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2021年是我國5G全面正式商用的關(guān)鍵一年，截至6月底，我國累計開通5G基站96.1萬個，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“揚帆”行動計劃（2021-2023）》，指引中國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)第一批五大重點行業(yè)、十大應(yīng)用場景，5G賦能產(chǎn)業(yè)升級邁出關(guān)鍵一步。

中國廣電作為新晉運營商，推動全國一網(wǎng)整合與廣電5G一體化發(fā)展工作的同時，結(jié)合自身優(yōu)勢，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)上級煙草公司號召，開展5G賦能煙草物流實踐，力求打造“全面感知、數(shù)字驅(qū)動、智能管理、智慧決策”的智慧物流模式，形成較好的行業(yè)推廣示范價值，兼具物流行業(yè)跨領(lǐng)域推廣意義。

行業(yè)痛點：煙草物流分為倉儲、分揀、配送三個環(huán)節(jié)。由于貨物較輕，倉庫貨架普遍較高，高可達(dá)27m，貨架密度較大，高速移動的物流裝備原庫房采用Wi-Fi布網(wǎng)無線接入方式，但Wi-Fi穿透力差，每個貨運通道都要部署多個AP導(dǎo)致同頻干擾嚴(yán)重，高速移動的物流裝備出現(xiàn)斷續(xù)重連現(xiàn)象嚴(yán)重，時延較大，裝備時有停擺，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)難等問題，采用Wi-Fi方式，存在同頻干擾，跨越多AP時延差等情況，故應(yīng)選擇新的無線技術(shù)賦能兩項作業(yè)。

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

5G場景化改造主要聚焦于智慧分揀，智慧倉儲與智慧園區(qū)三大領(lǐng)域。

場景一：RGV分揀機器人。訂單分發(fā)到分揀產(chǎn)線后，RGV分揀機器人會根據(jù)訂單情況將香煙按照品類運送到分揀產(chǎn)線。5G改造前，系統(tǒng)使用Wi-Fi通信，分揀機器人移動性受限，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CPE+5G700Mhz方案，實現(xiàn)了降低丟包率，5G連續(xù)覆蓋提升RGV移動性，極大提升分揀效率。

場景二：機器視覺自動檢測系統(tǒng)。異型煙分揀系統(tǒng)是根據(jù)訂單要求對異性煙進(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)雖已實現(xiàn)自動化，但仍存在分揀錯誤，分揀卡頓等問題。為此，通過部署攝像頭采集圖像并經(jīng)由5G網(wǎng)絡(luò)回傳，結(jié)合云計算進(jìn)行圖像識別，對產(chǎn)線進(jìn)行實時監(jiān)控。一旦出現(xiàn)分揀錯誤或分揀卡頓，立即錯誤報警，人為介入干預(yù)調(diào)整，提升分揀準(zhǔn)確性，提高分揀效率。

場景三：作業(yè)場景關(guān)鍵崗位操作行為監(jiān)管。香煙分揀過程中，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打包后的成品香煙造成損壞。對于操作臺工具有嚴(yán)格限制，一旦出現(xiàn)與操作無關(guān)的工具，需立即報警提醒。針對此項需求，通過攝像頭+5G+AI分析，對操作區(qū)域?qū)崟r監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)穿戴不規(guī)范、操作不規(guī)范或者工作臺出現(xiàn)異常物品，通過AI分析識別后，立即預(yù)警提醒，保證整個分揀場景規(guī)范安全。

場景一：堆垛機控制系統(tǒng)5G改造。堆垛機為卷煙倉儲物流場景的主要運輸設(shè)備。當(dāng)前控制系統(tǒng)采用有線通信，由于倉儲場景復(fù)雜，鋼架林立，有線連接極大阻礙了堆垛機移動性，工廠設(shè)備“剪辮子”需求強烈。為此，通過700Mhz 5G網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，結(jié)合其低頻穿透性好，繞射力強等優(yōu)勢，替換原有線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)廠區(qū)靈活性生產(chǎn)，提升倉儲物流效率。

場景二：堆垛機自動盤點。倉儲堆垛機在操作過程中，常有抬升場景，高空操作危險性高，因此5G無人化自動盤點成為堆垛機應(yīng)用新需求。堆垛機部署全方位視頻攝像頭，讀取貨物條碼信息，檢測貨物箱體狀況，通過5G大帶寬，將視頻資源實時回傳，通過后臺AI系統(tǒng)，自動進(jìn)行信息讀取、分析、儲存。通過部署5G邊緣計算MEC，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不出園區(qū)，降低端到端時延，且結(jié)合數(shù)字孿生相關(guān)理念，智能化分析貨物倉儲周期，優(yōu)先發(fā)貨倉儲時間較久產(chǎn)品，實現(xiàn)堆垛機自動化盤點與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合。

運用5G技術(shù)，率先在行業(yè)內(nèi)建立以5G專網(wǎng)為依托的地市級煙草智慧監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)包括一個平臺、一個數(shù)據(jù)中心、九個應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有業(yè)務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和經(jīng)營管理數(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、一臉通管理功能、一張圖全景管理功能、安消一體化功能、測溫系統(tǒng)管理功能、月臺調(diào)度管理功能、廠區(qū)車輛限速測速。

結(jié)合廣電700Mhz網(wǎng)絡(luò)巨大優(yōu)勢，山東某煙草啟動5G智能化改造，成為全國首個使用700Mhz網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行5G智能改造并實現(xiàn)應(yīng)用落地項目。項目旨在打造一張安全可靠、大帶寬、低時延、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)，同時對所有網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、運維，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臺防火墻、1套MEC邊緣計算設(shè)施、若干5G接入終端CPE。并通過與智慧分揀系統(tǒng)、智慧倉儲系統(tǒng)、智慧園區(qū)系統(tǒng)三大系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)5G分揀，倉儲，物流場景創(chuàng)新應(yīng)用改造。

如圖1所示。

本項目共使用兩套5G基站。共計6面天線加6臺RRU。其中部署倉儲區(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邊緣計算設(shè)備部署在煙草信息機房，采用1套基于ARM架構(gòu)的MEC/UPF硬件設(shè)備。通過數(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)位于同信息機房的5G專網(wǎng)隔離防火墻。

設(shè)備改造涉及傳送帶、機械臂、上位機、堆垛機、異形煙庫RGV穿梭車、暫存煙庫多穿小車、下位機PLC控制單元、3D-MR巡檢眼鏡、3D識別攝像頭等多種設(shè)備。CPE采用700MHz 5G信號與專網(wǎng)基站射頻發(fā)射單元通訊；同時采用有線方式或者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。如倉儲區(qū)高架庫多穿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，對于網(wǎng)關(guān)下聯(lián)的各類物流終端通過端口轉(zhuǎn)換方式統(tǒng)一集中到應(yīng)用平臺，適用于一個整體終端包含多種子終端的場景。如堆垛機實現(xiàn)3D智能盤庫。

模式三：DMZ主機模式。CPE作為工業(yè)網(wǎng)關(guān)使用，對于網(wǎng)關(guān)下聯(lián)的各類物流終端通過DMZ映射方式統(tǒng)一集中到應(yīng)用平臺，適用于一個整體物流終端含有1個主終端以及多個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，項目通過無線，傳輸，核心網(wǎng)多個維度打通端到端切片方案。

無線側(cè)，選用獨立專網(wǎng)隔離性最強切片方式，切片使用獨立物理基站和頻譜，獨立5G小區(qū)。通過專用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)用獨占5G大帶寬。將To C業(yè)務(wù)與To B工業(yè)場景業(yè)務(wù)隔離，保證工業(yè)場景應(yīng)用帶寬資源不被侵占。

核心網(wǎng)側(cè)，通過MEC下沉廠區(qū)邊緣，實現(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邊緣計算的部署，既實現(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；又通過核心網(wǎng)邊緣部署，降低端到端時延，使RGV/AGV遠(yuǎn)程調(diào)動、工業(yè)PLC實時控制等多場景創(chuàng)新應(yīng)用成為可能。

項目涉及智能分揀、倉庫盤點、智慧物流等多場景5G改造，創(chuàng)新應(yīng)用廣電700Mhz新頻譜，使煙草自動化效率顯著提高。

智能分揀場景，RGV通過5G，降低丟包率提升分揀效率。機器視覺自動檢測系統(tǒng)，將異型煙檢測準(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)省用電成本一萬余元。

堆垛機自動盤點場景，通過700Mhz 5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了設(shè)備“剪辮子”，提升堆垛車靈活性。堆垛車無人化，自動化改造，即保證了操作人員安全，又提升了倉庫實時盤點的準(zhǔn)確性，設(shè)備有效作業(yè)率提升至99.2%，年節(jié)約人工成本費用9.1萬元。

智慧配送場景，通過對現(xiàn)有物流車輛5G化改造，實行車輛通信從無到有，通過實時監(jiān)測優(yōu)化車輛配送路線，年均節(jié)省物流成本662萬元。此外，對駕駛室司機狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，提升行車安全，并實現(xiàn)了車輛數(shù)據(jù)狀態(tài)實時共享。

智慧監(jiān)管場景，煙草5G智慧物流園區(qū)初具規(guī)模，依托700Mhz5G網(wǎng)絡(luò)，實時對園區(qū)所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行管理，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化，智能化高效管控。

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