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2021年是我國(guó)5G全面正式商用的關(guān)鍵一年，截至6月底，我國(guó)累計(jì)開(kāi)通5G基站96.1萬(wàn)個(gè)，5G終端連接數(shù)約3.65億戶。工信部等十部委聯(lián)合發(fā)布《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023）》，指引中國(guó)5G發(fā)展路線。5月27日，工信部發(fā)布5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)第一批五大重點(diǎn)行業(yè)、十大應(yīng)用場(chǎng)景，5G賦能產(chǎn)業(yè)升級(jí)邁出關(guān)鍵一步。

中國(guó)廣電作為新晉運(yùn)營(yíng)商，推動(dòng)全國(guó)一網(wǎng)整合與廣電5G一體化發(fā)展工作的同時(shí)，結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，利用700Mhz黃金頻譜5G賦能煙草智慧物流產(chǎn)業(yè)。山東某煙草公司積極響應(yīng)上級(jí)煙草公司號(hào)召，開(kāi)展5G賦能煙草物流實(shí)踐，力求打造“全面感知、數(shù)字驅(qū)動(dòng)、智能管理、智慧決策”的智慧物流模式，形成較好的行業(yè)推廣示范價(jià)值，兼具物流行業(yè)跨領(lǐng)域推廣意義。

行業(yè)痛點(diǎn)：煙草物流分為倉(cāng)儲(chǔ)、分揀、配送三個(gè)環(huán)節(jié)。由于貨物較輕，倉(cāng)庫(kù)貨架普遍較高，高可達(dá)27m，貨架密度較大，高速移動(dòng)的物流裝備原庫(kù)房采用Wi-Fi布網(wǎng)無(wú)線接入方式，但Wi-Fi穿透力差，每個(gè)貨運(yùn)通道都要部署多個(gè)AP導(dǎo)致同頻干擾嚴(yán)重，高速移動(dòng)的物流裝備出現(xiàn)斷續(xù)重連現(xiàn)象嚴(yán)重，時(shí)延較大，裝備時(shí)有停擺，進(jìn)而影響生產(chǎn)效率。分揀區(qū)面積大，流水線、RGV（水平穿梭車）多，采用有線方式存在線纜多，維護(hù)難等問(wèn)題，采用Wi-Fi方式，存在同頻干擾，跨越多AP時(shí)延差等情況，故應(yīng)選擇新的無(wú)線技術(shù)賦能兩項(xiàng)作業(yè)。

原子能力與愿景：結(jié)合行業(yè)客戶痛點(diǎn)，選用700Mhz 5G進(jìn)行賦能，700Mhz頻譜繞射好、穿透強(qiáng)，實(shí)際測(cè)試中可以直接穿透6排金屬貨架且RSRP（接收電平）不損失。同時(shí)采用FDD（頻分）技術(shù)，上下行分離，不依托時(shí)隙調(diào)整即可達(dá)到空口1ms，具有超低時(shí)延特性，使得700Mhz 5G替代Wi-Fi成為可能。同時(shí)700Mhz 5G發(fā)射功率低，基站功耗小，耗電少，部署時(shí)對(duì)電源線路要求低，園區(qū)、廠房部署電力改造要求少，節(jié)能環(huán)保。通過(guò)部署5G在賦能原有物流裝備提質(zhì)增效的同時(shí)，亦可依托5G開(kāi)展其他應(yīng)用，如生產(chǎn)線機(jī)器視覺(jué)質(zhì)檢、存儲(chǔ)庫(kù)機(jī)器視覺(jué)實(shí)物盤(pán)庫(kù)、機(jī)器視覺(jué)巡防等。

5G場(chǎng)景化改造主要聚焦于智慧分揀，智慧倉(cāng)儲(chǔ)與智慧園區(qū)三大領(lǐng)域。

場(chǎng)景一：RGV分揀機(jī)器人。訂單分發(fā)到分揀產(chǎn)線后，RGV分揀機(jī)器人會(huì)根據(jù)訂單情況將香煙按照品類運(yùn)送到分揀產(chǎn)線。5G改造前，系統(tǒng)使用Wi-Fi通信，分揀機(jī)器人移動(dòng)性受限，丟包率大，穩(wěn)定性低，極大影響分揀效率。創(chuàng)新性5G改造，通過(guò)CPE+5G700Mhz方案，實(shí)現(xiàn)了降低丟包率，5G連續(xù)覆蓋提升RGV移動(dòng)性，極大提升分揀效率。

場(chǎng)景二：機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。異型煙分揀系統(tǒng)是根據(jù)訂單要求對(duì)異性煙進(jìn)行品類分揀，分揀完成后進(jìn)行統(tǒng)一塑封歸攏。該系統(tǒng)雖已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但仍存在分揀錯(cuò)誤，分揀卡頓等問(wèn)題。為此，通過(guò)部署攝像頭采集圖像并經(jīng)由5G網(wǎng)絡(luò)回傳，結(jié)合云計(jì)算進(jìn)行圖像識(shí)別，對(duì)產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦出現(xiàn)分揀錯(cuò)誤或分揀卡頓，立即錯(cuò)誤報(bào)警，人為介入干預(yù)調(diào)整，提升分揀準(zhǔn)確性，提高分揀效率。

場(chǎng)景三：作業(yè)場(chǎng)景關(guān)鍵崗位操作行為監(jiān)管。香煙分揀過(guò)程中，工作人員必須按要求穿著工服，分揀塑封后產(chǎn)品需要雙手輕拿以防對(duì)打包后的成品香煙造成損壞。對(duì)于操作臺(tái)工具有嚴(yán)格限制，一旦出現(xiàn)與操作無(wú)關(guān)的工具，需立即報(bào)警提醒。針對(duì)此項(xiàng)需求，通過(guò)攝像頭+5G+AI分析，對(duì)操作區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)穿戴不規(guī)范、操作不規(guī)范或者工作臺(tái)出現(xiàn)異常物品，通過(guò)AI分析識(shí)別后，立即預(yù)警提醒，保證整個(gè)分揀場(chǎng)景規(guī)范安全。

場(chǎng)景一：堆垛機(jī)控制系統(tǒng)5G改造。堆垛機(jī)為卷煙倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)景的主要運(yùn)輸設(shè)備。當(dāng)前控制系統(tǒng)采用有線通信，由于倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景復(fù)雜，鋼架林立，有線連接極大阻礙了堆垛機(jī)移動(dòng)性，工廠設(shè)備“剪辮子”需求強(qiáng)烈。為此，通過(guò)700Mhz 5G網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，結(jié)合其低頻穿透性好，繞射力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，替換原有線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)靈活性生產(chǎn)，提升倉(cāng)儲(chǔ)物流效率。

場(chǎng)景二：堆垛機(jī)自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)。倉(cāng)儲(chǔ)堆垛機(jī)在操作過(guò)程中，常有抬升場(chǎng)景，高空操作危險(xiǎn)性高，因此5G無(wú)人化自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)成為堆垛機(jī)應(yīng)用新需求。堆垛機(jī)部署全方位視頻攝像頭，讀取貨物條碼信息，檢測(cè)貨物箱體狀況，通過(guò)5G大帶寬，將視頻資源實(shí)時(shí)回傳，通過(guò)后臺(tái)AI系統(tǒng)，自動(dòng)進(jìn)行信息讀取、分析、儲(chǔ)存。通過(guò)部署5G邊緣計(jì)算MEC，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不出園區(qū)，降低端到端時(shí)延，且結(jié)合數(shù)字孿生相關(guān)理念，智能化分析貨物倉(cāng)儲(chǔ)周期，優(yōu)先發(fā)貨倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間較久產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)自動(dòng)化盤(pán)點(diǎn)與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合。

運(yùn)用5G技術(shù)，率先在行業(yè)內(nèi)建立以5G專網(wǎng)為依托的地市級(jí)煙草智慧監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)包括一個(gè)平臺(tái)、一個(gè)數(shù)據(jù)中心、九個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有業(yè)務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成管理，包括：統(tǒng)一安防管控、AI賦能規(guī)范關(guān)鍵崗位操作、作業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、一臉通管理功能、一張圖全景管理功能、安消一體化功能、測(cè)溫系統(tǒng)管理功能、月臺(tái)調(diào)度管理功能、廠區(qū)車輛限速測(cè)速。

結(jié)合廣電700Mhz網(wǎng)絡(luò)巨大優(yōu)勢(shì)，山東某煙草啟動(dòng)5G智能化改造，成為全國(guó)首個(gè)使用700Mhz網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行5G智能改造并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用落地項(xiàng)目。項(xiàng)目旨在打造一張安全可靠、大帶寬、低時(shí)延、數(shù)據(jù)不出局的5G安全專網(wǎng)，用以承載各類不同功能的智慧物流+智慧制造系統(tǒng)，突破傳統(tǒng)有線或者Wi-Fi的技術(shù)瓶頸，使更多的智慧系統(tǒng)應(yīng)用于智慧制造建設(shè)，同時(shí)對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維，高效服務(wù)于煙草物流行業(yè)信息化、數(shù)據(jù)化、智能化的需求。

圖1：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?nbsp;  下載原圖

5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)內(nèi)容有：1套室內(nèi)工坊區(qū)700Mhz 5G基站、1套室外700Mhz 5G基站、1臺(tái)防火墻、1套MEC邊緣計(jì)算設(shè)施、若干5G接入終端CPE。并通過(guò)與智慧分揀系統(tǒng)、智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、智慧園區(qū)系統(tǒng)三大系統(tǒng)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)5G分揀，倉(cāng)儲(chǔ)，物流場(chǎng)景創(chuàng)新應(yīng)用改造。

如圖1所示。

本項(xiàng)目共使用兩套5G基站。共計(jì)6面天線加6臺(tái)RRU。其中部署倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)2面天線，分揀區(qū)1面天線，聯(lián)合工房室外園區(qū)3面天線，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)5G連續(xù)覆蓋。700M頻段范圍：UL 703-733MHz,DL 758-788MHz,FDD 2*30M頻譜，700M天線射頻采用4T4R天線。

MEC邊緣計(jì)算設(shè)備部署在煙草信息機(jī)房，采用1套基于ARM架構(gòu)的MEC/UPF硬件設(shè)備。通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)本地卸載功能，降低方案端到端時(shí)延，并保證數(shù)據(jù)不出園區(qū)，提升網(wǎng)絡(luò)安全可靠性。MEC下聯(lián)位于同信息機(jī)房的專網(wǎng)傳輸設(shè)備，采用光纖跳線連接，上聯(lián)位于同信息機(jī)房的5G專網(wǎng)隔離防火墻。

設(shè)備改造涉及傳送帶、機(jī)械臂、上位機(jī)、堆垛機(jī)、異形煙庫(kù)RGV穿梭車、暫存煙庫(kù)多穿小車、下位機(jī)PLC控制單元、3D-MR巡檢眼鏡、3D識(shí)別攝像頭等多種設(shè)備。CPE采用700MHz 5G信號(hào)與專網(wǎng)基站射頻發(fā)射單元通訊；同時(shí)采用有線方式或者Wi-Fi方式與終端物流設(shè)備連接。

CPE應(yīng)用場(chǎng)景主要采用以下三種技術(shù)模式：

模式一：5G-IP穿透模式。5G-IP地址直接穿透在物流終端設(shè)備，相當(dāng)于5G核心網(wǎng)穿透CPE直接給物流終端分配IP地址，適用于單一的物流終端設(shè)備。如倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)高架庫(kù)多穿RGV小車。

模式二：5G-NAT端口轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)模式。CPE作為工業(yè)網(wǎng)關(guān)使用，對(duì)于網(wǎng)關(guān)下聯(lián)的各類物流終端通過(guò)端口轉(zhuǎn)換方式統(tǒng)一集中到應(yīng)用平臺(tái)，適用于一個(gè)整體終端包含多種子終端的場(chǎng)景。如堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)3D智能盤(pán)庫(kù)。

模式三：DMZ主機(jī)模式。CPE作為工業(yè)網(wǎng)關(guān)使用，對(duì)于網(wǎng)關(guān)下聯(lián)的各類物流終端通過(guò)DMZ映射方式統(tǒng)一集中到應(yīng)用平臺(tái)，適用于一個(gè)整體物流終端含有1個(gè)主終端以及多個(gè)子模塊物流終端的系統(tǒng)。如智慧分揀系統(tǒng)的RGV分揀小車。

5 G專網(wǎng)為煙草5 G創(chuàng)新應(yīng)用提供了更好的體驗(yàn)，項(xiàng)目通過(guò)無(wú)線，傳輸，核心網(wǎng)多個(gè)維度打通端到端切片方案。

無(wú)線側(cè)，選用獨(dú)立專網(wǎng)隔離性最強(qiáng)切片方式，切片使用獨(dú)立物理基站和頻譜，獨(dú)立5G小區(qū)。通過(guò)專用APN方式，限定僅煙草相關(guān)終端應(yīng)用才可接入網(wǎng)絡(luò)，保證應(yīng)用獨(dú)占5G大帶寬。將To C業(yè)務(wù)與To B工業(yè)場(chǎng)景業(yè)務(wù)隔離，保證工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用帶寬資源不被侵占。

核心網(wǎng)側(cè)，通過(guò)MEC下沉廠區(qū)邊緣，實(shí)現(xiàn)用戶面數(shù)據(jù)本地轉(zhuǎn)發(fā)卸載，數(shù)據(jù)本地分流。核心網(wǎng)MEC邊緣計(jì)算的部署，既實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)隔離，滿足數(shù)據(jù)不出園廠區(qū)的安全需求；又通過(guò)核心網(wǎng)邊緣部署，降低端到端時(shí)延，使RGV/AGV遠(yuǎn)程調(diào)動(dòng)、工業(yè)PLC實(shí)時(shí)控制等多場(chǎng)景創(chuàng)新應(yīng)用成為可能。

項(xiàng)目涉及智能分揀、倉(cāng)庫(kù)盤(pán)點(diǎn)、智慧物流等多場(chǎng)景5G改造，創(chuàng)新應(yīng)用廣電700Mhz新頻譜，使煙草自動(dòng)化效率顯著提高。

智能分揀場(chǎng)景，RGV通過(guò)5G，降低丟包率提升分揀效率。機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，將異型煙檢測(cè)準(zhǔn)確率提高至99.9%，分揀設(shè)備作業(yè)效率提升3.1%，月均節(jié)省用電成本一萬(wàn)余元。

堆垛機(jī)自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)場(chǎng)景，通過(guò)700Mhz 5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備“剪辮子”，提升堆垛車靈活性。堆垛車無(wú)人化，自動(dòng)化改造，即保證了操作人員安全，又提升了倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)盤(pán)點(diǎn)的準(zhǔn)確性，設(shè)備有效作業(yè)率提升至99.2%，年節(jié)約人工成本費(fèi)用9.1萬(wàn)元。

智慧配送場(chǎng)景，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有物流車輛5G化改造，實(shí)行車輛通信從無(wú)到有，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)優(yōu)化車輛配送路線，年均節(jié)省物流成本662萬(wàn)元。此外，對(duì)駕駛室司機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，提升行車安全，并實(shí)現(xiàn)了車輛數(shù)據(jù)狀態(tài)實(shí)時(shí)共享。

智慧監(jiān)管場(chǎng)景，煙草5G智慧物流園區(qū)初具規(guī)模，依托700Mhz5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)對(duì)園區(qū)所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化，智能化高效管控。

廣電在5G先進(jìn)制造升級(jí)改造過(guò)程中對(duì)端到端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試驗(yàn)證。通過(guò)復(fù)雜的應(yīng)用調(diào)試對(duì)接，最終達(dá)到丟包率<0.1%。端到端時(shí)延在CPE使用IP穿透場(chǎng)景下，可達(dá)8-14ms，在CPE使用網(wǎng)關(guān)模式場(chǎng)景下可達(dá)16-20ms。根據(jù)2T4R TUE測(cè)試結(jié)果顯示，峰值速率可達(dá)400-500Mbps。充分展示了5G大帶寬，低時(shí)延，大上行原子能力，開(kāi)啟了廣電5G在智慧物流領(lǐng)域的嶄新篇章。