5G应用案例：一起来看这18个国内外5G高价值场景

作者Nicola Brittain

5G将完全支持物联网，从而改变我们的生活，工作和 娱乐 方式。以下18个项目展示了我们可以期待看到的应用。

1 工业机器人

机器人已经在工厂中被广泛使用，特别是在 汽车 工业中。但是，5G的速度和低延迟将“解除束缚”，意味着它们在物理上是自由的。爱立信目前正在与机器人制造商Comau合作，开发用于工业环境的全自动无绳机器人。这些机器人将响应传感器，而不是直接由人工控制。工业机器人还将成为 “个性化”的产品，从而使生产线更加灵活。机器人将使用定制产品的3D图像（称为数字阴影）进行工作，从而使它们能够通过检测质量问题并进行持续改进来优化制造过程。

2 农业机器人

不受束缚的机器人将能够在农田中漫步，通过与传感器的互动来确定哪些作物需要更多的肥料或水，或者哪些作物正在患病。它们还可以利用图像处理软件筛选水果或蔬菜的图像，以确定农产品是否可以销售或者判断农产品发生损坏。一家名为FFRobotics的公司已经开发了一种“新鲜水果收割机”，可以做到这一点。该公司的网站指出，这些机器人采摘水果的速度比人类收割机快十倍。

3 手术机器人

这款机器人将帮助医务人员抬起病人，或在医院周围移动病床和其他设备，但也许更有趣的是，它们还将为手术提供帮助。位于医院的外科医生将能够远程进行手术。爱立信目前正在与伦敦国王学院合作开发触觉手套。这些手套将与患者身边的机器人连接。外科医生将通过虚拟现实(VR)头戴式设备观看手术过程，并通过振动马达感受机器人向手套传递的压力。该技术依赖于5G流两端的手术设备和机器人内的“边缘计算”系统（在本地处理和存储计算）。

4 虚拟手术机器人（远程手术）

VR以有趣的方式使其适用于医学的几种技术之一。今年初，虚拟现实软件专家EchoPixel推出了3D查看器，用于诊断和手术规划。该软件将MRI和CT扫描等2D医学成像数据转换为浮在普通台式机上方的VR图像。医生将能够从图像中 *** 纵和解剖身体部位。未来触觉技术可能会被用于克隆体的不同部分例如皮肤、骨骼和肌腱等，这会给外科医生带来不同的感觉，从而指导他的工作。

5 虚拟现实和保守治疗

5G提供的低延迟为人工和虚拟现实应用提供了比以往任何移动网络迭代更多的潜力。AT＆T和Vitas Healthcare正在合作开发一款VR产品，该产品旨在减轻慢性病患者的焦虑和痛苦。患者将戴上耳机并与旨在改善其心理 健康 的场景进行交互，这可能包括在家乡散步或参观秘鲁的Machu Picchu。

6 人工智能诊断

人工智能(AI)已经被用于疾病诊断。例如，在2017年，斯坦福计算机科学家使用计算机视觉工具成功诊断了早期皮肤癌。计算机提供了成千上万的图像，以及数学函数和算法，允许它们提取有意义的模式。5G将增加这项技术的使用率，因为它允许在评估患者症状时进行实时快速学习和计算。英国政府的“产业战略”已经在英国(利兹、牛津、考文垂、格拉斯哥和伦敦)开设了5个新的人工智能研究中心，专注于图像分析。

7 自动驾驶 汽车

最终，无人驾驶 汽车 将是机器人的另一种形式，有超过40多家的制造商正在研发 汽车 机器人。Google的自动驾驶 汽车 尤其有趣，它具有一个旋转式屋顶摄像机，其中包含200米范围内的64束激光束，可以拍摄危险图像以及其他车辆的图像。挡风玻璃上的摄像头可帮助其查看近距离障碍物，例如行人。前后保险杠上的雷达能够看到前方和后方车辆，并且始终保持2-4秒的距离。后部的天线能够从GPS卫星接收到有关 汽车 的位置信息。使用普通 汽车 记录分析道路服务，标记，标志等的地图技术，并将其输入到自动驾驶 汽车 的软件中。自动驾驶 汽车 还可以识别骑车人所使用的信号和手势，并相应地减速。

8 5G无人机

5G无人机已经无处不在，但是一旦启用5G，它们就会发挥更大的作用。尽管关于空中交通安全的法规尚待商定，但专为工业，政府和企业使用而设计的先进无人驾驶无人机已经由Percepto等制造商投入生产。这些开箱即用的解决方案可以进行编程，以执行远程手术，精准农业，国防活动，灾难恢复（继森林大火或其他自然灾害之后），以及检查难以到达的基础设施，例如石油钻机，电力系统或被遗弃的建筑物。他们可能会被不同部门“作为一种服务”租用。

9 AR智能眼镜

增强现实(AR)智能眼镜将以有用的信息覆盖现实世界。该领域的开发人员认为，他们将整个世界变成了桌面。这种眼镜有很多有趣的例子，特别是在工业环境中使用的眼镜。ODG R-7是AR智能眼镜，每个智能眼镜都配有720p立体显示器，这些眼镜不受束缚，并带有各种传感器。工业环境中的现场专家将能够看到现场人员所看到的内容，并且可以使用AI逐步获取有关如何修复故障的说明。可以很容易地看到，这可能会被见习技工或某个与远程工程师接触的修坏锅炉的工人使用。矿工或在危险环境中工作的人可能会通过与眼镜通信的传感器收到潜在气体泄漏的警告。在标准的业务环境中，这些眼镜将提供有用的人脸识别和旅行指导。

10 地铁环境中的5G 娱乐 服务

韩国媒体、文化和 体育 部目前正在与多个韩国机构合作一个名为5G RailNext的项目，为公共交通开发5G信息 娱乐 服务。该项目将首先测试使用AR和混合现实内容的信息 娱乐 移动服务的实时部署。测试将在首尔的一个地铁环境中进行，通过耳机等可穿戴设备提供旅行信息、视频流媒体和 游戏 。

11 与Covid-19战斗的机器人

中国已经成功“拉平”了新冠病毒疫情曲线，每天只报告少数新病例，5G技术在中国抗击新冠病毒的战斗中发挥了不可或缺的作用。

特别引人关注的5G技术使用的巡逻机器人，这些机器人被用于机场等繁忙地区监控市民，并确保人们在公共场所戴口罩。

机器人由广州Gosuncn机器人公司研发，并获得了物联网软硬件专家的技术支持。这些机器人已经被部署在广州、上海、西安和贵阳等城市的机场和购物中心。

12 5G无人机出租车

往返机场和市区非常耗时。那为什么不飞呢？新一代环保型电动垂直起降（eVTOL）飞机（您可以坐在其中的“无人机”）现在处于高级原型阶段。由空中客车，Ehang，Volocopter，Kitty Hawk，Uber Elevate，Terrafugia和PAL-V等公司开发，它们是无飞行员，自主的，航程约50英里。对于从机场到城市或从机场到机场的快速转移，例如在伦敦希思罗机场和盖特威克机场，或纽约肯尼迪国际机场和纽约纽瓦克机场之间的快速转移，这些所谓的“无人机出租车”需要5G驱动的自动空域识别，撞机-避开和设置地理围栏，使他们无法进入敏感区域。预计到2030年，支持5G的空中出租车将成为主流。

13 远程参加奥斯卡颁奖典礼

今年早些时候，时代广场的游客有机会使用支持5G的智能手机在奥斯卡颁奖典礼上“走红地毯”。Verizon凭借其Ultra-Wideband 5G网络的强大功能创造了世界上奥斯卡最佳影片的体验，该网络将红地毯的体验投射给了2500英里之外的纽约粉丝。

Verizon 5G 网将粉丝们从时代广场投射到好莱坞著名的杜比剧院，在那里粉丝们可以看到所有名人的现场表演，就像他们自己站在红地毯上一样。

这是通过在“红地毯”上放置一个Verizon 4K 360度相机来完成的。使用连接到Verizon的5G超宽带网络（可在更高的毫米波频率和更宽的频谱带宽上运行）的5G智能手机，粉丝进入一个虚拟门户网站，将其传输到实时红地毯。

一旦“站在”了红地毯上，观众就可以借助360度摄像头控制观看现场实况。他们可以看到名人实时走过他们，这为观看奥斯卡颁奖典礼提供了一种新颖的方式。

14 5G（AR）服装

在2020年Bafta奖颁奖典礼上，MTV和Channel 4主持人Maya Jama穿着世界上第一件由5G供电的增强现实（AR）服装，发表了未来主义的 时尚 宣言。这件衣服本身是5G用例的 时尚 首创，由英国设计师Richard Malone花了250个小时设计，使用了一系列技术来收集运动和位置数据，并输入到增强现实应用程序中。人们可以通过平板电脑设备上的增强现实应用程序查看， 5G功能连衣裙可以进行数字转换。5G驱动的AR连衣裙的设计师Richard Malone以其独特的作品而闻名，作品以突破织物所能达到的极限而著称，而这款礼服更是让人惊叹。这其中包含12排电线和18个传感器灯泡。为了隐藏所有技术，设计师手工缝制超过100,00针。这件连衣裙使用EE 5G网络对传感器进行跟踪，让Jama和其他人可以使用智能手机与AR服装进行交互。

15 5G智能矿山

2020年，中国移动和华为与中国最大的煤炭生产商阳泉煤业（Yangquan Coal Industry）建立了伙伴关系，成功将下一代网络连接到地下500米处。

据中国新闻媒体报道，阳泉集团新源煤矿的5G网络是中国首个在煤矿井下完成的5G商业服务。预计中国移动和华为之间的伙伴关系将使一支地下团队的劳动力从170多人减少到90人左右，同时还能保持目前的煤炭产量水平。

不过，这只是漫长过程中的第一步，因为这家矿业公司正在搭建5G网络，以期在未来几年内推出其首个“智能矿山”。

阳泉煤业集团并不孤单拥有这项新技术。据中国煤炭工业协会副会长刘峰介绍，中国目前有5,000多个煤矿，已经建立了200多个智能化采矿平台，这些自动化平台都配备了自动化设备。5G网络将成为中国智能矿业发展不可或缺的一部分。

16 5G监测森林

2020年，沃达丰宣布与英国最重要的林业和树木研究组织环境，食品和农村事务部（Defra）和森林研究部建立合作伙伴关系，以使用窄带物联网（NB-IoT）网络监控萨里郡和诺森伯兰郡的两座森林。

在未来五年内，两项将推动工业物联网的网络技术是窄带物联网(NB-IoT)和Cat-M(正式名称为LTE Cat-M1)。据预测，到2025年，工业物联网应用案例将超过可穿戴设备、家庭安全设备和数字家居产品。

该试点项目将使用经过验证的NB-IoT技术在可用的5G网络上工作，以监测树木对英国森林环境变化的反应。

17 5G无人穿梭巴士

Aurrigo是一家总部位于英国考文垂的自动驾驶 汽车 公司，已被选为价值400万英镑的米尔顿凯恩斯MK 5G Create项目的合作伙伴，并将制造和运营一条10人座的航天飞机，该列车从Bletchley火车站出发沿一条短距离的自动路线行驶前往MK Dons 体育 场。

Aurrigo已经在该镇成功完成了无人驾驶 汽车 试验，此前曾为去年的威尔士公开赛高尔夫比赛提供过自动驾驶 汽车 。在这次试验中，Aurrigo将与Milton Keynes委员会，MK Dons，BT和其他五个财团合作伙伴合作，测试5G应用如何创造世界级的访客体验。

该公司将制造和运营一条10人座的班车，沿着一条短短的自治路线从布莱奇利火车站到MK Dons 体育 场，以及两个围绕零售公园周边运营的分离舱。

18 5G物流机器人

瑞典领先的移动网络运营商Tele2成为瑞典斯德哥尔摩地区首家在2020年推出5G网络的公司，并宣布将通过该网络推出一个新的5G机器人试点计划，该公司希望这将使瑞典各地的自动送货变得普遍。

这一试点项目与在线送餐服务“Foodora”联合推出，将使用送货机器人(人们亲切地称其为“Doora”)在斯德哥尔摩进行送货上门服务。Doora有一个摄像头，可以通过5G向Foodora实时发送信息，Foodora可以跟踪和追踪机器人，同时快速向Doora发送数据，该公司希望为客户提供无缝的服务体验。

Doora将在Stureplan附近进行测试，它将被用来运输食物和其他重达20公斤的产品。“Doora”的最高时速为6公里，电池续航时间为8小时，希望在试用后能在瑞典各地的城市见到它。

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从2006年到2009年，运输整车从160万辆提升到近400万辆，在整车物流市场占据全国的35%。从业务量看，安吉汽车物流有限公司 （以下简称安吉）已经跨入全球汽车物流第一阵营。
人们看安吉量的飞跃背后，能看见安吉遍及全国的物流网，却未必看见安吉的另一种利器，由信息科技等支撑的物联网——助力安吉在汽车物流领域矫健地领跑。
安吉要的不只是物流量的增长，还需要有服务质的飞跃。这一跃就站在了物联网这把无形剑上。日前，安吉汽车物流有限公司副总经理莫金康接受本报专访，就拔出这把无形剑，让我们一睹其灵光。
打通七经八脉
在莫金康看来，现代汽车产业的发展离不开信息化及物联网的支持，汽车物流企业更是如此。未来汽车企业在全球化的竞争环境中，需要高效物流网的支持，还需要物流网与物联网的融合，建设虚实结合的流通高速路。
物联网看不见，但又无处不在。实现物联网与物流网的融合，在企业内部必须基于完善的信息化体系。安吉近年的快速发展，得益于上汽集团对物流业务的整合和升级。而整合升级的一大利器也是信息化。
2008年年底，上汽集团旗下的上海汽车工业销售总公司的物流板块重组，将物流资源整合，并成立了上汽集团直属的全资子公司安吉汽车物流有限公司，新的公司定位为专注汽车市场的第三方物流公司。安吉追求的物流模式，是以市场为导向的集成化的精益物流。因此，安吉对汽车物流资源整合升级的一大课题，如何以信息系统打通各环节。公司一成立就设立信息技术部门，探索上新信息系统。安吉业务模块多，信息系统的升级改造，大大提升了服务效率，也为安吉把相关物流资源拧成一股绳植入了互联互通的神经网。
安吉也加大了对物流服务产业链上下游的整合。其一，整合运输资源。安吉物流是国内惟一一家同时拥有公路、铁路、水路运力资源和运作能力的汽车物流企业。自有运力资源包括1个专业滚装码头，江轮3艘，海轮7艘，专列348节，运输车辆2700多辆。其二，整合业务模式。在以信息化打通各个服务环节后，安吉强化了业务模式的专业化整合，把业务分为三大块。整车物流由安吉及旗下十多家整车运输公司运作，实行基地化管理模式。零部件物流主要由与全球物流巨头ceva合资的安吉天地运作。口岸物流由与上港集团、nyk、wwl合资的海通国际码头运作。其三，整合仓储资源。在对运输资源和服务流程进行整合的同时，安吉也对仓储资源等进行了整合。安吉旗下现有7个入厂物流基地，9个售后物流基地、22个整车仓储基地。
信息化打通了安吉各种资源的七经八脉，安吉也树立了“六统一”的战略规划：企业文化统一、精益运作统一、hr体系统一、财务体系统一、it体系统一、采购体系统一。以精益供应链服务为主导，安吉为国内300个城市近30家主机厂、2000家经销商、1500家维修站、600家零部件供应商提供服务。
挥舞无形利剑
以信息化支撑的物联网不只是重塑内部管控的无形利器，还是安吉开拓市场的无形利器。
谈到物联网在物流业的应用，莫金康说：“物联网的概念，是在互联网概念的基础上，通过rfid射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备将其用户端延伸到任何物品与物品之间，其贯穿的流程也是一个物流流程。在物联网时代，企业根据自身的特点和发展的需求，把一系列物联网技术通过系统一体化的开发和应用，以提高企业资源利用率和生产力水平，防范业务流动带来的不稳定性，加强企业对业务过程的管控水平。”
安吉致力于物联网技术的应用。虽然安吉在信息化及物联网方面，建树颇多，但莫金康最有兴致向记者介绍的是安吉创新的商品车交接电子签收系统。
莫金康介绍说，在商品车的物流过程中，汽车从主机厂到用户手中有很多交接环节，采用纸质交接方式往往存在很多问题：一是交接过程不可控。在交接完成后，交接单是留在驾驶员手中的，要回到运输公司后进行结算时才提供交接单，交接单的回收周期非常长，在此过程中还存在交接单遗失的可能。二是交接的系统要求经销商在交接以后把信息填入系统，这种被动方式往往造成反馈不及时。三是在交接时会产生大量的数据，这些数据回收以后还要录入我们的系统，同时对这些交接单需要大量的人工处理。
针对这些问题，安吉探索物联网技术应用，2009年开始实施商品车交接电子签收系统。
安吉考虑到通过把所有商品车交接过程的信息，通过用物联网技术，实现信息及时的传递。主要把各个交接点的交接信息通过手持终端设备，采用了rfid、gps、条形码的扫描进行信息采集，经过gprs的通讯网络，传输到安吉管理中心，管理中心的信息和安吉业务系统对接，及时更新订单交接完成的状态。同时，安吉把信息及时通过系统对接，传输给主机厂，使客户第一时间了解商品车交接信息。这些数据同时会进入数据中心，数据中心会做一些相应的数据的分析，来发现一些问题，采取一些整改的措施。
这个系统主要是通过三个主要的功能模块来实现：一是，车辆订单的监控和进度的实时监控和状态预警，通过整合车载gps、gis、运输车辆数据和订单数据，对每一运输车辆及其所属订单的时间、路程进度进行实时监控，通过既定的算法规则判断车辆和订单的运输进度实时状态，对处于落后进度的车辆或订单进行预警提示。二是，在每次交接货时都形成一个惟一的数字签名，涵盖了收/发货方和运输方信息、货物信息、交接时间、地点等信息，并通过无线通讯实时发送给汽车物流企业。为了保证数字签名信息的准确性，通过运输车辆的gps定位数据对数字签名进行双重验证。三是，集成条形码扫描功能、rfid感应接收功能、gps信息接收功能、gprs通信功能为一体的手持移动电子设备。通过rfid识别运输货物与目的地是否一致，扫描商品车条形码信息确认收车，通过gprs将上述信息连同电子签名发送至汽车物流公司的服务器进行数据校验和状态更新。
莫金康说，该项目实施可能会对经济效益和社会效益上会带来一定的好处。
从企业经济效益上看，项目实施以后，一是人力成本减少，采用电子报交，运输后台数据整合系统进行数据的自动收集、整合和更新。工作人员只需按照所需利用系统进行查询即可，替代了原来人工订单手工录入等。二是纸质单据支出费用减少，每年可减少300多万元的纸质单据费用。新系统完全采用软件系统自动进行整合分析判断，所有信息一目了然，保证了信息传递的及时性与准确性。由此形成的动态报表，彻底解决了由于数据滞后而带来的管理漏洞，有效解决了查询困难等问题。三是实现及时纠错。原来采用人工 *** 作时，不乏由于人为因素而造成的工作失误，新系统采用电子设备和系统自动判断来确认交接数据，限度地避免了人为失误的风险，一旦发现与指令不符的问题可以及时通知相关人员，尽可能在最短的时间内纠正错误，避免经济损失。四是提高了用户的满意度。系统运用自动识别技术以后，限度地克服了物流作业移动特性造成的数据问题，使数据能够及时准确。系统能将报交信息同现有的运输管理系统、仓库管理系统、经销商的管理系统相连接，形成数据链路，大大缩短响应时间，从而满足公司管理需要并为客户提供个性化的服务。
从社会效益上看，项目的实施将提高汽车物流效率和服务水平，降低物流空载率和运营成本，减少纸张耗用，提高社会总资源的利用率。一是，促进相关法规的实施，国家已颁布实施《电子签名法》，推行商品车交接电子签收系统有助于促进法规实施。二是，利于物联网技术应用的推广。该系统运用移动信息实时收集货物信息，通过无线网络连接物联网，通过后台系统自动处理数据，使信息能快速准确地得到运用。三是，有利于对物流业资源利用率的改进。四是，具有一定的示范效应并促进物联网技术的应用，进一步提升汽车物流行业的服务能力。
莫金康还告诉记者，经上海市发改委、市商务委、市经济信息化委和市财政局组成的评审小组研究审议，安吉物流商品车交接电子签收系统项目，作为物联网技术在整车物流业务当中的典型应用案例，已被列入上海市服务业发展引导资金的支持项目。

党的十九大报告提出建设“ 交通强国 ”的目标，为我国未来交通运输发展描绘了宏伟蓝图。

要建设交通强国，就要在新时代中国特色社会主义思想的指导下，贯彻新发展理念，以供给侧结构性改革为主线，以创新为引领，全面推动交通运输发展质量变革、效率变革、动力变革。而物联网，就是这个时代带给交通运输发展的强心剂。

一，物联网该如何让交通改头换面呢？

1基于物联网的智能交通系统架构

基于物联网的智能交通系统一定要全面考虑到各个类型的基础设施、交通对象等。

通过构建基础交通的感知网络，才能开发出各种类型的智能管理的服务系统。这种全新的理念一定能从根本上，改变交通系统，只注重业务开发的模式，转而向信息资源共享需求的方向发展。把物联网真正的运用到智能化的交通领域中，首先就是构建在物联网环境下的，智能交通系统架构。

这项在物联网基础上的，智能交通的架构，主要由感知层、网络层和应用层这三个方面组成。

11感知层

物联网的智能交通系统的感知层，主要负责准确的采集各种交通信息。尤其是各类交通信息的感知要通过网络和传感器来得以实现。传感器的采集过程，一定要完全经过无线传感器网络的完全传输，才能实现好数据的汇聚。

12 应用层

应用层的主要功能，是对交通感知网络进行数据采集，并且要进一步对数据信息进行分析和应用，支持各种智能化的交通服务。应用层系统主要分为，政府应用系统、社会应用系统、各个企业之间的示范系统等等。

其中，最为典型的应用系统，主要包括交通控制系统与动态控制系统。要想实现好智能无线传感器与电信网络传感器之间的融合，一定要把无线传感器网络连接到电信网络上。利用电信网络来进一步实现对无线传感器的网络中各项业务的监控与管理。

13 业务平台

业务平台是促进电信网络的运行与管理，并且还要与无线网络传感器进行结合的业务实体，同时还要协调好电信网络中的其他实体，来完成好整个业务系统。

管理平台作为实现电信网络对无线传感器网络的管理实体平台，主要目的是为了实现对业务平台的设备与网络进行管理。同时，为了保证电信网络更加可靠的运行，一定要在电信网络和无线交通传感器之间引入有效的控制机制。

这项接入控制机制，指的是电信网络利用网关系统，对控制点进行有效的控制，为无线传感器网络提供全程的服务。

2 物联网技术对智能交通系统的影响

由于物联网在电子通信与计算机技术方面具有成熟的技术优势，因此，物联网技术与智能交通系统的有效结合，才能为我国的交通运输行业提供出全新的发展思路。

物联网是在计算机与互联网技术之后的，信息产业的第三次浪潮，从而孕育出了改变产品生产与销售的网络系统。与此同时，物联网提出的全新的理念，对人类的生活方式产生了比较深远的影响。到目前为止，在交通运输与物流行业，逐步推广了物联网技术。

21 感知信息

物联网的核心内容是传输过程中的信息数据，首先就是要对物体的属性进行标识，属性主要包括静态与动态两种，还要通过一定的设备读取物体的属性，并且要把信息转化成一种网络传输的重要的数据。

22 采集信息

在物联网环境下构建智能化交通系统，一方面要采集大量的交通信息，并且对实时性信息进行采集和处理。另一方面，更要侧重于对信息资源的有效整合与传输功能。

由于智能化交通系统，是以高速公路作为一个技术性的交流平台，一定要以交通信息为基础，促进人们的交通出行与交通工具之间的联系，提高了交通系统的安全性与效率。

因此，只要交通系统把先进的交通信息当成基础，从而为其他的交通出行者，提供各个方面的交通信息服务体系，用来促进交通运输的合理分布。

23 信息的应用

物体要想实现有效信息的传递，主要有两个应用的方向：一是经过物体的集中有效处理传递给“人”，经过“人”的高级处理，才能进一步控制住物体。

另外一个方面，是直接对“物”进行合理的智能控制，并不需要经过“人”，就能授予权力。通过深入分析互联网的整体的运行情况，一定要在物质和人之间实现好信息的合理交互。

因此，这种“物”很有可能涉及到在物质世界中的具体的实体的存在，还包括人的具体的实体属性。

尤其是物联网中的各项活动都是以人的意愿为基础，进行的活动。同时，网络的规范标准，是实现物联网的运行环境的一个最终的因素，为智能交通信息提供了有效合理的环境支持。

二，应用实例

1，物联网技术实现对司机不良驾驶行为的智能分析与判断

G7公司已经采用了成熟的技术手段，实现物联网技术对位置、声音、图像等的数据采集和人工智能识别。 

“目前我公司已经可以做到对驾驶员危险行为的实时监控和管理。当驾驶员出现打瞌睡、玩手机等危险行为时，车机端就会给司机报警，云端监控的管理员也可以得到通知，车队管理员还可以下发语音信息提醒驾驶员。”公司总裁介绍，“同时，实时采集的图像还可以作为事后证据，对司机进行安全教育管理，有效降低事故率。有一个客户使用了3个月，每百万公里的事故率就降到了之前的三分之一。”

2，中兴通讯智慧交通系统

采用感知层、网络层、综合管控平台和各种交通行业应用的四层架构，以统一的智能交通管控平台为依托，以现有交通信息网络、城市道路交通信息系统和各地市交通监控中心的信息资源为基础，加强对全市主干路网交通信息和营运车辆的动态信息采集、汇总、融合。并通过对应用的互联、数据中心建设和应用整合三步走平台建设方式，实现交通业务的延续、优化和创新。满足智慧交通系统建设需求，实现与现有交通系统便捷融合，并全面降低交通运营者的运维成本。

“云计算”+“视频监控”+“车联网”，实现精确感知、畅通信息、智慧调度；

TD-LTE无线承载和GoTa专用调度系统，安全承载、高效服务；

智能、开放、高效、安全的智能交通管控平台，实现全方位交通信息应用共享挖掘；

通过云平台海量信息收集存储能力，建立数据仓库，根据数据挖掘模型对海量信息进行分析处理和业务仿真，提供决策参考

随着互联网、移动通信网络和传感器网络等技术的应用，物联网应用于智能交通已经初见雏形，在未来几年将具有极强的发展潜力。

物联网架构中智能公交实例中的四个层次分别是感知层、网络层、数据处理层和应用层。

感知层：感知层是物联网架构的最底层，包括传感器、执行器等各类物联网设备，用于采集各种物理量、环境数据和状态信息等。在智能公交实例中，感知层包括GPS定位、车载摄像头、气象传感器、车载计算机等设备，用于实时采集公交车运行的位置、状态、路况、天气等信息。

网络层：网络层是物联网的中间层，主要负责数据的传输和处理，将感知层采集到的数据传输到数据处理层进行分析和处理。在智能公交实例中，网络层包括无线通信网络和互联网，用于连接各个公交车辆和数据处理中心。

数据处理层：数据处理层是物联网实现数据智能分析和决策的核心层次，主要由数据存储、数据分析、数据挖掘等组成，用于对感知层采集到的海量数据进行处理和分析。在智能公交实例中，数据处理层包括云端服务器、物联网平台等设施，用于对公交车的实时位置、车速、路况等信息进行处理、分析和预测。

应用层：应用层是物联网架构的最高层，主要是由各种智能应用程序组成，用于实现物联网数据的应用和展示。在智能公交实例中，应用层包括公交车调度和管理系统、智能导航系统、乘客安全监控系统等应用程序，用于指导公交车的运行、改善乘客出行体验等。

总之，物联网架构中智能公交实例的四个层次，构成了一个完整的物联网生态系统，涵盖了物联网系统的各个方面，为智慧城市的建设和公共交通业的发展提供了有力的支持。

两者的关系应该是互为补充，互为表里的关系物联网是目标，人工智能是实现方式，实现物联网离不开人工智能的发展。物联网也是人工智能的一个方向。二者是不冲突的。实现物联网需要智能传感器，智能总线，需要伺服系统支持其工作，当然物联网也需要通信工程，电子技术，作为工具。有一个比喻是很好的，物联网是手，是皮肤，人工智能是大脑，但也不完全，我觉得人工智能应该是神经系统和内分泌系统的总和，对外界做出反应，计算，处理，分析，规划，处理问题，这是人工智能的实现要求，而物联网侧重解决问题，传输和控制。

聚羧酸减水剂生产控制系统的工业物联网框架设计与实现

严海蓉1，王子明2
（1北京慧物科联科技有限公司，北京 100124，2北京工业大学，北京 100124）

摘要：工业物联网既提供了在生产过程中获取并控制聚羧酸减水剂生产设备的信息的方式，也提供了基本的网络架构，方便系统集成和扩展。该框架在分析了聚羧酸减水剂生产流程的基础上被划分为设备控制层、通讯层和应用服务层。根据实际应用需求，描述了工业物联网架构可以方便接入设备，贴近工艺完成软件，并让机器具有智能。企业应用案例表明该系统能够有效地实现生产状态跟踪监测和生产设备自动控制的目标，对进一步研究工业物联网技术和解决方案具有一定的参考价值。
关键词：工业物联网；自动化控制系统；聚羧酸减水剂生产设备
中图分类号：TP273 文献标识码：A

Theindustrial IOT design of automatic control system for polycarboxylate superplasticizer
YAN Hairong1, Wang Ziming2
（1．Beijing Sophtek Corp，2 Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

0引言
原来的聚羧酸减水剂生产自动化控制不能充分满足生产工艺要求，存在的主要问题是：
1） 新设备接入非常困难；
2） 同类不同厂家设备不方便更换；
3） 匀速滴加过程中不能达到理想的控制速度，传统PID算法波动较大，常需要人工手动干预；
4） 温度控制需要人工参与控制，无法完成全自动；
电话 扣扣53O934955
工业物联网是工业40的支撑框架。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它的发展离不开应用，面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分[1]。工业物联网通过将具有感知能力的智能终端、无处不在的移动计算模式、泛在的移动网络通信方式应用到工业生产的各个环节，提高制造效率，把握产品质量，降低成本，减少污染，从而将传统工业提升到智能工业的新阶段[2]。
工业物联网框架中，整个系统具有强大的数据服务器，能够进行大数据的计算。在数据量足够的时候能够利用网络智能来帮助企业进行决策、配方优化和自动的设备维护等。
整个控制系统具有分布式智能能力。整个系统中，可以把数据都送到中控部分来完成；也可以将一些需要及时处理的，如温度控制等，直接由现场控制来完成。系统通常分为中央控制单元和分布的现场控制单元，中央控制单元由工业控制计算机充当，现场控制单元则由高可靠、抗干扰的工业级微控制器和与当前控制需求相配套的附加电路模块组成。依托微控制器的实时处理能力可以完成对现场生产进行实时调节控制，并且通过总线实现现场控制单元与中央控制单元进行数据交互，使生产过程表现出整体性、协调性，从而优化生产工艺、提高生成效率。
系统通过总线把各个独立的控制模块组织成在一起。控制模块的独立性，使得系统中各个分布的控制模块检修、升级、数量扩充都很方便，也为在生产规模扩大时控制系统扩充预留了接口。
因此工业物联网框架才能彻底解决传统控制的一些问题，真正贴合聚羧酸减水剂生产工艺。
1 系统概要设计
根据聚羧酸减水剂的生产过程，可以将聚羧酸减水剂自动化控制系统分为设备控制层、通讯层和应用服务层，系统框架如图1所示。
图1 系统框架图
图1中，应用服务层主要实现对生产过程中实时数据和生产状态的跟踪监测和管理，同时提供各种应用UI接口，用户可以通过使用计算机、手机等手持设备登录客户端来访问或获取所需要的数据或信息等，从而实现物联网的厂内处处可访问。一旦将企业网络与公共网络连接，用户登录后就可以实现生产数据随处可访问。
应用服务层中还包括有控制逻辑层，控制逻辑层通过与 *** 作人员进行交互，并且汇集、分析、存储和处理生产过程中的实时数据和生产状态，实现生产过程的逻辑控制。
通讯层主要实现设备控制层、控制逻辑层和应用服务层之间的可靠传输。
设备控制层主要实现原始数据的采集与分析、数据和状态的上传、控制指令的接收等。嵌入式控制器内的智能逻辑将和聚羧酸减水剂生产各工序要求的生产工艺（加料、滴加、温度调节、pH调节）等紧密贴合，并与控制逻辑层相互通讯完成所要求的工艺精密控制。
整个系统采用划分层次的设计思路使得系统具有很好的可移植性，各种传感器可以灵活的接入系统。这样新系统的总体实现或者旧系统的扩展可以采用“搭积木”的方式完成构建。

2 系统详细设计
根据以上设计的系统工业物联网框架和体系结构，本研究将以北京某公司的具体项目为例，详细介绍该系统的设计和应用过程。
21设备接入示例
基于工业物联网架构的设计，可以很容易的接入各种设备。比如如图2所示的聚羧酸减水剂自动化控制系统接入了一个服务器、一个 *** 作员站、若干显示器、2个控制站，若干现场设备和用户手机。
图2基于工业物联网架构的设备接入实例
服务器负责存储生产数据，包括生产 *** 作日志和生产过程数据，便于生成台帐和报表。也可以与各种财务、资产管理软件连接。同时，负责承载起局域网与大网络的连接工作。
*** 作员站上运行的软件，方便 *** 作员在中控室来 *** 作现场各种阀门、电机等开停，从而按照工艺过程完成生产。
控制站自动获得 *** 作员 *** 作命令来控制现场设备，比如阀门等，同时也自动从现场设备获取各种状态，比如称重数据等传给控制室控制机器。
现场设备是包括传感器和各类执行器，比如秤、阀门等自动工作。
图中的手机设备是为了表示出工业物联网框架可以任意接入设备的特性。比如，在该框架下，巡视人员可以通过手机进行接入，完整现场紧急控制一些阀门的开或者是关。经理等就可以通过手机来查看每天生产数据。
同时，对于不同厂家的同类设备，该工业物联网框架也有较好的兼容能力。
22贴合工艺的软件设计
软件包括生产线管理软件和工业现场控制软件。生产线管理软件工作于生产管理计算机，主要实现工艺管理、配方管理；通过网络，根据权限，可调出 *** 作人员的现场 *** 作记录，完成对现场的远程管理。工业现场控制软件工作于车间级服务器中，主要通过与工艺以及现场布置相同的画面显示，使得 *** 作人员便于 *** 作，以实现现场设备仪表信号的采集、处理，配方管理和现场数据实时界面显示和控制等功能。
图3 聚羧酸合成控制生产工艺示意图

根据实际生产过程和自动化控制系统的特点，当前聚羧酸生产过程分大单体预化过程、 A、B料预混过程、A、B料计量罐加料过程、碱计量罐加料过程、A、B料滴加过程、反应釜搅拌控制过程、反应釜温度控制过程，针对不同的过程，分别实现其控制目标，从而达到完整生产过程的控制。
下面以工艺中的A、B料计量罐滴加控制为例来说明软件设计功能。
首先控制系统为用户提供友好的A、B滴加控制对话框，方便用户可视化 *** 作。用户可以选择采用以前输入的备用方案进行控制，也可以选择自己新输入方案进行空控制。总之都能够根据配方在规定的时间内，将指定质量的物料匀速加入到对应的反应釜中。
图4 启动已存备用方案滴加
图5 启动自定义方案采用三阶段定量滴加示例

其次控制系统采用分段式匀速滴加模式（图5），启动滴加时，控制系统计算出三个阶段分别的预期流速。控制系统实时读取当前计量罐的质量，并根据当前时间，计算出实时流速。控制系统根据实时流速和预期流速的差值，控制调节阀的开启度，从而控制滴加速度。
图6 滴加控制效果示意图（多阶段不同流速）

最后，显示出实时滴加工作界面（图6），工作工作误差一般不大于1%。
23机器学习的智能能力
原来控制系统由于没有采用物联网框架，数据存储量不充分，从而无法让机器自主学习。各种设备常常需要人来手工调整，设定最高最低值；控制过程需要人工进行干预，来辅助机器完成自动控制。
而现有的工业物联网架构，拥有了专门的数据服务器，从而可以存储较大量的数据。而对于这些数据进行分析而产生的机器智能不可小觑。
比如，以前温度控制时，只能根据人工经验设定一个固定的值。反应釜的材质、容量、夹套、搅拌电机、搅拌桨叶等设备本身因素会影响调温结果。
而往往由于冬夏的自来水、室内温度、物料温度、反应剧烈程度等也会影响调温结果。因此在控制系统安装后要进行长时间的人工参与测试来努力找到一个合适的最大最小值。而测试时间毕竟短，这个值一旦这个值固定后，后续生产时就无法轻易改变，为此生产 *** 作员常需要来观测这个温度控制过程并且来参与控制，否则很难达到理想的控制效果。
再比如对于滴加控制的PID算法，往往由设计者人为给定一个PID参数，也无法完全适应实际设备磨损等情况。
而基于工业物联网架构的控制时，可以在服务器端运行一个智能控件，由它来自动学习历史调温或者滴加流速的变化情况，不断训练软件，让软件重新找到合适的上下调节阈值，这样才可以真正达到完全自动化。整个系统拥有了自己不断学习的机器智能。

3 系统测试结果
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统在设计和开发完成后，在北京某工厂的实际生产线上投入使用。目前，该系统运行安全、稳定，大部分功能已经实现，达到了预期的效果。
在系统正式投入使用后，对系统的工业现场控制软件、生产线管理软件和嵌入式控制器进行了长时间的测试。针对实现过程中遇到的问题做了大量的调试工作。下面以实现滴加A料为例对系统的测试进行描述。
*** 作人员在控制室通过点击用户 *** 作界面的A料滴加阀门按钮进行滴加参数的配置，如图7所示。 *** 作人员需要输入的参数为滴加质量和滴加时间，同时系统也支持分阶段滴加。在点击开始滴加按钮后，服务器会向嵌入式控制器发送滴加A料指令。
图7 滴加A料配置界面
嵌入式控制器在接收到服务器下发的滴加A料指令后，会进行自动化控制，实现A料的滴加 *** 作，具体效果如图8所示。
图8 5个反应釜同时进行A料滴加曲线示意图
图8中5条不同颜色的线分别表示5个不同计量罐的A料滴加曲线，系统支持多个计量罐同时进行滴加 *** 作。左侧上升的直线表示向计量罐加入A料的过程，系统支持多个计量罐同时加料，质量控制精确，定量加料的误差在01%以内。右侧下降的曲线表示滴加A料过程，曲线的斜率即为速度。由图可知，系统基本上能够实现匀速滴加A料过程，同时，系统也支持连续4小时的滴加 *** 作，时间误差在1分钟左右。
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统投入运行后，提高了聚羧酸减水剂的产品质量，提高了工艺生产的自动化程度，大大减轻了 *** 作人员的劳动强度，提高了企业的竞争力。
4 结束语
本研究基于工业物联网架构设计的聚羧酸减水剂自动化控制系统对聚羧酸减水剂生产过程可以进行高效的跟踪管理，在实际应用中具有重要作用。它使聚羧酸减水剂生产设备具备了一定的数据感知、处理和通信能力，从而为企业制定更好的工艺流程提空帮助。同时，它也促使聚羧酸减水剂生产管理过程更加科学和精细化。该系统的成功开发设计为工业物联网在化工行业的推广打下了基础，做出了积极地探索。

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