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(jìn)港停泊靠岸，自動(dòng)岸橋吊移動(dòng)到船只上空，繩索慢慢下降，抓住集裝箱的四個(gè)邊角，升起塔吊，再把上百噸重的集裝箱運(yùn)送到旁邊等候的AGV（無人搬運(yùn)車），隨后，AGV將集裝箱運(yùn)送到港內(nèi)存放集裝箱的貨棧，軌道吊把集裝箱吊起，運(yùn)送到堆場區(qū)或者前來接單的集卡車上。這樣一個(gè)看似簡單，實(shí)際上極其復(fù)雜的操作過程，在世界上首個(gè)實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化無人操作的現(xiàn)代化智能港口——青島港實(shí)現(xiàn)了一氣呵成。其背后，中國聯(lián)通“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

5G為解決傳統(tǒng)行業(yè)痛點(diǎn)帶來曙光

傳統(tǒng)港口行業(yè)是一個(gè)典型的勞動(dòng)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(wù)量一直在增加，對(duì)勞動(dòng)力的需求有增無減，對(duì)技術(shù)的要求也更高。為解決矛盾，青島港開啟了“全面自動(dòng)化”之路。

實(shí)際上，在5G出現(xiàn)之前，青島港通過使用光纜、塔吊、駁車等設(shè)備實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化。光纜的成本很高，高頻率的磨損和移動(dòng)讓光纜的壽命大大縮短，維護(hù)難度大，同時(shí)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(xiàn)場工作人員，生產(chǎn)現(xiàn)場都是重型設(shè)備，存在很大安全隱患，尤其港口經(jīng)常受到天氣狀況的影響，事故隨時(shí)可能發(fā)生。此外，故障率高，WiFi網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力差；工作環(huán)境差，傳統(tǒng)碼頭設(shè)施陳舊，重型設(shè)備難以更新?lián)Q代等，這些痛點(diǎn)成為制約港口發(fā)展的瓶頸。

中國聯(lián)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(shí)現(xiàn)真正的智能化，首要目標(biāo)就是解決作業(yè)現(xiàn)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(diǎn)問題。他們發(fā)現(xiàn)盡管港口業(yè)務(wù)的指標(biāo)要求嚴(yán)苛，但與5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高可靠及大帶寬的技術(shù)特點(diǎn)匹配度很高，如果能夠深度結(jié)合，將5G應(yīng)用于港口生產(chǎn)的控制中，助力港口逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化碼頭的無線化改造以及傳統(tǒng)人工碼頭的半自動(dòng)化改造，將會(huì)大幅降低人工成本，簡化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更靈活的業(yè)務(wù)組網(wǎng)。

針對(duì)移動(dòng)場景，中國聯(lián)通5G創(chuàng)新中心成立了項(xiàng)目組，用5G替代光纖傳輸，降低吊車設(shè)備改造成本和光纖損耗、維護(hù)費(fèi)用，相比有線網(wǎng)絡(luò)，5G組網(wǎng)還更加靈活。項(xiàng)目組在北京順義專門搭建了臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室，模擬港口的真實(shí)場景，推出了5G港口吊車遠(yuǎn)程控制的初步解決方案和工業(yè)級(jí)5G適配網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，為進(jìn)入現(xiàn)場調(diào)試做好了準(zhǔn)備。

突破實(shí)驗(yàn)室與工作現(xiàn)場的瓶頸

過去4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足工業(yè)操作所需的低時(shí)延、大帶寬的條件。但要解決這一問題，僅有5G網(wǎng)絡(luò)是不夠的，還涉及5G網(wǎng)絡(luò)和港口工業(yè)私有協(xié)議之間的適配。中國聯(lián)通5G創(chuàng)新中心青島港項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人告訴《人民郵電》報(bào)記者，歷時(shí)一個(gè)月，他們模擬了端到端全業(yè)務(wù)場景，實(shí)驗(yàn)室測試非常成功。

但實(shí)驗(yàn)室無法完全模擬復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境，當(dāng)項(xiàng)目落地的時(shí)候，真正的困難浮出水面。由于港口現(xiàn)場環(huán)境多變、業(yè)務(wù)繁雜、大量金屬設(shè)備會(huì)發(fā)生反射，設(shè)備安裝部署后信號(hào)反射衰減，許多在實(shí)驗(yàn)室測試出的萬無一失的方案，到了現(xiàn)場無論如何都行不通，影響到與客戶實(shí)際業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接。聯(lián)通的技術(shù)人員采用最“笨”的方法，一項(xiàng)一項(xiàng)排查問題原因，通過實(shí)地考察港口的復(fù)雜地形，結(jié)合多變的天氣進(jìn)行多方位網(wǎng)絡(luò)布局。

在青島港，每一個(gè)塔吊上都密布著30多個(gè)高清攝像頭，這些實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)要傳輸?shù)娇刂婆_(tái)，需要100多兆的上行帶寬，同時(shí)，控制臺(tái)輸出的信號(hào)還要超低時(shí)延傳輸?shù)剿?。在如此密集的?shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)還要求時(shí)延控制在毫秒級(jí)，這就好比“在一段公路上同時(shí)并行30多輛（低速）卡車，又要求從對(duì)面穿過的信號(hào)車時(shí)速不低于120邁”。中國聯(lián)通5G創(chuàng)新中心項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與業(yè)內(nèi)專家合作研究，根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行了5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，并通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行精確調(diào)度，滿足了控制類業(yè)務(wù)的高優(yōu)先級(jí)超低時(shí)延要求，各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)均達(dá)到客戶要求。經(jīng)過幾個(gè)月的努力，5G網(wǎng)絡(luò)成功應(yīng)用到青島港，實(shí)現(xiàn)了將遠(yuǎn)程操控、高清視頻輔助控制以及復(fù)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(wǎng)絡(luò)在實(shí)際港口生產(chǎn)

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

一鉤準(zhǔn)，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(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》提出，到2022年，在“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”領(lǐng)域打造5個(gè)產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)，內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造覆蓋10個(gè)重點(diǎn)行業(yè)，形成至少20個(gè)典型工業(yè)應(yīng)用場景，培育形成5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合疊加、互促共進(jìn)、倍增發(fā)展的創(chuàng)新態(tài)勢。青島港5G智慧港口項(xiàng)目展現(xiàn)了基于5G的典型工業(yè)應(yīng)用場景。

經(jīng)過5G改造后，青島港二期碼頭實(shí)現(xiàn)了真正的“無人碼頭”?，F(xiàn)在，只需通過遠(yuǎn)程控制臺(tái)，就可完成包括岸橋裝卸在內(nèi)的諸多港口場景任務(wù)，“一鉤準(zhǔn)，無聲響，輕拿輕放，平穩(wěn)流暢”是如今青島港的真實(shí)寫照。11月28日，青島港全自動(dòng)化集裝箱碼頭（二期）運(yùn)營啟動(dòng)，中國聯(lián)通在青島港通過實(shí)施5G獨(dú)立組網(wǎng)，核心網(wǎng)能力更強(qiáng)，支持5G網(wǎng)絡(luò)切片，上行峰值速率提升1倍以上；引入邊緣計(jì)算，下沉算力附著點(diǎn)，通過碼頭布設(shè)一套邊緣服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不出港口，業(yè)務(wù)時(shí)延低至14毫秒……中國聯(lián)通青島港項(xiàng)目形成了一套全球領(lǐng)先、可復(fù)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(jì)錄，現(xiàn)在的速度已大幅領(lǐng)先國際同行業(yè)水平。同時(shí)，企業(yè)的日常運(yùn)營成本大幅降低，為港口工人提供了極大安全保障。《人民郵電》報(bào)記者了解到，國內(nèi)多家港口都聯(lián)系到中國聯(lián)通5G創(chuàng)新中心，希望復(fù)制青島港的模式。青島港5G智慧港口的成功經(jīng)驗(yàn)，可能輻射到全球，成為中國的又一張工業(yè)名片，我們堅(jiān)信，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”一定會(huì)大有作為。（葉曜坤 方正梁 楊浩楠）（新華網(wǎng)轉(zhuǎn)載人民郵電報(bào)）