本報記者 章利軍 通訊員 高瑩茹 楊軍
11月15日，馬鋼集團旗下的飛馬智科公司聯合中國聯通馬鞍山分公司在馬鋼港務原料總廠召開5G工業應用現場會，觀摩1年來雙方圍繞聯合實驗室、數據中心建設、構建冶金工業云等方面的實際運用效果。通過各種信息采集、技術成果鑒定、料場中控實驗室5G技術應用評析，馬鋼主動對接開展5G試點。一年來，通過運用5G網絡高帶寬、低時延、大連接數的優勢，馬鋼解決了多項技術難點，實現了替代原有Wi-Fi、傳輸高清視頻、與有線網絡互備的功能，為無人操作、智慧運維奠定了基礎，也為馬鋼深入實施智慧制造奠定了基礎。
完善設計方案
選準工作目標
馬鋼港務原料總廠是馬鋼上世紀90年代中期配合第一座2500立方米高爐建設的配套項目，地處長江之濱，占地面積約115萬平方米。由于當時設計存在不足，至2018年，現場設備分布較廣且散，現場視頻監控信號及控制信號的傳輸量巨大，加之港務原料總廠現有19臺大型移動機以及6臺橋機都由崗位人員在本機操作，機上各類設備狀態信號、控制信號、視頻監控信號還未實現遠傳，通信、傳輸、指揮、調度手段比較落后。
如何消除工況危險、解放勞動力、改善生產環境、降低制造成本、提升勞動效率、優化生產流程？去年11月15日，馬鋼與中國聯通公司經過協議協商，達成合作共識，并簽訂了戰略合作協議，按照協議要求，雙方立即著手推進項目建設。
為把指揮樞紐系統建設成指揮順暢、調度靈活、信息暢通、數據互通、平臺資源共享的網絡控制中心，雙方擬定了目標：一是中央控制室（集控中心）主要通過多路光纖與現場設備進行通信，實現控制信號、視頻信號以及其他信號的傳輸；二是實現現場各個站點間的通信，需要將光纜敷設到各個信號點末梢；三是考慮一旦部分光纜內部線芯受損而發生故障后，由于無法確定光纜損壞點，將大大增加故障排查難度和排查時間，不利于生產穩定順行的因素，迫切需要建設一套采用不同傳輸介質的通信設施，作為光纜通信以外的備用方案。
圍繞3個切實可行的目標，他們充分考慮5G網絡大帶寬、低時延、大連接數的優勢，在應用場景的選擇上重點考慮在移動設備的控制信號上替代Wi-Fi，克服Wi-Fi容易受干擾、時延不穩定、性能受限等缺點；在網絡路徑復雜、施工量大、維護成本高的場景部署高清攝像；在需要實現遠程操作或無人化操作的場景下，單路網絡不夠可靠，以5G網絡作為與有線網絡互備，確保網絡暢通，避免斷網時設備的失控。
緊貼生產實際
拓寬設計思路
馬鋼港務原料總廠雖然設備分布較廣而散，但都是大型化、現代化設備，無需整體更換。為了實現5G網絡和有線光纖網絡在主用網發生故障時的自動切換，該總廠工程技術人員緊貼生產實際，拓寬設計思路，從現場環境中求解最佳工藝設計方案，使各個信息點的監控視頻、3D點云數據、控制系統信號通過5G網絡向中控室匯聚。
與此同時，他們以已建成的5G網絡為基礎搭建技術平臺，利用匯聚到中控室的各視頻圖像、電氣信號、調度信息，開發網絡應用程序，實現在5G移動終端設備上實時查看移動機、布料車、皮帶等大型設備的工作視頻、運行參數、狀態信息以及調度指令、工藝路徑、生產實績，提高生產、維護效率。
5G網絡的建立和技術平臺的搭建，使該總廠打通了5G應用數據流：現場設備經過運行商主干網輸入馬鋼承載網，接入集控中心設備，通過二層VPN（虛擬專用網絡）建立通信鏈路，突破工控設備沒有網關功能的局限，使數據安全得到保障。
科學有效實施
5G在現場生根開花
將設備操作轉移到中控室，實現了遠程操作；將視頻圖像轉移到中控室，實現了遠程監控；將有線和5G進行匯聚，實現了網絡的冗余備份；使取消A礦槽現場操作崗位成為可能……經過1年來的精心設計和不斷改進，5G技術在馬鋼現場生根開花。這是馬鋼利用5G技術解決實際生產中的痛點——車載攝像頭有線傳輸方式的線纜敷設和Wi-Fi傳輸帶寬受限問題（采用固定攝像頭，只能從整體監控小車和皮帶，無法做到隨小車運動實時監視皮帶運行狀況）；PLC（可編程邏輯控制器）不具備網關功能，無法在異構網中實現通信問題所結出的碩果。
如今，工作人員在該總廠現場外2區域，就可將A礦槽小車定位系統操作畫面和現場視頻監控畫面傳送至中控遠端，具備遠程操作的條件。
除此之外，5G技術在水運區同樣取得了預期的應用效果。港口區域目前通過5G傳輸已可以遠程連接1號橋機PLC，信號穩定，具備將機上報警和故障信號通過5G發送給中控及工程師站條件。這有效避免了橋機操作工在發生電氣或設備故障時不能及時準確地將故障信息傳達給點檢維護人員導致誤判和維護不及時的情況。
混勻區通過5G傳輸完成了5號混勻取料機機上PLC（西門子S7-1500）與中控PLC（西門子S7-400）的數據通信測試，監控畫面也已傳輸到中控。這不僅使現場PLC和中控PLC可以進行雙向遠程通信，并將三維點云數據傳輸到中控室，實現了遠程建模運算，而且使混勻區堆取料機實現無人化操作成為可能。
關注數據安全
拓展未來空間
由于5G通信通過聯通服務器進行傳輸，數據需要發送到廠外區域，因此，后期馬鋼將重點關注數據安全問題。馬鋼將利用邊緣計算能夠就近提供邊緣智能服務的特點，滿足工業在敏捷聯接、實時業務、安全與隱私保護等方面的需求。此外，馬鋼還將在網絡邊界部署MEC（邊緣計算網關），提升數據回傳安全性并縮短網絡傳輸時延。
與此同時，馬鋼還將應用場景控制系統IP地址進行統一規劃，避免IP地址沖突，充分發揮5G設備的連接性能，以減少5G設備的部署數量，降低成本。未來，馬鋼會在5G技術應用方面擁抱更多商機，拓展更大空間。
《中國冶金報》（2019年12月05日 03版三版）
