★內蒙古大唐國際呼和浩特鋁電有限責任公司潘新剛,胡劍
★湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院宋天棋,雷捷維
隨著(zhù)全球市場(chǎng)競爭的加劇,制造行業(yè)面臨著(zhù)更高要求,包括提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效益、降低成本和減少資源消耗等。為了應對這些挑戰,制造企業(yè)借助新興技術(shù)如物聯(lián)網(wǎng)、大數據、3D打印和云計算等不斷革新制造技術(shù),實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的透明化、智能化和全局優(yōu)化。這引發(fā)了智慧制造浪潮,以全球化、信息化、智能化和綠色化為發(fā)展方向,得到世界主要制造國家的高度重視。在歐美發(fā)達國家,智能工廠(chǎng)作為產(chǎn)業(yè)革命的核心受到廣泛研究和重視[1-4]。德國通過(guò)“工業(yè)4.0”計劃,研究智能化生產(chǎn)系統和網(wǎng)絡(luò )化分布式生產(chǎn)設施,以實(shí)現制造業(yè)智能化轉型。美國政府提出一系列制造業(yè)振興計劃,大企業(yè)如通用電氣、思科等也成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟,推動(dòng)了物理世界和數字世界的融合。在中國,面對成本上升和傳統比較優(yōu)勢減弱的挑戰,政府提出了“中國制造2025規劃”,推進(jìn)了信息化與工業(yè)化的深度融合。以云計算、物聯(lián)網(wǎng)和大數據等新一代信息技術(shù)為代表,提升了中國制造業(yè)水平[5~6]。學(xué)術(shù)界也有相關(guān)研究,如云制造、制造物聯(lián)等,但仍存在局限性。
智能工廠(chǎng)是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的最終成果,不同于云制造和制造物聯(lián),它是對工廠(chǎng)自身運行狀況的深入了解,并自發(fā)形成新的生產(chǎn)運行模式的智慧存在。智能工廠(chǎng)需要在制造物聯(lián)基礎上,通過(guò)數據分析發(fā)現工廠(chǎng)運行規律,實(shí)現智能化決策,并將其封裝為智能化服務(wù),最后通過(guò)云端敏捷配置實(shí)現服務(wù)協(xié)同,形成工廠(chǎng)的新產(chǎn)物。
智能工廠(chǎng)在發(fā)展過(guò)程中面臨著(zhù)一系列問(wèn)題,其中以設備之間的通信速度問(wèn)題為主要挑戰[7-10]。就設備通信速度而言,目前大多數智能工廠(chǎng)的網(wǎng)絡(luò )通信能力較差,仍有超過(guò)90%的工廠(chǎng)在使用4G網(wǎng)絡(luò )。這導致在一些智能工廠(chǎng)中,工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題可能會(huì )導致生產(chǎn)速度放緩甚至暫停生產(chǎn)線(xiàn)。特別是對于那些依賴(lài)機器人和機械臂進(jìn)行生產(chǎn)搬運的工廠(chǎng),對網(wǎng)絡(luò )通信速度的要求更為苛刻。
本文以呼鋁電智能工廠(chǎng)為研究對象,在研究過(guò)程中,首先分析了智能工廠(chǎng)的發(fā)展現狀,了解到存在設備通信速度慢、生產(chǎn)信息獲取水平不足等問(wèn)題。針對這些問(wèn)題,本文提出了一種結合5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠(chǎng)實(shí)現方案,以此來(lái)提高設備之間的通信質(zhì)量和通信效率,從而促進(jìn)智能工廠(chǎng)相關(guān)研究的發(fā)展。
1 相關(guān)技術(shù)概述
1.1 5G通信技術(shù)
5G通信技術(shù)是第五代移動(dòng)通信技術(shù),具有體積小、速度快、功能強大、可靠性高的特點(diǎn)。如表1所示,相比于4G的通信技術(shù),它具有更高的傳輸速度、更低的延遲、更大的網(wǎng)絡(luò )容量以及更好的連接穩定性[11]。這使得5G技術(shù)能夠支持更多的智能設備和物聯(lián)網(wǎng)應用,包括智慧城市、自動(dòng)駕駛、遠程醫療、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域[12,13]。5G通信技術(shù)的特點(diǎn)包括內容分發(fā)、軟件定義、全雙工和共頻、網(wǎng)絡(luò )自組織以及多輸入多輸出等。這些特點(diǎn)使得5G技術(shù)能夠更好地適應不同場(chǎng)景下的通信需求,并提供更加穩定和高效的通信服務(wù)。在全球范圍內,各個(gè)國家和地區都在積極推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò )的建設和應用,以推動(dòng)數字經(jīng)濟的發(fā)展,促進(jìn)社會(huì )信息化進(jìn)程??偟膩?lái)說(shuō),5G通信技術(shù)作為下一代移動(dòng)通信技術(shù),將對人們的生活、工作和社會(huì )發(fā)展產(chǎn)生深遠影響,為構建智能互聯(lián)的未來(lái)社會(huì )打下基礎。
表1 4G/5G性能對比
1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將各種實(shí)體對象互相連接起來(lái),形成一個(gè)互相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò )[14,15]。近30年來(lái),隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在學(xué)術(shù)界的迅速發(fā)展,人們開(kāi)始理解并接受了物聯(lián)網(wǎng)的概念。其核心在于感知、通信和智能化處理。感知層負責采集各種物理量和環(huán)境信息,如溫度、濕度、光照等;通信層將這些信息傳輸到云端或其他設備進(jìn)行進(jìn)一步處理;智能化處理層對數據進(jìn)行分析和加工,提取有用信息并做出相應決策,其通信協(xié)議包括Zigbee、藍牙、GPRS和NBIoT。常見(jiàn)應用包括煙霧傳感器、智能路燈、智能水電表、溫度傳感器等設備。到目前為止,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在智慧城市、工業(yè)自動(dòng)化、智能交通、智能醫療、智能家居等領(lǐng)域得到廣泛應用。
1.3 智能工廠(chǎng)
智能工廠(chǎng)是指利用先進(jìn)的信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和智能化設備,實(shí)現生產(chǎn)流程的智能化、柔性化和高效化的工廠(chǎng)。它充分整合了物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等新一代信息技術(shù),并通過(guò)數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化手段來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程和管理模式。智能工廠(chǎng)的建設旨在提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和靈活性,降低成本,實(shí)現可持續發(fā)展和市場(chǎng)競爭力。
智能工廠(chǎng)的技術(shù)架構體系應包括五個(gè)層次(如圖1所示),即應用層、應用接口層、核心服務(wù)層、資源層和數據采集層。智能工廠(chǎng)的原理是通過(guò)將傳感器、執行器、控制系統和信息系統相互連接,實(shí)現設備之間的實(shí)時(shí)數據傳輸、信息共享和智能決策。通過(guò)實(shí)時(shí)監測和分析設備運行數據,可以實(shí)現設備狀態(tài)預測、故障診斷和自動(dòng)調節,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí),智能工廠(chǎng)還可以實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的柔性調度和自適應控制,以適應市場(chǎng)需求的變化和個(gè)性化定制的要求。
智能工廠(chǎng)的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面:
自動(dòng)化生產(chǎn):智能工廠(chǎng)采用先進(jìn)的機器人、自動(dòng)化裝備和智能化生產(chǎn)線(xiàn),實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化。通過(guò)自動(dòng)化設備的應用,可以提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強度,并且適應多品種、小批量、快速變化的生產(chǎn)需求。
數據驅動(dòng)決策:智能工廠(chǎng)實(shí)現了生產(chǎn)過(guò)程的數字化和信息化,并通過(guò)大數據分析和人工智能技術(shù),對生產(chǎn)數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、分析和預測,實(shí)現了智能決策和優(yōu)化控制,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
資源高效利用:智能工廠(chǎng)通過(guò)設備狀態(tài)監測和故障預測,實(shí)現了設備維護的精準化和預防性維護,最大限度地提高了設備利用率和生產(chǎn)資源的利用效率。
2 呼鋁電智能工廠(chǎng)控制系統的需求分析
為滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)智能化的需求,呼鋁電公司需要建設一套智能工廠(chǎng)控制系統,用于管理生產(chǎn)、巡檢、測試、故障處理等工作事務(wù)。其中,智能工廠(chǎng)控制系統包括建設廠(chǎng)區范圍內5G定制網(wǎng)、智能工廠(chǎng)管控平臺、巡檢管理系統、廠(chǎng)區GIS管理平臺等。
(1)建設5G定制網(wǎng)
建設內容包括新建5G基站覆蓋全廠(chǎng)區工作區域,實(shí)現廠(chǎng)區的生產(chǎn)專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)與大網(wǎng)隔離,保證生產(chǎn)數據安全。搭建廠(chǎng)區范圍內5G定制網(wǎng),通過(guò)專(zhuān)用接口與新建智能工廠(chǎng)管控平臺相連接。
(2)智能工廠(chǎng)管控平臺
智能工廠(chǎng)管控平臺是一個(gè)綜合管理系統,其支持多種功能和模塊,可以提高工廠(chǎng)的安全性、生產(chǎn)效率和管理效能。其中視頻監控功能,通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)監測工廠(chǎng)內的各個(gè)區域,幫助管理人員及時(shí)發(fā)現異常情況并進(jìn)行處理。此外,平臺還支持安全告警信息的展示與管理,當出現安全隱患或緊急事件時(shí),可以通過(guò)系統發(fā)送告警信息給相關(guān)人員,以便及時(shí)采取應對措施。巡檢管理模塊可以幫助管理人員制定巡檢計劃、記錄巡檢情況,并提供巡檢報告,以確保設備和設施的正常運行。最后,平臺還提供綜合分析報表功能,通過(guò)數據統計和分析,幫助管理人員了解工廠(chǎng)運營(yíng)情況,發(fā)現問(wèn)題并進(jìn)行決策和改進(jìn)。
(3)巡檢管理系統
巡檢管理系統是智能工廠(chǎng)管控平臺的重要組成部分。巡檢管理系統具有語(yǔ)音視頻對講功能,可滿(mǎn)足PC客戶(hù)端、手機客戶(hù)端通過(guò)前端攝像頭進(jìn)行語(yǔ)音或視頻溝通的需求,系統每月定期生成設備巡檢及技術(shù)測試任務(wù),并管理巡檢人員的操作規范。
(4)廠(chǎng)區GIS管理平臺
廠(chǎng)區GIS管理平臺可以滿(mǎn)足智能工廠(chǎng)管控平臺對地理數據進(jìn)行各種維護的需要,包括創(chuàng )建、修改、瀏覽和發(fā)布地圖數據元。員工可以使用它來(lái)顯示廠(chǎng)區的各種設施、管線(xiàn)、設備和資源,以及周邊環(huán)境信息。它還可以集成物聯(lián)網(wǎng)、視頻監控和告警消息等功能,并可將這些信息在地圖上展示。
3 呼鋁電智能工廠(chǎng)控制系統的設計與實(shí)現
呼鋁電智能工廠(chǎng)控制系統架構如圖2所示,分為兩部分:(1)硬件部分是搭建一套適用于工廠(chǎng)內部通信需求的5G定制網(wǎng);(2)軟件部分是構建一套結合5G相關(guān)技術(shù)的智能工廠(chǎng)管控平臺。
3.1 5G定制網(wǎng)
5G定制網(wǎng)的構建包含如下模塊:5G基站、UPF服務(wù)器和MEC服務(wù)器。
3.1.15G基站
5G基站是指用于支持第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)的基礎設施[16,17]。它是一種無(wú)線(xiàn)通信系統,用于連接移動(dòng)設備(如智能手機、平板電腦和物聯(lián)網(wǎng)設備)與互聯(lián)網(wǎng)?;就ǔS商炀€(xiàn)、傳輸設備和網(wǎng)絡(luò )控制單元組成,負責接收和發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號,并將數據傳輸到核心網(wǎng)絡(luò )中。與4G基站相比,5G基站具有更高的帶寬、更低的延遲和更大的容量;并且它使用了更高頻率的無(wú)線(xiàn)頻譜,以實(shí)現更快的數據傳輸速度和更好的網(wǎng)絡(luò )性能。BBU(基帶單元)和AAU(無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)單元)是5G基站中兩個(gè)重要的組成部分。
5G基站BBU:BBU負責數字信號處理和基帶處理,其中包括對信號的解調、調制、編碼、解碼等處理。BBU一般位于基站室內,負責處理基站的數字信號,然后將處理后的信號通過(guò)光纖傳輸到室外的無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)單元。本文選用的BBU支持TDDNR制式,滿(mǎn)足環(huán)境溫度和濕度要求,能夠防水防塵,并且支持網(wǎng)絡(luò )管理功能,包括配置管理、故障管理、性能管理、版本管理、通信管理和安全管理等。
5G基站AAU:AAU負責射頻信號處理和天線(xiàn)的驅動(dòng)控制,包括對射頻信號的放大、濾波、變頻等處理。AAU一般位于基站室外,負責將處理后的射頻信號通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送到用戶(hù)設備,或者接收來(lái)自用戶(hù)設備的射頻信號。本文選用的AAU支持Massive MIMO/3D-MIMO,64T64R,工作帶寬為120MHz,信道帶寬支持20/40/50/60/80/100MHz,天線(xiàn)支持64個(gè)天線(xiàn)端口。
3.1.2UPF服務(wù)器
UPF服務(wù)器是5G網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)重要組成部分,它主要負責用戶(hù)數據的傳輸和處理。UPF服務(wù)器位于5G核心網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)之間,是一種分布式的網(wǎng)絡(luò )設備,可以根據網(wǎng)絡(luò )負載動(dòng)態(tài)地分配和調度用戶(hù)數據。UPF服務(wù)器參數如下:CPU為2Inte1 5218R處理器(20Cores,2.30 GHz),內存為384G,硬盤(pán)為2.5 SATASSD,UPF功能支持數據轉發(fā)與路由功能,支持策略接收與執行功能,包括預定義規則和本地規則的執行。其通過(guò)策略執行功能可實(shí)現流量門(mén)限控制、限速、用量監控、用量上報等。
3.1.3MEC服務(wù)器
MEC服務(wù)器是部署在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )邊緣的服務(wù)器,用于提供邊緣計算服務(wù)。其主要作用是在網(wǎng)絡(luò )邊緣位置為移動(dòng)用戶(hù)設備提供更低延遲、更高帶寬和更可靠的應用和服務(wù)。
MEC平臺PaaS服務(wù):支持MEC平臺與中心云間的網(wǎng)絡(luò )貫通和管理、數據協(xié)同,為應用提供云邊AI協(xié)同、存儲協(xié)同等定制能力;同時(shí)具有智能網(wǎng)關(guān)、工業(yè)設備、物聯(lián)網(wǎng)終端的管理能力,支持從主頁(yè)面切換到不同的分廠(chǎng)區,對各分廠(chǎng)區進(jìn)行邊緣云網(wǎng)資源、PaaS能力和SaaS應用的部署加載、運營(yíng)運維等。
MEC平臺NaaS服務(wù):能夠對5G邊緣網(wǎng)絡(luò )IP地址、5G邊緣網(wǎng)絡(luò )帶寬進(jìn)行分配和管理;支持查詢(xún)UPF所在虛擬機的CPU、內存、運行狀態(tài)等信息;能對邊緣終端信息進(jìn)行查詢(xún)及管理,包括終端手機號、終端IMSI、終端IP地址、終端在線(xiàn)狀態(tài)、上線(xiàn)時(shí)間、在線(xiàn)時(shí)長(cháng)、上下行速率、上下行流量統計等;實(shí)現基于用戶(hù)級的系統賬號/企業(yè)信息管理、終端管理、應用管理。
3.2 5G智能工廠(chǎng)管控平臺
3.2.1底層算法服務(wù)
(1)基礎服務(wù)集成架構
基礎服務(wù)集成框架是一個(gè)支撐系統運行和管理的基礎架構,包括應用管理、開(kāi)放接口、算法倉庫和集群容災等功能。應用管理提供了應用生命周期管理和應用日常運維兩個(gè)方面的支持,包括資源管理、應用部署、服務(wù)治理、彈性伸縮、安全管理、配置管理、監控和日志管理等。開(kāi)放接口分為南向接口和北向接口,用于與前端設備和第三方平臺進(jìn)行接入和對接。算法倉庫用于存儲和管理各種算法模型,以供業(yè)務(wù)應用調用和使用。集群容災要求系統能夠啟用云化集群工作模式,保證在任意節點(diǎn)故障的情況下,其他節點(diǎn)能夠迅速接管其工作,并在故障節點(diǎn)恢復后將工作交還給原有節點(diǎn),以確保系統的高可用性和數據的可靠性和連續性。通過(guò)以上功能的支持,基礎服務(wù)集成框架能夠提供一個(gè)穩定、高效、可靠的運行環(huán)境,為上層業(yè)務(wù)應用提供了良好的支持和保障。
(2)視頻圖像管理服務(wù)
視頻圖像管理服務(wù)提供系統管理、實(shí)時(shí)監控、錄像管理、電視墻管理、智能前端管理和圖片管理等能力,保障了視頻圖像數據的高效管理和安全存儲。同時(shí)它還具備平臺互聯(lián)和開(kāi)放服務(wù)功能,支持與第三方平臺的連接和業(yè)務(wù)集成,這意味著(zhù)用戶(hù)可以將該服務(wù)與其他系統或平臺進(jìn)行無(wú)縫集成,實(shí)現了數據共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。該服務(wù)采用云化集群工作模式,使其具有集群容災能力,確保了系統的可靠性和連續性。
(3)視頻圖像解析與檢索服務(wù)
視頻圖像解析與檢索服務(wù)是智能工廠(chǎng)管控平臺中不可或缺的組成部分。它由多個(gè)服務(wù)組件構成,包括GPU加速分析、軟解碼分析、非結構化數據存儲檢索、結構化數據存儲、數據推送與告警發(fā)布、NoSql服務(wù)、消息中間件服務(wù)、分布式一致性服務(wù)、能力開(kāi)放服務(wù)、負載均衡器服務(wù)和運維管理服務(wù)等。這些服務(wù)支持深度特征提取計算、行為分析、視頻搜索等功能,并提供人臉、人體以圖搜圖特征檢索等能力。
3.2.2巡檢管理系統
巡檢管理系統是一款基于智能終端、語(yǔ)音視頻對講和云計算技術(shù)的專(zhuān)業(yè)巡檢管理服務(wù)。該服務(wù)通過(guò)自定義配置生產(chǎn)設備的巡檢檢查項,自定義配置生產(chǎn)設備的巡檢路徑,制定巡檢計劃,從而實(shí)現對生產(chǎn)設備及物資的全面巡檢和管理。同時(shí),該系統還能夠通過(guò)智能終端實(shí)現與智能工廠(chǎng)管控平臺進(jìn)行語(yǔ)音視頻對講的功能,從而滿(mǎn)足PC客戶(hù)端、手機客戶(hù)端通過(guò)前端攝像頭進(jìn)行語(yǔ)音或視頻溝通的需求。系統能夠監控巡檢任務(wù)進(jìn)度,實(shí)現全流程閉環(huán)管理,并支持日志記錄和數據查詢(xún),能夠對數據流量記錄、電池電量記錄、通話(huà)信息、媒體上傳記錄、模塊運行、系統統計記錄進(jìn)行查詢(xún)。此外,系統還提供實(shí)時(shí)更新并顯示人員當前運行狀態(tài),包括速度、方向、經(jīng)度、緯度、定位時(shí)間等信息。通過(guò)以上功能的支持,巡檢管理系統能夠提高巡檢效率和管理水平,為企業(yè)的生產(chǎn)管理提供了良好的支持和保障。
3.2.3廠(chǎng)區GIS管理平臺
廠(chǎng)區GIS管理平臺是功能強大的地理信息管理系統,它提供了豐富的功能,包括地圖數據元的創(chuàng )建、修改、瀏覽和發(fā)布等操作。這個(gè)系統平臺允許用戶(hù)創(chuàng )建點(diǎn)、線(xiàn)和面三種類(lèi)型的圖層,并且支持自定義符號庫,讓用戶(hù)可以根據需要定制攝像機和報警器的符號。此外,該平臺還提供了地圖瀏覽和量算功能,讓用戶(hù)可以對地圖進(jìn)行放大、縮小和平移等操作,并且可以進(jìn)行距離、面積等測量。
另外,該平臺實(shí)現了物聯(lián)網(wǎng)的集成,將物聯(lián)網(wǎng)監控點(diǎn)的位置信息配置到地圖上,通過(guò)點(diǎn)擊標記點(diǎn)能夠快速調用物聯(lián)網(wǎng)監控數據。平臺還實(shí)現了告警消息的集成,當攝像頭、物聯(lián)網(wǎng)設備或用戶(hù)APP產(chǎn)生告警時(shí),相關(guān)位置信息會(huì )與GIS關(guān)聯(lián),并在地圖上實(shí)時(shí)彈窗展示告警信息。
4 呼鋁電智能工廠(chǎng)控制系統的測試與評價(jià)
上文介紹了呼鋁電智能工廠(chǎng)控制系統的設計與實(shí)現。為了驗證該方案的可行性和有效性,下文對系統進(jìn)行了功能測試與5G專(zhuān)網(wǎng)性能測試,并分析驗證了系統的實(shí)用性和有效性。
4.1 系統功能測試
在智能工廠(chǎng)控制系統實(shí)現后,首先進(jìn)行系統功能測試。測試結果表明系統能夠滿(mǎn)足相關(guān)功能需求。主要的測試示例如表2所示。其中,智能工廠(chǎng)控制系統的主要功能包括視頻監控、巡檢管理、安全告警信息展示等。測試結果顯示,智能工廠(chǎng)控制系統已能夠正常運行并進(jìn)行業(yè)務(wù)處理操作。
4.2 5G專(zhuān)網(wǎng)性能測試
5G專(zhuān)網(wǎng)性能測試結果如表3所示。其中,測試地點(diǎn)為廠(chǎng)區內部的一廠(chǎng)區工作區、二廠(chǎng)區工作區電解車(chē)間,測試指標為PING成功率、PING包平均時(shí)延、單用戶(hù)下行平均速率、上行平均速率、單用戶(hù)下行NR峰值速率、單用戶(hù)上行NR值速率。從測試結果可以看出,5G專(zhuān)網(wǎng)的性能達到智能工廠(chǎng)控制系統的建設要求,符合預期目標。
表2 系統功能測試
表3 5G專(zhuān)網(wǎng)性能指標
5 總結
本文聚焦于智能工廠(chǎng)的研究與應用。當前智能工廠(chǎng)在發(fā)展過(guò)程中仍面臨諸多挑戰,如設備通信速度問(wèn)題和生產(chǎn)智能化水平不夠等,其中又以通信速度問(wèn)題為主要瓶頸。針對這個(gè)問(wèn)題,本文以搭建呼鋁電智能工廠(chǎng)控制系統為例,提出了一種結合5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠(chǎng)控制系統實(shí)現方案,并分析驗證了系統的實(shí)用性和有效性。測試結果表明,該系統在實(shí)際場(chǎng)景中具有良好的應用效果,為智能工廠(chǎng)的相關(guān)研究提供了很好的參考案例。
★基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(62171184)。
作者簡(jiǎn)介:
潘新剛(1984-),男,山西臨汾人,工程師,學(xué)士,現就職于內蒙古大唐國際呼和浩特鋁電有限責任公司,主要研究方向為電氣自動(dòng)化。
胡 劍(1975-),男,山東淄博人,高級工程師,學(xué)士,現就職于內蒙古大唐國際呼和浩特鋁電有限責任公司,主要研究方向為冶金工藝優(yōu)化。
宋天棋(1998-),男,湖北十堰人,碩士,現就職于湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,主要研究方向為模式識別與復雜算法。
雷捷維(1994-),男,廣東臺山人,博士,現就職于湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,研究方向為長(cháng)期時(shí)間序列預測。
參考文獻:
[1] 張泉靈, 洪艷萍. 智能工廠(chǎng)綜述[J]. 自動(dòng)化儀表, 2018 (8) : 1 - 5.
[2] 夏茂森. 流程工業(yè)智能工廠(chǎng)建設技術(shù)的研究[J]. 信息技術(shù)與信息化, 2013 (6) : 46 - 52.
[3] 杜品圣. 智能工廠(chǎng)—德國推進(jìn)工業(yè)4.0戰略的第一步(上) [J]. 自動(dòng)化博覽, 2014 (1) : 22 - 25.
[4] 彭瑜. 智能工廠(chǎng)、數字化工廠(chǎng)及中國制造[J]. 自動(dòng)化博覽, 2015 (1) : 28 - 31.
[5] 李金華. 德國 "工業(yè)4.0" 與 "中國制造2025" 的比較及啟示[J]. 中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報 (社會(huì )科學(xué)版), 2015 (5) : 71 - 79.
[6] W Yan, X Zhang, H. Chen. Occlusion-aware Unsupervised Light Field Depth Estimation based on Muti-Scale GANs[J]. in IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, doi: 10.1109/TCSVT.2024.3359661.
[7] B Chen, J Wan, L Shu, et al. Smart Factory of Industry 4.0: Key Technologies, Application Case, and Challenges[J]. in IEEE Access, vol. 6, pp. 6505-6519, 2018, doi: 10.1109/ACCESS.2017.2783682.
[8] I Tyrin, et al. Multi-agent system "Smart Factory" for real-time workshop management: Results of design & implementation for Izhevsk Axion-Holding Factory[J]. Proceedings of 2012 IEEE 17th International Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA 2012), Krakow, Poland, 2012, pp. 1-4, doi:10.1109/ETFA.2012.6489694.
[9] D Kim, J Cha, S Oh, et al. AnoGAN-based anomaly filtering for intelligent edge device in smart factory [J]. 2021 15th International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication (IMCOM), Seoul, Korea (South), 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/IMCOM51814.2021.9377409.
[10] E Munera, J L Poza-Lujan, J L Posadas-Yagüe, et al. Control kernel in smart factory environments: Smart resources integration[J]. 2015 IEEE International Conference on Cyber Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), Shenyang, China, 2015, pp. 2002-2005, doi: 10.1109/CYBER.2015.7288255.
[11] 趙國鋒, 陳婧, 韓遠兵, 等. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 重慶郵電大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版), 2015 (4) : 441 - 452.
[12] 任萍萍. 5G技術(shù)驅動(dòng)下的智慧圖書(shū)館應用場(chǎng)景與智慧平臺模型構建[J]. 情報理論與實(shí)踐, 2020 (7) : 95 - 102.
[13] 唐俊勝, 徐鋒, 孫成虎. 5G時(shí)代智慧城市建設策略研究[J]. 廣西通信技術(shù), 2018 (3) : 36 - 41.
[14] V Araujo, K Mitra, S Saguna, et al.Performance evaluation of FIWARE: A cloud-based IoT platform for smart cities[J]. J Parallel DistribComput, 2019, 132 : 250 – 261.
[15] C Chang, S N Srirama, R Buyya. Mobile cloud business process management system for the Internet of Things: A survey[J]. Acm Comput Surv, 2017, 49(4): 70.1 – 70.42.
[16] 雍培, 張寧, 慈松, 等. 5G通信基站參與需求響應: 關(guān)鍵技術(shù)與前景展望[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2021 (16) : 5540 - 5551.
[17] Mengqiang XU. Research on business oriented 5G base station energy saving system based on AI deep learning[J]. Telecommunications Science, 2021, 37 (11) : 143 - 151.
摘自《自動(dòng)化博覽》2024年4月刊