专题 | 5G 智能车联网系统加速智慧工厂数字化转型的典型应用案例
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方案技术背景介绍
5G通信技术在厂区车联网
应用场景下的技术突破
随着中国5G商用时代到来,5G应用涉及的行业领域和范畴越来越广,其中最典型的行业应用是
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绿车行 (苏州) 物联科技有限公司 01 方案技术背景介绍 5G通信技术在厂区车联网 应用场景下的技术突破 随着中国5G商用时代到来,5G应用涉及的行业领域和范畴越来越广,其中最典型的行业应用是在车联网领域(见图1)。5G车联网到底能让汽车消费者享受到哪些创新业务?预测未来5G车联网将提供组合的业务模式,即基于5GUu信息娱乐服务类业务和全局交通效率类业务+基于LTE-V2X安全出行类业务和局部交通效率类业务+5GNR-V2X自动驾驶类业务。未来5G车联网有两大典型趋势,将赋能自动驾驶,并将融入支付等金融属性,重点将在工业互联网领域发挥巨大作用,尤其在园区厂区等局部环境下的应用会领先实现。 车联网技术加速工业园区 数字化改造速度 根据清华大学汽车工程系提出的车联网的概念,车联网是以车内网、车际网和车云网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车与X(X指车、路、人、互联网等)之间进行无线通信和信息交换的信息物理系统,是能够实现智能交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。车联网的内涵较广,既包含信息互联共享和商业模式创新,又包含汽车产品本身的智能化及汽车智能制造等方面的内容。
图1 5G 通信技术主要应用领域绿车行(苏州)物联科技有限公司(简称绿车行)基于学科交叉和应用场景两个方面对车联网概念重新做了定义(见图2)。车联网是汽车电子、通信工程和软件工程等多专业融合的一门交叉学科,也是物联网技术在交通系统领域的典型应用,是以车内网、车际网和车云网三个网络组成的智能化交通的复杂系统,三网之间按照约定的通信协议和数据交互标准,在车-X(X为车、路、行人及互联网等)之间进行无线通信和信息交换的智能网络,是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络系统。车联网技术系统在5G通信技术的加持下,将会在园区和厂区智能化改造过程中起到巨大的推动作用。
图2 车联网与物联网、大数据、人工智能、机器人之间的关系 使用5G通信技术原理 解决人、车、物互联互通 横向互动的解决方案 绿车行提供的车联网系统产品均开放对外的接口,可以实现RESTful?接口的对接。如果一个架构符合REST原则,就称它为RESTful架构。为了满足各种车队的组合请求和单个车辆的请求,构建了一个完整的车队魔方体系,可以在云端横向联通各种人、车、物的信息(见图3)。（? REST 是 Representational State Transfer 的缩写。）
图3 智能车联网之车队魔方示意图 园区班车、货车、小轿车 叉车、AGV车辆编队运营的案例 通常所说的5G通信技术的三大特征是大带宽、低时延和广连接,但是从5G技术原理上看,5G技术还有两个重大特征才是支撑下一代信息技术的核心支点———虚拟切片化技术和D2D(DevicetoDevice)通信技术。我们可以利用5G技术的短距、高频等技术特性,实现车辆的编队行驶,结合虚拟切片化技术和V2V通信(vehicletovehicleCommunication)的信息直连,实现人、车、物的完美组合和编队调度运营。人、车、物混合编队行驶场景也是园区和厂区应用的典型应用场景(见图4)。
图4 5G 通信技术在智能车联网中的主要应用场景 02 使用 5G 通信技术原理的智能车联网 系统解决厂区班车运营效率问题 针对厂区班车运营管理的集成管理系统 (班车无限) 1) 先进的人车物三码合一设计理念。该项目首次采用了人、车、物三码合一的理念,以车辆信息数字化为基础,并对车辆的数字化信息进行唯一编码,按照数字化的识别方式在云端对车辆信息和人员信息以及物品信息分别进行匹配和绑定,从而达到数据基础的唯一性和关联性,为该系统后续运营打下了坚实的基础(见图5)。
图5 人、 车、 物三码合一的系统架构2)引入了 GID 车载数字基因证书 的 方 法。该 系 统 首 次 引 入 了 车 载 数 字 基 因 的 概 念 ( GlobalIdentification, GID), 通过混合交叉数字编码的方式为每台入库的车辆赋值一个 36 位的数字编码, 确保车辆在信息空间里的唯一性, 方便车辆调度和适配。3) 采用了物联网平台和业务逻辑平台分离的方式支撑业务的灵活部署。该系统独立部署了物联网的平台,并确保物联网平台和业务逻辑平台的彼此独立和相互关联,为企业用户变更业务系统提供便捷和及时性支持(见图6)。
图6 厂区智能车联网系统架构图4) 采用数据分层隔离部署的方式,确保系统中用户的隐私和企业数据的安全。该系统采用了用户认证数据外接的模式,本地不存储用户的隐私数据。本系统中为用户建立了一套联系企业内网的unionID,在系统需要使用该用户信息时到对应的企业内部数据系统接口中调用,调用完成后即刻释放掉。该系统可以确保用户隐私信息的安全,同时确保内部系统的安全(见图7)。
图7 细分用户的班车无限系统 支持该系统的硬件设备 支持该系统的主要硬件设备有:车载媒体娱乐系统设备、车载OBD接入终端、车载人脸识别设备(见图8)。
图8 车载智能硬件设备关系图 03 使用 5G 通信技术原理的智能车联网 系统解决厂区货车调度问题 主要针对厂区内货车与生产系统的 联合调度和对接 该货车停车管理系统采用了一码通的管理方案,极度简化操作流程,充分利用工厂现有的停车道闸和车辆引导标识系统,在一码通数字化以后,统一在云平台进行数据的对接绑定和调度,通过本地部署的私有云平台与生产系统进行对接(见图9)。
图9 货车停车调度逻辑流程图 采用手机定位与车辆定位 组合绑定的方式为货车停车定位 该系统对车辆在系统中的唯一标识进行排队,并用数字广播的方式推送给司机该系统通过RESTful数据接口方式,实现车联网系统与生产调度系统的对接支持该系统的智能硬件设备主要包含:（如图10）所示。
图10 厂区智能车辆管理系统相关硬件设备图 04 使用 5G 通信技术原理的智能车联网 系统解决园区停车场管理难题 厂区停车场管理当前遇到的难题 工业厂区的车辆管理都是围绕生产任务而进行的,停车场需要处理的车辆类型比较复杂,有员工的小轿车,有员工上下班的班车,有运送货物的货车,还有来访客户的各种车辆。随着生活水平的提高,员工自己开私家车上下班的数量剧增,造成厂区内停车管理的难度越来越大,临时停车场的管理和部署变得既紧急又重要。 完整、灵活部署厂区停车场的管理系统 停车无限 绿车行采用了自制的私有混合云结构设备,通过SDWAN的网络架构,打通了局部停车场的管理和云端数据互通的问题,同时还可以独立于公司原有的生产系统网络,不会对生产系统的数据流造成干扰。该系统有以下优点:1) 该系统使用SD-WAN的网络结构实现停车场管理系统的灵活部署。2) 该系统采用宇视VMS180的设备对车辆数据云平台化管控。3) 该系统通过一码通的技术绑定了车辆信息和人员信息,实现信息空间的数据流匹配。 该系统涉及的硬件设备 本系统涉及的主要硬件设备有:人脸识别设备、道闸管理设备、地磁设备、SD-WAN路由器、本地服务器集群设备等(见图11)。
图11 厂区智能车联网系统网络架构图 05 基于 5G 通信技术的智能车联网平台 加速工厂数字化转型 帮助石油冶炼工厂提高装车效率 绿车行提供的智能车联网平台帮助某危化品厂区进行有序的管理(见图12)。
图12 厂区生产车辆排队呼叫系统 绿车行班车无限解决方案提高了 员工乘坐班车准点率和 班车使用效率 班车运营管理系统使某工厂的班车运营效率大幅提高,班车的运营成本下降了将近30%,开启了工厂班车数字化转型的新篇章(见图13)。
图13 班车运营管理系统后台 绿车行停车无限解决方案提高了 停车场的使用效率及员工和 客户的满意度 公司通过厂区停车场的合理分区,采用大数据和人工智能的算法,演算出最优的规划路径,不仅满足了公司货车进出过程中对人员和货物核验的时效要求,同时也满足了员工私家车停车规范化和实时调度的问题(见图14)。
图14 优化厂区车辆出入线路的停车管理系统后台 绿车行货车无限解决方案提高了 厂区局部物流的效率 并改善了作业环境 绿车行采用了货车与人智能绑定的一码通技术,在货车进场前进行预约和排队,提高了厂区码头的周转效率,也简化了货车驾驶员进出厂区的各种检查手续(见图15)。
图15 优化货车管理后的厂区装卸货平台 06 结论 1) 综合上所述,5G通信技术在园区和厂区的局部环境下,结合车联网和大数据的技术,对工业制造的效能提高和人机环境的舒适度改善具有巨大的意义。5G智能车联网系统在厂区内通过与工业互联网的对接和融合,将会极大地加速我国工业科技化水平的提高,促进智慧工厂的转型升级,更快地帮助企业实现更高智能化水平的工业4.0标准要求。 2) 当前绿车行已经与多家世界500强企业签订了合作协议,也有些大型国有企业对绿车行的产品和解决方案感兴趣。绿车行一直奉行“仰之弥高,钻之弥坚”的科研精神5g 车联网,与国内多所大学进行技术合作,并签订有5G智能车联网实训基地的协议。绿车行下一步将会更加专注5G智能车联网技术在园区或厂区等局部场景下的人、车、物的数据互联互通和编队出行的领域,协助制造企业实现工业互联网的转型升级,也欢迎有识之士一起加盟。 3) 另外,绿车行作为5G智能车联网技术领域的领军企业,2021年3月在苏州成立了We绿车联盟,旨在推动5G通信等新技术在企业和生活中的广泛应用。“We绿车联盟”简称“We车联盟”,是一个开放的互动组织,协助伙伴们推行技术创新、应用创新、产品创新等方面的共创场景,推动5G通信、人工智能和车联网在行业和生活中的应用和普及。“让科技融入生活,让生活更富乐趣”是联盟的核心主旨,欢迎各位同行加入! END
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