5G成就青島“無人碼頭”

一艘來自阿姆斯特丹港的貨船緩緩進港停泊靠岸，自動岸橋吊移動到船只上空，繩索慢慢下降，抓住集裝箱的四個邊角，升起塔吊，再把上百噸重的集裝箱運送到旁邊等候的AGV（無人搬運車），隨后，AGV將集裝箱運送到港內存放集裝箱的貨棧，軌道吊把集裝箱吊起，運送到堆場區(qū)或者前來接單的集卡車上。這樣一個看似簡單，實際上極其復雜的操作過程，在世界上首個實現全程自動化無人操作的現代化智能港口——青島港實現了一氣呵成。其背后，中國聯通“5G+工業(yè)互聯網”發(fā)揮了關鍵作用。

5G為解決傳統(tǒng)行業(yè)痛點帶來曙光

傳統(tǒng)港口行業(yè)是一個典型的勞動密集型行業(yè)。近年來，隨著人工成本逐步提高，企業(yè)招工越來越困難，然而港口業(yè)務量一直在增加，對勞動力的需求有增無減，對技術的要求也更高。為解決矛盾，青島港開啟了“全面自動化”之路。

實際上，在5G出現之前，青島港通過使用光纜、塔吊、駁車等設備實現了半自動化。光纜的成本很高，高頻率的磨損和移動讓光纜的壽命大大縮短，維護難度大，同時每次起吊操作仍需多人配合，包括操作員、指揮手、理貨員等至少7名現場工作人員，生產現場都是重型設備，存在很大安全隱患，尤其港口經常受到天氣狀況的影響，事故隨時可能發(fā)生。此外，故障率高，WiFi網絡抗干擾能力差；工作環(huán)境差，傳統(tǒng)碼頭設施陳舊，重型設備難以更新換代等，這些痛點成為制約港口發(fā)展的瓶頸。

中國聯通5G創(chuàng)新中心了解到這些情況后，提出在岸橋吊裝卸貨這一場景實現真正的智能化，首要目標就是解決作業(yè)現場的無人化，用無線代替有線，以此來解決人力及無線控制兩大核心痛點問題。他們發(fā)現盡管港口業(yè)務的指標要求嚴苛，但與5G網絡低時延、高可靠及大帶寬的技術特點匹配度很高，如果能夠深度結合，將5G應用于港口生產的控制中，助力港口逐步實現自動化碼頭的無線化改造以及傳統(tǒng)人工碼頭的半自動化改造，將會大幅降低人工成本，簡化現有網絡架構，實現更靈活的業(yè)務組網。

針對移動場景，中國聯通5G創(chuàng)新中心成立了項目組，用5G替代光纖傳輸，降低吊車設備改造成本和光纖損耗、維護費用，相比有線網絡，5G組網還更加靈活。項目組在北京順義專門搭建了臨時實驗室，模擬港口的真實場景，推出了5G港口吊車遠程控制的初步解決方案和工業(yè)級5G適配網關產品，為進入現場調試做好了準備。

突破實驗室與工作現場的瓶頸

過去4G網絡無法滿足工業(yè)操作所需的低時延、大帶寬的條件。但要解決這一問題，僅有5G網絡是不夠的，還涉及5G網絡和港口工業(yè)私有協(xié)議之間的適配。中國聯通5G創(chuàng)新中心青島港項目團隊負責人告訴《人民郵電》報記者，歷時一個月，他們模擬了端到端全業(yè)務場景，實驗室測試非常成功。

但實驗室無法完全模擬復雜的現場環(huán)境，當項目落地的時候，真正的困難浮出水面。由于港口現場環(huán)境多變、業(yè)務繁雜、大量金屬設備會發(fā)生反射，設備安裝部署后信號反射衰減，許多在實驗室測試出的萬無一失的方案，到了現場無論如何都行不通，影響到與客戶實際業(yè)務網絡的對接。聯通的技術人員采用最“笨”的方法，一項一項排查問題原因，通過實地考察港口的復雜地形，結合多變的天氣進行多方位網絡布局。

在青島港，每一個塔吊上都密布著30多個高清攝像頭，這些實時圖像數據要傳輸到控制臺，需要100多兆的上行帶寬，同時，控制臺輸出的信號還要超低時延傳輸到塔吊。在如此密集的數據傳輸的同時還要求時延控制在毫秒級，這就好比“在一段公路上同時并行30多輛（低速）卡車，又要求從對面穿過的信號車時速不低于120邁”。中國聯通5G創(chuàng)新中心項目團隊與業(yè)內專家合作研究，根據現場情況進行了5G網絡優(yōu)化，并通過工業(yè)網關設備對業(yè)務進行精確調度，滿足了控制類業(yè)務的高優(yōu)先級超低時延要求，各項網絡指標均達到客戶要求。經過幾個月的努力，5G網絡成功應用到青島港，實現了將遠程操控、高清視頻輔助控制以及復雜環(huán)境監(jiān)控用于傳統(tǒng)碼頭的無線化改造和無人化改造。這也是全球首例基于5G網絡在實際港口生產

環(huán)境下成功實施遠程吊車操作的實踐，青島港由此成為全球首個“5G智慧碼頭”。

一鉤準，無聲響，輕拿輕放，平穩(wěn)流暢

2019年11月，工信部印發(fā)的《“5G+工業(yè)互聯網”512工程推進方案》提出，到2022年，在“5G+工業(yè)互聯網”領域打造5個產業(yè)公共服務平臺，內網建設改造覆蓋10個重點行業(yè)，形成至少20個典型工業(yè)應用場景，培育形成5G工業(yè)互聯網融合疊加、互促共進、倍增發(fā)展的創(chuàng)新態(tài)勢。青島港5G智慧港口項目展現了基于5G的典型工業(yè)應用場景。

經過5G改造后，青島港二期碼頭實現了真正的“無人碼頭”?，F在，只需通過遠程控制臺，就可完成包括岸橋裝卸在內的諸多港口場景任務，“一鉤準，無聲響，輕拿輕放，平穩(wěn)流暢”是如今青島港的真實寫照。11月28日，青島港全自動化集裝箱碼頭（二期）運營啟動，中國聯通在青島港通過實施5G獨立組網，核心網能力更強，支持5G網絡切片，上行峰值速率提升1倍以上；引入邊緣計算，下沉算力附著點，通過碼頭布設一套邊緣服務器，實現數據不出港口，業(yè)務時延低至14毫秒……中國聯通青島港項目形成了一套全球領先、可復制的5G智慧碼頭整體解決方案。

自從完成無線化和無人化改造后，青島港的裝卸速度多次打破自己保持的世界紀錄，現在的速度已大幅領先國際同行業(yè)水平。同時，企業(yè)的日常運營成本大幅降低，為港口工人提供了極大安全保障?！度嗣襦]電》報記者了解到，國內多家港口都聯系到中國聯通5G創(chuàng)新中心，希望復制青島港的模式。青島港5G智慧港口的成功經驗，可能輻射到全球，成為中國的又一張工業(yè)名片，我們堅信，“5G+工業(yè)互聯網”一定會大有作為。（葉曜坤 方正梁 楊浩楠）（新華網轉載人民郵電報）