下沉 MEC
(2)、园区独立 5G 核心网,与大网隔离。此方案网络的主要架构是园区建立独立专网核心网与运营商公网完全隔离。用户终端要接入通信网络进行业务需要先完成用户鉴权,用户鉴权由终端读取 SIM 卡中的参数(PLMN、IMSI、秘钥等)并与对应的核心网互相鉴权。所以两个隔离的核心网必须使用对应的用户卡才能接入网络,使用服务。
员工用户使用联通配置的公网卡(配置 PLMN1),用户鉴权由运营商公网核心网完成;正常使用公网数据、语音和短信业务。
工业用户都使用宝钢专网配置的专网卡(配置 PLMN2),用户鉴权直接由宝钢专网核心网完成;具备数据业务能力,数据流直接通过宝钢专网与企业内网服务器对接,数据不出园区。

独立 5G 核心网
通过 5G 工业专网的搭建,湛江钢铁实现了与大网物理隔离,确保了 生产数据的安全,同时在国内首创了配置企业级专网自服务自运营平台,进一步释放专网的自服务,自配置,自管控,自规划等运营能力,实现用户对专网的全方位管理。
基于成熟的网络和与合作伙伴共同研发工业级 5G 终端,广东联通与湛江钢铁共同探索 5G 在钢铁行业应用,目前已经规划应用场景约 51 个。其中大型鼓风机在线监测,一级高危检修监测、5G AR 智能巡检等共 5 个工业应用已规模上线。
5G 大型鼓风机在线监测。大型鼓风机作为钢厂作业中重要的设备,其安全稳定运行对炼钢流程有重要作用。风机的运作产生巨大的数据,过去传统 4G 无法做到实时数据传输及在线监测,只能依靠人工每天定时巡检,由于巡检质量的不可控,发生故障的时候排障效率较低。现在,利用 5G 大连接特性实现全厂鼓风机在线检测诊断。
5G 价值:提升故障预警率达 90%,提升运维时效达 50%;
5G 一级高危施工实时监测。大型钢铁厂区有大量的日常户外作业和巡检维修,大部分作业为移动性作业,且作业环境大多为高温,高危,高空等,施工人员的作业安全为安全生产带来极大威胁。传统4G 网络带宽不足以支撑高清实时监控,仅可以作为事故后原因回溯,项目通过针对全厂152 个一级高危作业点,5G 全程在线监控,可实现平台化实时监测,后续将进一步通过集成 AI 行为检测,当施工人员出现违规动作时,将会对后台与施工人员本身发出预警,有效降低安全事故的发生。
5G 价值:将安全事故预警提升30%。
5G AR 智能巡检。钢铁园区日常运维工作量巨大,对现场维护检修人员的专业水平要求高,利用 5G 网络低时延特性,集成高清摄像头与语音通话等功能的 AR 眼镜。实现现场排障人员与后端平台技术专家的在线实时交互巡检。
5G 价值:大大降低现场检修人员的技术要求等级,优化人员生产力,实现园区设备智能巡检,排障成功率提升 65%。
5G 皮带机器人智能巡检。厂区皮带机距离较长,现场环境恶劣,传统人工巡检效率较低,发现问题后无法及时进行故障诊断,通过集成工业级高清摄像头的巡检机器人,利用 5G 网络将巡检影像实时传输到后台,实现精准故障定位。
5G 价值:提升了巡检效率,排障效率提升 60%。
5G 厂区环境粉尘实时监控。厂区炼铁厂烧铁区因生产需要,会排出大量的粉尘,对厂区环境造成一定的影响,针对这一问题,湛江钢铁在烧铁区搭建粉尘检测仪,通过 5G 网络对环境进行实时监测。5G 价值:有效实时控制厂区环境粉尘含量,助力实现绿色生产的严格要求。
八、5G 智慧油田2019 年全国原油产量同比增长 0.8%,近 4 年来首次实现正增长,营业收入增速 1.3% 是 4 年来新低。世界原油价格持续低迷,推行降本增效是各石油公司面对油价下跌的一致选择。当前来看,油气行业面临着以下挑战:

5G 智慧油田行业挑战
胜利油田孤东采油厂前期采用无线网桥、光纤和 4G 三种网络,长期使用过程中遇到多种问题,如光纤部署不方便、4G 传输带宽较小(重点体现在上行速率不够)、无线网桥无线频谱非标、产业链不丰富、综合维护成本高等,通过 5G专网改造,解决了客户多年来遇到的网络维护及成本问题。利用 5G 将远程启停井技术运用至低产低效井间开管理上,在选取的 26 口不同油藏特征的油井中创效 16 口,平均提液日单耗下降 2.23kwh/m3,累计节约电费 15.4 万元。

5G 专网整体解决方案
5G 专网实施方案。油井生产环境如上图所示,无线载荷、压力以及位移传感器通过 RTU 进行汇集,摄像机、DTU 以及电表等设备安装在距离油井旁十余米的立杆上,RTU及摄像机通过双绞线连接 5G DTU,视频图像和传感器数据经过 DTU 接入5G 网络。
通过在 5GC 核心网上做用户策略配置,油井数据通过 5G 基站后转发至东营联通机房的 MEC 上,并不会进入公网用户数据面,通过 MEC 至油田监控中心的专线将数据回传至监控中心平台,而公众用户数据则按默认路径进入公网以及访问互联网数据。
胜利油田孤东采油厂通过“5G MEC 专网”解决方案,解决了无线网桥、光纤、4G 在油井监控画面及生产作业数据回传方面存在的多种问题, E2E 保障带宽、时延、可靠性,以及业务快速上线,达成预期目标。
九、5G 智慧化工园区2020年3月,东营港经济开发区召集山东移动、华为、北京大恒等供应商与区域内应急、环保、消防、安监等部门和部分重点企业,就实现“以现代信息技术为支撑的智慧化工园区建设有效提升化工园区管控水平,为园区安全运行提供有力保障”展开讨论,将 5G、云、AI 等信息技术与各类园区内应用场景相结合,联合确定了 5G 智慧园区解决方案,聚焦 5G 专网、使能平台、应用三大部分 :
5G 专网方面,山东移动东营分公司联合华为在开发区建设 5G 站点 30 多个,目前已实现重点区域的 5G 网络连续覆盖,另外结合开发区对数据安全、业务处理时延的需求,在园区内部署边缘计算(MEC)设备,实现数据就近处理、不出园区。
智慧园区平台目前包括数据交换共享管理平台、视频云、人工智能平台等,支撑数据汇总及与第三方应用打通,并将 5G、云、物联网、AI 等关键技术整合起来。
应用方面,涵盖了化工园区智慧化管理中涉及 5G 应急指挥、5G 智慧环保、5G 智慧安监等多类典型应用场景。
本项目为业界首次将 5G、AI、边缘计算、大数据、物联网等信息技术在化工园区智慧化升级中的综合运用,该项目已入选中国移动集团 5G 龙头示范项目、应急管理部 5G 安全生产试点示范项目。
1、行业挑战
中国是全球化工产业第一大国,山东是国内化工产业第一大省,全省各地市拥有大量化工企业。针对企业安全生产这个最大的痛点问题,山东省正在全力推进化工企业“退城入园”行动,要求各类化工企业尽快完成向全省 85个重点化工园区的搬迁,同时全省还有 120 多个重点监控企业,急需提升园区的信息化、智慧化水平,将园区打造成为化工项目承接的主要载体和新旧动能转换的主战场,进一步提高产业发展集中度和主体安全水平。
在化工园区向智慧化工园区演进的过程中,通信技术的升级换代已经成为关键要素。化工领域是大规模物联网应用典型场景,东营港经济开发区这样规模的化工产业园区未来将部署百万级传感器,用于获取各类生产作业现场的视频及其他类型数据。当前阶段数据回传所使用的通信技术包括光纤、4G、NB-IoT、WiFi、无线网桥、近距离无线等,但均存在着不同的短板。5G 可以实现更加灵活高效的部署,实现对园区道路、卡口、工地、罐区、防潮大堤以及应急等各类场景下宽窄带现场数据的回传,结合边缘计算及下一步的网络切片技术,5G专网较传统技术更加高效、安全、可控,为解决化工园区通信难题带来了更好的选择。
除了通信技术需要升级换代之外,当前行业还长期存在重要痛点,即后端的数据处理主要依赖于人,缺乏 AI 等新一代信息技术赋能。园区希望充分利用 5G 技术的综合优势,探索实现百万级传感器的信号采集,并应用大数据和人工智能技术进行分析预判,全面提升园区的安全与管理效率。
2、解决方案和价值
基于东营港经济开发区智慧园区前期建设成果,通过5G 网络将包括摄像头在内的传感器数据回传至业务处理系统,利用云计算、大数据、AI等信息技术,实现数据的存储、管理、调度、建模、分类、预测和分析。经过智能分析与处理后的数据,可基于智慧园区数据中台数字一体化共享服务群,结合一企一档等基础数据信息,配合指挥中心各业务模块运营的流程机制,在生产安全监管方面对重大危险源进行预警报警、对特种作业进行实时监控,在公共安全方面对危险点进行监控预警,在环保管理方面污染物排放检测和溯源、消防管理方面消防设施监测等业务领域实现数据协同共享。
同时结合三维地理信息 GIS 平台,在地图上更加直观的展示各业务模块的预警报警,及时有效的发现问题并进行有效的处置,通过可视化监控中心,对数据进行分析和发展趋势预测,为政府领导及园区管理者提供可靠的数据参考和辅助决策支撑。
