5G成就青岛“无人码头”

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  一艘来自阿姆斯特丹港的货船缓缓进港停泊靠岸,自动岸桥吊移动到船只上空,绳索慢慢下降,抓住集装箱的四个边角,升起塔吊,再把上百吨重的集装箱运送到旁边等候的AGV(无人搬运车),随后,AGV将集装箱运送到港内存放集装箱的货栈,轨道吊把集装箱吊起,运送到堆场区或者前来接单的集卡车上。这样一个看似简单,实际上极其复杂的操作过程,在世界上首个实现全程自动化无人操作的现代化智能港口——青岛港实现了一气呵成。其背后,中国联通“5G+工业互联网”发挥了关键作用。
  5G为解决传统行业痛点带来曙光
  传统港口行业是一个典型的劳动密集型行业。近年来,随着人工成本逐步提高,企业招工越来越困难,然而港口业务量一直在增加,对劳动力的需求有增无减,对技术的要求也更高。为解决矛盾,青岛港开启了“全面自动化”之路。
  实际上,在5G出现之前,青岛港通过使用
光缆、塔吊、驳车等设备实现了半自动化。光缆的成本很高,高频率的磨损和移动让光缆的寿命大大缩短,维护难度大,同时每次起吊操作仍需多人配合,包括操作员、指挥手、理货员等至少7名现场工作人员,生产现场都是重型设备,存在很大安全隐患,尤其港口经常受到天气状况的影响,事故随时可能发生。此外,故障率高,WiFi网络抗干扰能力差;工作环境差,传统码头设施陈旧,重型设备难以更新换代等,这些痛点成为制约港口发展的瓶颈。
  中国联通5G创新中心了解到这些情况后,提出在岸桥吊装卸货这一场景实现真正的智能化,首要目标就是解决作业现场的无人化,用无线代替有线,以此来解决人力及无线控制两大核心痛点问题。他们发现尽管港口业务的指标要求严苛,但与5G网络低时延、高可靠及大带宽的技术特点匹配度很高,如果能够深度结合,将5G应用于港口生产的控制中,助力港口逐步实现自动化码头的无线化改造以及传统人工码头的半自动化改造,将会大幅降低人工成本,简化现有网络架构,实现更灵活的业务组网。
  针对移动场景,中国联通5G创新中心成立了项目组,用5G替代
光纤传输,降低吊车设备改造成本和光纤损耗、维护费用,相比有线网络,5G组网还更加灵活。项目组在北京顺义专门搭建了临时实验室,模拟港口的真实场景,推出了5G港口吊车远程控制的初步解决方案和工业级5G适配网关产品,为进入现场调试做好了准备。
 
 突破实验室与工作现场的瓶颈
  过去4G网络无法满足工业操作所需的低时延、大带宽的条件。但要解决这一问题,仅有5G网络是不够的,还涉及5G网络和港口工业私有协议之间的适配。中国联通5G创新中心青岛港项目团队负责人告诉《人民邮电》报记者,历时一个月,他们模拟了端到端全业务场景,实验室测试非常成功。
  但实验室无法完全模拟复杂的现场环境,当项目落地的时候,真正的困难浮出水面。由于港口现场环境多变、业务繁杂、大量金属设备会发生反射,设备安装部署后信号反射衰减,许多在实验室测试出的万无一失的方案,到了现场无论如何都行不通,影响到与客户实际业务网络的对接。联通的技术人员采用最“笨”的方法,一项一项排查问题原因,通过实地考察港口的复杂地形,结合多变的天气进行多方位网络布局。
  在青岛港,每一个塔吊上都密布着30多个高清摄像头,这些实时图像数据要传输到控制台,需要100多兆的上行带宽,同时,控制台输出的信号还要超低时延传输到塔吊。在如此密集的数据传输的同时还要求时延控制在毫秒级,这就好比“在一段公路上同时并行30多辆(低速)卡车,又要求从对面穿过的信号车时速不低于120迈”。中国联通5G创新中心项目团队与业内专家合作研究,根据现场情况进行了5G网络优化,并通过工业网关设备对业务进行精确调度,满足了控制类业务的高优先级超低时延要求,各项网络指标均达到客户要求。经过几个月的努力,5G网络成功应用到青岛港,实现了将远程操控、高清视频辅助控制以及复杂环境
监控用于传统码头的无线化改造和无人化改造。这也是全球首例基于5G网络在实际港口生产
  环境下成功实施远程吊车操作的实践,青岛港由此成为全球首个“5G智慧码头”。
 
 一钩准,无声响,轻拿轻放,平稳流畅
  2019年11月,工信部印发的《“5G+工业互联网”512工程推进方案》提出,到2022年,在“5G+工业互联网”领域打造5个产业公共服务平台,内网建设改造覆盖10个重点行业,形成至少20个典型工业应用场景,培育形成5G工业互联网融合叠加、互促共进、倍增发展的创新态势。青岛港5G智慧港口项目展现了基于5G的典型工业应用场景。
  经过5G改造后,青岛港二期码头实现了真正的“无人码头”。现在,只需通过远程控制台,就可完成包括岸桥装卸在内的诸多港口场景任务,“一钩准,无声响,轻拿轻放,平稳流畅”是如今青岛港的真实写照。11月28日,青岛港全自动化集装箱码头(二期)运营启动,中国联通在青岛港通过实施5G独立组网,核心网能力更强,支持5G网络切片,上行峰值速率提升1倍以上;引入边缘计算,下沉算力附着点,通过码头布设一套边缘
服务器,实现数据不出港口,业务时延低至14毫秒……中国联通青岛港项目形成了一套全球领先、可复制的5G智慧码头整体解决方案。
  自从完成无线化和无人化改造后,青岛港的装卸速度多次打破自己保持的世界纪录,现在的速度已大幅领先国际同行业水平。同时,企业的日常运营成本大幅降低,为港口工人提供了极大安全保障。《人民邮电》报记者了解到,国内多家港口都联系到中国联通5G创新中心,希望复制青岛港的模式。青岛港5G智慧港口的成功经验,可能辐射到全球,成为中国的又一张工业名片,我们坚信,“5G+工业互联网”一定会大有作为。

 

2020年1月2日 11:52
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