署，做到每个阶段应用价值最大化。在5G上结合AR/VR技、人工智能、物联网、大数据、云计算、边缘计算等关键技术实现以“以移代固、机电分离、机器换人”为目标的行业应用“样板房”，进一步提高东电的综合制造能力，全方位助力大国重器的建设。

（1）网络先行

为适应工厂生产环境、满足数据驱动需求；为满足二级单位与集团之间的互联与隔离，在东方电气各子企业部署5G网络，包括工厂内网络与工厂外网络。目前东方电气总部园区、德阳东方电机、东方汽轮机、自贡东方锅炉等各厂区均已完成5G覆盖，部署了宏基站及在主要生产车间布设了室分站进行补充。

（2）平台应用同步走

建设厂侧边缘云平台，提供轻量化、易于管理的运行环境，提供设备接入、协议解析、数据采集、数据存储、工业智能等能力，通过5G与集团/二级公司云平台实现数据交换。开发智慧应用，包括适用于制造及服务领域的智慧应用。包括发电设备运行状态监测和趋势预警；设备故障预测与诊断；焊机监控；远程对刀监控；电子围栏；能效管理等。

（3）模组部署

5G工业终端模组完成开发后，部署至风电场、电厂等业主单位以及车间、园区等，进行数据采集传输，结合边缘云、混合云提供智慧服务或进行制造过程监控管理等。

■1.3 项目设计

1.3.1 5G专网部署

（1）在园区部署5G基站，开通2.6G(接入个人、管理类业务)、4.9G（接入机器设备类业务）,实现工业设备与个人设备隔离接入；

（2）个人上网业务，接入5G后，直接通过大区5G传入互联网；

（3）管理类业务（如移动OA、WMS仓储系统）、机器设备类业务，由MEC进行URL区分，判断为内网业务，回传至企业内网；

（4）个人、管理类业务占用2.6G频段，共用同一张SIM卡；机器类设备使用专网流量卡，独占4.9G频段。

图1 基于5G智慧中台的智能制造与智慧服务设计

图2 东方电气总体方案部署

1.3.2 生产管理APP接入

用MEC对内外网APP进行区分，将内网APP的URL提前录入到MEC中，通过与企业内网预留的IP与MEC进行对接，打通企业内网。当有应用接入时，由MEC策略判断该应用是否为内网地址，外网APP通过大区5G传到互联网出口，内网APP由办公网入口回传到企业内网，形成内部数据闭环。

图3 东方电气智慧服务整体部署

1.3.3 5G+智慧风电

5G切片以及边缘计算，可以实现风电机组对稳定低时延的数采需求。为了合理地运营和完善地维护风电场，提高风力发电机组的运行效率和可靠性，对每台风力发电机组运行状况的监测必不可少。上图是智慧风电数采的简单架构。

本项目数据采集目标设备为东方电气2.5MW直驱风电机组的主控制器，使用标准PLC，采用标准Modbus/TCP通信，可通过网口直接对设备进行联网数采。PLC中实时数据产生周期为10ms，理想情况下应能通过网关无损失地透传到大数据平台，主要模式如下：PLC作为标准Modbus/TCP的服务器，边缘网关采集频率以1s为周期，作为客户端从PLC中周期性获取批量打包数据，在边缘网关设备上进行解析、拼接和边缘计算。除PLC数据的实时采集外，本平台基于5G网络，通过打造软硬件一体化平台的方式，实现螺栓、叶片智能监测功能。

1.3.4 5G+AR远程运维

传统工业运维手段单一、耗时耗力，5G与AR眼镜的应用，工人在维护检修的过程中发现解决不了的难题，可以通过AR智能眼镜向数据库发送信息，寻求远程协助解决方案；AR智能眼镜收到并将所有信息进行显示，叠加在当前场景上，近乎于“手把手”指导求助方做相应操作，轻松完成任务。AR智能检修将繁杂的工作手册、流程图、对讲机等统统抛弃，彻底解放操作者的双手。提高维修效率、实现信息互传、增强应对实际问题的处理经验。

1.3.5 5G+焊接数采

东方汽轮机是水电、火电、核电等汽轮机设备的大型制造企业，在各个制造工序中存在大量焊接过程，在进行手动焊接时工人需要设置焊接机的工作电流和电压，有的时候工人为了赶工期会用超过焊接标准的电流电压焊接，此时的焊接强度会降低，不符合标准。目前采用巡检方式对工人作业电流电压进行人工抽查，效率较低，也不能反映实际情况。因此需要远程监控焊接机工作时的电流和电压，利用5G+高频数采将焊接参数实时传输到监控平台上，可以对不规范的操作进行报警。

对东方汽轮机的生产和管理现状，在现有设备基础上，通过加装数采模块接入5G网络，对焊机电源改造、升级，实现焊接车间数字化，部署焊接在线监测系统，实现焊接过程自动监测与记录，确保焊接工人按规范进行焊接作业，提升焊接质量。

1.3.6 5G+电子围栏

针对智慧工厂的车间人车物安全管理规范，建设基于视觉识别对人员的安全着装规范检测，生产机械安全识别，危险行为识别，危险源检测及危险区域的人员误入报警，检测职工及作业车辆的违规离岗、违规闯入、违规停留等行为，综合评估厂区的合规度，为企业评估安全生产管理状况并采用针对性的提升方法提供精准依据。

5G覆盖可以丰富视频终端接入地点和接入类型，极大提升作业效率。同时基于高端装备制造平台提供的连接（5G）+边缘计算（边缘云）+中心云能力，实现对车间人员的实时定位、轨迹跟踪、跌倒监测，以及危险区域电子围栏功能，车间工作人员从进入车间到离开车间的每个环节都将被系统感知和监测，使得监管人员不用到现场巡查即可随时获得所有员工的位置信息、活动轨迹、各区域人员分布情况，并预防安全隐患，实现人员的数字化管理，为人员管理提供了创新升级的模式，将大大提高人员生产积极性、企业生产效率。

1.3.7 5G+汽缸加工远程对刀

东方汽轮机厂立车加工时通过工件工作台旋转，车床及刀具小范围位移对工件进行切削。工件尺寸较大，加工内容复杂，现场气缸内部有蒸汽、灰尘、光线不足等问题，加大对刀工作难度，进而影响整体加工效率。操作需要工人多次人工对刀，工人反复攀爬，存在安全隐患，亟需相应整体方案提升对刀效率。

该方案旨在提高整体对刀效率，减少人工操作，降低操作风险，整体操作简单便捷，方便工人掌握。提供一套定制系统软件包，能够指引对刀，实现对工字槽的不同尺寸的参数化测量，通过修改指定参数值即可实现各种的尺寸测量。系统能实现自动设定加工零点，将检测值根据规则自动更新至机床加工坐标系中。同时，系统适配西门子数控系统，具备二次开发条件。

2 结束语

本文结合中移5G智慧中台在东方电气的建设案例，介绍了一种基于5G中台的高端能源装备智慧服务。在工厂园区5G网络建设上，本文创造性地将园区应用分为个人通信及娱乐、办公及管理类（移动办公、视频会议、视频监控等）、机器设备类三类。在5G方面，东方电气多个产业园区之间可以彼此联动，最大限度结合当前5G的切片、边缘计算等技术，作为先行者和试验田，推动5G与电气行业的深度融合。同时，针对工业用户5G专网服务模式，将外网APP应用与专网APP应用商务模式通过MEC解析链接地址进行区分，方便客户根据需求选择不同计费，专网采用带宽＊总用户数的方式灵活定制商务模式。最后，在商业变现方面，该项目立足电气装备行业的需求痛点，通过对上下游行业客户的深刻理解，结合5G网络覆盖方面的优势，打造高端制造工业园区平台，不断孵化更多的应用。