5G專網(wǎng)在中國(guó)海油海南公司的應(yīng)用

方良君

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)海南有限公司，海南?？?570100）

0.引言

作為通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，5G將成為全面構(gòu)筑企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)打造企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有重大意義[1]。5G網(wǎng)絡(luò)可以滿足工業(yè)生產(chǎn)與控制對(duì)于高寬帶、低延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)需求；與此同時(shí)，在工廠內(nèi)部署邊緣計(jì)算、讓5G網(wǎng)絡(luò)與云、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等核心能力，以及企業(yè)生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)管理等系統(tǒng)相結(jié)合，能有效提升系統(tǒng)處理能力和安全性[2-3]。

5G提供的全新網(wǎng)絡(luò)能力將滿足并驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展[4-5]。（1）業(yè)務(wù)多樣性。5G時(shí)代的主要業(yè)務(wù)需求劃分為三類：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景（eMBB），聚焦對(duì)帶寬有極高要求的業(yè)務(wù)，提供每秒Gbit級(jí)的高傳輸速率；低時(shí)延、高可靠場(chǎng)景（uRLLC），聚焦輔助駕駛/自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程手術(shù)、無人機(jī)控制等對(duì)時(shí)延極其敏感的業(yè)務(wù)，提供 <1ms的極低時(shí)延；低功耗大連接場(chǎng)景（mMTC），覆蓋智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、抄表業(yè)務(wù)等具有高連接密度的場(chǎng)景，提供每平方公里百萬連接，助力物聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展[6]。這三類場(chǎng)景需要完全不同類型的網(wǎng)絡(luò)特性和性能要求，如移動(dòng)性、安全、策略、時(shí)延、可靠性等。這些多樣的需求難以用一套網(wǎng)絡(luò)解決，而為每一類業(yè)務(wù)部署一種網(wǎng)絡(luò)，即類似專網(wǎng)的方法是不高效的。因此需要一種更靈活、面向未來（future-proof）的解決方案。（2）快速部署能力。傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)新增一個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能的周期往往需要10～18個(gè)月，這很難滿足面向垂直行業(yè)時(shí)的業(yè)務(wù)快速部署的需求。（3）資源復(fù)用和安全隔離[7-8]。各垂直行業(yè)客戶將會(huì)以租戶的形式來使用5G網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)將基于一套共享的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，來給多租戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。因而，為租戶提供服務(wù)的邏輯網(wǎng)絡(luò)之間需要實(shí)現(xiàn)安全隔離。這一點(diǎn)，對(duì)垂直行業(yè)至關(guān)重要，一方面是從安全性角度，租戶之間的數(shù)據(jù)信息能有效隔離；另一方面從可靠性的角度，有效控制網(wǎng)絡(luò)故障影響的范圍。（4）自動(dòng)化。5G網(wǎng)絡(luò)面向多樣化的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度和規(guī)模難以依賴人工的網(wǎng)絡(luò)管理方法，需要引入自主管理技術(shù)以實(shí)現(xiàn)有效和動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)管理，如自診斷、自治愈、自配置、自優(yōu)化、自安裝、即插即用等。隨著網(wǎng)絡(luò)管理自主化的進(jìn)一步深入，人工智能技術(shù)可能會(huì)被更廣泛的應(yīng)用。未來的網(wǎng)絡(luò)切片管理要支持跨層、跨域的管理和協(xié)同[9]。

中國(guó)海油在“十四五”規(guī)劃工作要求與思路中，提到了一個(gè)目標(biāo)、五個(gè)戰(zhàn)略、三個(gè)作用、四個(gè)跨越的“1534”發(fā)展思路，其中四個(gè)跨越包括“要變革發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化跨越。中國(guó)海油要提升海上平臺(tái)、陸地終端、廠區(qū)的智能化建設(shè)水平，需要有大量的專業(yè)傳感數(shù)據(jù)、工控生產(chǎn)、辦公數(shù)據(jù)傳輸，這些數(shù)據(jù)對(duì)傳輸帶寬、延時(shí)等方面都有很高要求。結(jié)合目前通訊的發(fā)展?fàn)顩r，大帶寬、低時(shí)延的5G通信能很好地滿足中國(guó)海油的需求，5G與海上平臺(tái)業(yè)務(wù)融合之后，可以全面助力中國(guó)海油向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

本項(xiàng)目結(jié)合中國(guó)海油上、下游業(yè)務(wù)的需求，在海上平臺(tái)、陸地終端、石化廠區(qū)進(jìn)行5G專網(wǎng)建設(shè)，并結(jié)合各裝置的實(shí)際智能化應(yīng)用需求，部署5G智能化應(yīng)用，提升中國(guó)海油的智能化水平，形成海上平臺(tái)5G建設(shè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為中國(guó)海油海上平臺(tái)的智能化轉(zhuǎn)型提供技術(shù)儲(chǔ)備。

1.面向石化企業(yè)5G專網(wǎng)建設(shè)方案

1.1 平臺(tái)架構(gòu)

智慧海域平臺(tái)架構(gòu)，自下而上分別為業(yè)務(wù)層、邊緣層、感知控制層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和展示層，單層級(jí)功能描述如圖1所示。

圖1 智慧海域平臺(tái)架構(gòu)圖

1.1.1 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層包含著工藝、裝備、安全、物流、倉(cāng)儲(chǔ)、銷售。工藝流程分為工藝設(shè)計(jì)經(jīng)審核后進(jìn)行工藝計(jì)劃，工藝計(jì)劃審核完成才能工藝作業(yè)，在工藝作業(yè)中進(jìn)行任務(wù)下發(fā)，流程為工藝材料預(yù)備、工藝作業(yè)通知、工業(yè)作業(yè)驗(yàn)收、工藝作業(yè)總結(jié)、工藝完善、安全確認(rèn)移交。裝備為工作人員的配置，人員定位設(shè)備配置、領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)到分站配置、人員報(bào)警配置，配置經(jīng)過平臺(tái)作業(yè)人員管理系統(tǒng)便可進(jìn)行查詢，又分為四大模塊，平臺(tái)人員數(shù)量統(tǒng)計(jì)、領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)到分站情況統(tǒng)計(jì)、人員告警查詢、單一人員軌跡回放。平臺(tái)安全監(jiān)控分為四大部分，分別為數(shù)據(jù)配置、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警督辦、申請(qǐng)豁免。數(shù)據(jù)配置細(xì)分為傳感器接入、配置越限告警配置、組合告警配置、告警原因配置。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)分為傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表查詢、越限告警彈框、組合告警彈框、傳感器歷史曲線查詢。報(bào)警督辦細(xì)分為報(bào)警事件對(duì)上級(jí)進(jìn)行匯報(bào)。申請(qǐng)豁免細(xì)分為提前報(bào)備傳感器異常。接入平臺(tái)安全環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器狀態(tài)，提供實(shí)時(shí)報(bào)警、預(yù)警提醒，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合查詢，形成曲線分析和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。報(bào)警督辦流程可以及時(shí)反饋平臺(tái)報(bào)警異常信息，加快問題的定位及處理速度。申請(qǐng)票制度規(guī)范地避免因檢修等原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)越限、信號(hào)誤報(bào)的現(xiàn)象。除此之外，安全還有平臺(tái)應(yīng)急救援管理，應(yīng)急救援計(jì)劃下放得出應(yīng)急救援預(yù)案，又分為應(yīng)急機(jī)構(gòu)、應(yīng)急GIS圖、應(yīng)急資源，而應(yīng)急資源再次細(xì)分為專家隊(duì)伍、物料設(shè)備。應(yīng)急救援通過配置GIS動(dòng)圖可直觀觀察到救援路線，對(duì)預(yù)案信息、救援資源信息、演練信息進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)應(yīng)急事件的全生命周期的管理。物流、倉(cāng)儲(chǔ)、銷售與5G專網(wǎng)相結(jié)合，可推動(dòng)現(xiàn)代物流的發(fā)展，促進(jìn)從傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化生產(chǎn)管理跨越。

1.1.2 邊緣層和感知控制層

設(shè)備感知層包含工地內(nèi)智能化改造所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，通過傳感器實(shí)時(shí)采工地現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并通過5G、4G、2G、NB、WiFi、有線等網(wǎng)絡(luò)接入方式，通過軟件通訊協(xié)議和物理通訊接口將數(shù)據(jù)傳輸至云端數(shù)據(jù)中臺(tái)，同時(shí)可以向物聯(lián)感知層各智能化子系統(tǒng)和智能設(shè)備下達(dá)控制命令。

1.1.3 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層包含底層感知設(shè)備快速接入智慧海域平臺(tái)所需的5G、4G、NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)資源；物聯(lián)卡接入平臺(tái)提供感知設(shè)備物聯(lián)卡接入、流量充值、費(fèi)用管控、短信服務(wù)等基礎(chǔ)能力；智慧工地部署所需云計(jì)算資源，包括軟件包部署、資源調(diào)用、負(fù)載均衡等能力確保平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1.4 平臺(tái)層

數(shù)據(jù)資源層包含存儲(chǔ)工地內(nèi)所有應(yīng)用業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)湖、數(shù)據(jù)處理的大數(shù)據(jù)平臺(tái)、打通業(yè)務(wù)系統(tǒng)的引擎平臺(tái)。

1.1.5 展示業(yè)務(wù)層

展示層是基于業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)資源向客戶提供話語(yǔ)管理、管控的獨(dú)立業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，包含視頻監(jiān)控、機(jī)器人控制、應(yīng)急巡檢、大屏展示等需要的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

1.2 5G專網(wǎng)建設(shè)方案

項(xiàng)目整體采用5G 2.6GHz對(duì)整體海域和陸地接收站進(jìn)行覆蓋，新增MEC下沉至對(duì)應(yīng)海域作業(yè)平臺(tái)和陸地戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)5G數(shù)據(jù)在4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)的媒體面業(yè)務(wù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)等功能。終端數(shù)據(jù)通過專屬5G卡，走專網(wǎng)流量；普通用戶及訪客通過公眾5G卡，走公網(wǎng)流量，通過移動(dòng)大網(wǎng)訪問Internet服務(wù)。下一步，計(jì)劃將采用700MHz組合的方式擴(kuò)大覆蓋面積，并考慮將5G專網(wǎng)覆蓋半徑擴(kuò)展至東方海域、陵水海域、三亞海域、樂東海域、澄邁接收站等海南全省范圍，同步將陸地和海域MEC打通，實(shí)現(xiàn)全省一卡漫游，打造海陸一體化專網(wǎng)，項(xiàng)目整體建設(shè)方案模型如圖2所示。

圖2 建設(shè)方案模型

1.2.1 中國(guó)海油東方終端5G專網(wǎng)建設(shè)

中國(guó)海油東方終端5G專網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目是由中國(guó)海油集團(tuán)公司科信部主導(dǎo)、海南移動(dòng)承接建設(shè)的中國(guó)海油第一個(gè)5G專網(wǎng)系統(tǒng)，該項(xiàng)目重點(diǎn)就是采用5G+MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）方案，將網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算能力下沉到用戶身邊，通過MEC對(duì)接企業(yè)IT數(shù)據(jù)庫(kù)或?qū)?G智慧監(jiān)測(cè)公共服務(wù)企業(yè)側(cè)平臺(tái)搭載在MEC平臺(tái)上，減少網(wǎng)絡(luò)鏈路的迂回和擁堵現(xiàn)象，縮短傳輸路徑，能夠有效提升傳輸帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和保證數(shù)據(jù)安全，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)數(shù)據(jù)不出廠。其終端網(wǎng)絡(luò)模型如圖3所示。

圖3 中國(guó)海油東方終端網(wǎng)絡(luò)圖

在東方終端建設(shè)基站及室內(nèi)外設(shè)備安裝如圖4和圖5所示。

圖4 東方中海油基站1衛(wèi)星圖

圖5 室內(nèi)外設(shè)備安裝圖

東方終端5G建設(shè)完成后，在廠區(qū)內(nèi)各個(gè)位置運(yùn)用蜂窩移動(dòng)網(wǎng)專用軟件測(cè)試，測(cè)得與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相關(guān)的性能指標(biāo)如表1所示。

表1 蜂窩行動(dòng)網(wǎng)性能指標(biāo)

1.2.2 中國(guó)海油文昌9-2/9-3平臺(tái)5G建設(shè)

中國(guó)海油文昌9-2/9-3平臺(tái)是第一個(gè)建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的海上平臺(tái)，該項(xiàng)目通過部署5G無線網(wǎng)絡(luò)，以其為基礎(chǔ)承載融合通信、智能巡檢業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)固定電話、集群對(duì)講、音頻廣播、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的融合通信及多媒體調(diào)度，實(shí)現(xiàn)海上平臺(tái)巡檢的自動(dòng)化、智能化，提高海上平臺(tái)生產(chǎn)管理信息化水平，總體達(dá)到提質(zhì)、降本、增效的建設(shè)目標(biāo)。其技術(shù)架構(gòu)如圖6所示。

圖6 中海油文昌9-2/9-3平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

目前，文昌9-2/9-3平臺(tái)的5G覆蓋已經(jīng)完成第一期項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了生活區(qū)二樓和組塊底層甲板的覆蓋，在功能上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)網(wǎng)前端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及傳輸以及無線融合通信的承載。圖7是室內(nèi)天線布局圖。本次海上平臺(tái)5G項(xiàng)目，在文昌作業(yè)公司9-2/9-3平臺(tái)部署5G核心網(wǎng)一套、BBU一臺(tái)、RRU兩臺(tái)，對(duì)平臺(tái)生活區(qū)二樓及生產(chǎn)區(qū)底層甲板進(jìn)行無線覆蓋。海上平臺(tái)的天線布局如圖8所示。

圖7 室內(nèi)覆蓋天線

圖8 海上平臺(tái)覆蓋天線

1.2.3 海洋石油富島公司5G建設(shè)

作為中國(guó)海油下游企業(yè)，海洋石油富島有限公司（簡(jiǎn)稱“富島公司”）位于東方市工業(yè)園區(qū)，以崖13-1、東方1-1、樂東氣田天然氣等中國(guó)海油南海海上油氣資源為依托，生產(chǎn)大顆粒尿素、甲醇及下游產(chǎn)品。富島公司為開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)智能工廠建設(shè)，在廠區(qū)部署5G專網(wǎng)，讓5G網(wǎng)絡(luò)與云、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等核心能力、企業(yè)生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)管理等系統(tǒng)相結(jié)合，推進(jìn)信息技術(shù)與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)深度融合。

富島公司5G專網(wǎng)建設(shè)在廠區(qū)布置的天線及方位如圖9所示。

圖9 富島公司5G專網(wǎng)廠區(qū)天線方位圖

2.5G專網(wǎng)對(duì)石化行業(yè)的賦能效果

中國(guó)海油在上游的海上平臺(tái)、陸地終端及下游的石化廠區(qū)都部署了5G專網(wǎng)，各裝置希望利用5G的高帶寬、低延時(shí)、大容量特性，建設(shè)一張與生產(chǎn)辦公融合的通訊網(wǎng)絡(luò)，提升智能化建設(shè)，加快海油的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。目前，各裝置的5G應(yīng)用主要有以下建設(shè)內(nèi)容。

2.1 5G+智能化機(jī)器人巡檢

智能化機(jī)器人巡檢是東方終端5G專網(wǎng)的智能化應(yīng)用，該項(xiàng)目通過搭建一體化平臺(tái)，統(tǒng)籌融合智能巡檢機(jī)器人、室外5G智能防爆攝像頭、室內(nèi)5G智能攝像頭、掃描式可燃?xì)怏w遙測(cè)探頭、單點(diǎn)紅外測(cè)溫、溫濕度儀6大系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 智能化機(jī)器人巡檢系統(tǒng)拓?fù)鋱D

防爆巡檢機(jī)器人整合機(jī)器人技術(shù)、非接觸檢測(cè)技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、復(fù)合導(dǎo)航定位技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)場(chǎng)站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控，有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低人工巡檢運(yùn)維成本，提高正常巡檢作業(yè)和管理的自動(dòng)化和智能化水平，為智能廠區(qū)建設(shè)提供創(chuàng)新型的技術(shù)檢測(cè)手段和全方位的安全保障。

在東方終端裝置現(xiàn)場(chǎng)，智能巡檢機(jī)器人對(duì)機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，包括泵體各部位溫度、異常聲音、泄露等；可對(duì)地面各壓力、溫度等儀表進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和告警、閥門開度檢測(cè)、液位檢測(cè)、管路泄露檢測(cè)等。通過代替巡檢人員進(jìn)行巡視檢查，保證設(shè)備的安全運(yùn)行和人員的安全。

在路線中進(jìn)行智能巡檢的工作如表2所示。

表2 智能巡檢任務(wù)

2.2 5G+融合通信

文昌9-2/9-3平臺(tái)5G建設(shè)，是第一個(gè)5G+海上智能平臺(tái)試點(diǎn)項(xiàng)目，利用新一代無線通信技術(shù)，建立覆蓋海上平臺(tái)的5G專網(wǎng)，并在此基礎(chǔ)上開展信息化、智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用，提高海上平臺(tái)生產(chǎn)管理信息化水平，達(dá)到降本提質(zhì)增效的建設(shè)目標(biāo)。高寬帶、低延時(shí)，5G強(qiáng)大的通信能力，將“離線智慧”提升為“在線智能”，靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)海上平臺(tái)“實(shí)時(shí)智能與在線協(xié)作”，5G+海上智能平臺(tái)最終將建設(shè)成具有全面感知、自動(dòng)操控、預(yù)測(cè)趨勢(shì)、優(yōu)化決策能力的智能油氣田。

本系統(tǒng)主要針對(duì)海上平臺(tái)現(xiàn)有通信系統(tǒng)多種多樣、無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的問題，打破各系統(tǒng)之間壁壘，實(shí)現(xiàn)融合通信調(diào)度功能。系統(tǒng)針對(duì)廣播系統(tǒng)、程控電話系統(tǒng)、CCTV電視監(jiān)控系統(tǒng)以及UHF超高頻對(duì)講系統(tǒng)進(jìn)行融合，除具有基本的調(diào)度功能外，還具有音視頻錄制、動(dòng)態(tài)群組管理、分組協(xié)同調(diào)度、多媒體融合調(diào)度、集群對(duì)講等功能。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖11 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.3 5G+智能巡檢+移動(dòng)審批

智能巡檢系統(tǒng)通過5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋下的智能終端設(shè)備來改善以往人工巡檢、手抄記錄的模式，解決獲取數(shù)據(jù)速度較慢、時(shí)效性較差、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不易保證、假巡檢、缺檢、漏檢或者巡而不檢、走馬觀花等問題。各類巡檢數(shù)據(jù)傳輸回中控室后，智能巡檢系統(tǒng)可自動(dòng)生成巡檢記錄表，避免以往手工填報(bào)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、填報(bào)錯(cuò)誤等問題。

開發(fā)移動(dòng)審批App軟件，與裝備信息管理系統(tǒng)MAXIMO互聯(lián)互通，將各類審批工作推送到移動(dòng)終端進(jìn)行處理，解放海上平臺(tái)管理人員，將更多的精力投入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，其App操作界面如圖12所示。

圖12 App操作界面

2.4 5G+智能高清監(jiān)控

通過5G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合邊緣計(jì)算、視頻監(jiān)控、深度學(xué)習(xí)等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域及重要區(qū)域常規(guī)和應(yīng)急監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)重要資產(chǎn)實(shí)時(shí)定位，人員車輛等綜合管理。在此基礎(chǔ)上，將對(duì)泄露、火災(zāi)、不戴安全帽等隱患和違規(guī)場(chǎng)景建設(shè)認(rèn)知模型、對(duì)隱患、違規(guī)行為智能自動(dòng)預(yù)警，并可視化展示。

利用5G高帶寬特性，在廠區(qū)部署高清監(jiān)控?cái)z像頭，利用AI算法識(shí)別進(jìn)行儀表數(shù)據(jù)、開關(guān)數(shù)據(jù)、液位計(jì)、LED數(shù)字、煙霧明火識(shí)別等，擴(kuò)展傳統(tǒng)監(jiān)控功能，提升監(jiān)控報(bào)警的主動(dòng)性，保障廠區(qū)監(jiān)控安全。使用場(chǎng)景如圖13所示。

圖13 5G智能高清監(jiān)控區(qū)域

2.5 5G+AR

通過5G+AR技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員可方便高效與后端遠(yuǎn)程的專家實(shí)施的雙向音視頻進(jìn)行交流，采集現(xiàn)場(chǎng)圖像和數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，后端遠(yuǎn)程的專家可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，用于現(xiàn)場(chǎng)操作指引、設(shè)備檢維修指引、快速排除故障，提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率。

AR輔助應(yīng)用系統(tǒng)通過新技術(shù)應(yīng)用，改善海上平臺(tái)人員工作體驗(yàn)，提高工作及學(xué)習(xí)效率，為打造智能平臺(tái)提供支持。通過智能眼鏡設(shè)備，結(jié)合AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)以下輔助巡檢功能。

（1）工作任務(wù)調(diào)度。通過自動(dòng)及手工等方式，從生產(chǎn)管理系統(tǒng)獲取巡視計(jì)劃任務(wù)及具體的操作任務(wù)內(nèi)容信息，并將標(biāo)準(zhǔn)化巡視作業(yè)指導(dǎo)書同步到管理平臺(tái)，按巡視作業(yè)指導(dǎo)書中的巡視對(duì)象、地址及內(nèi)容或操作內(nèi)容規(guī)劃任務(wù)路徑。巡視人員通過智能眼鏡接收?qǐng)?zhí)行任務(wù)。系統(tǒng)自動(dòng)記錄人員信息、起止時(shí)間、巡視、操作內(nèi)容反饋等。

（2）工作任務(wù)執(zhí)行。平臺(tái)基于穿戴智能眼鏡，并根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行高效巡檢作業(yè)；智能眼鏡通過語(yǔ)音交互等方式隨時(shí)進(jìn)行巡檢，如拍照、AR掃描、遠(yuǎn)程協(xié)助、單兵記錄、數(shù)據(jù)采集等，提高工作效率。

（3）工單接收。巡檢人員通過平臺(tái)獲取工單信息，并通過智能眼鏡同步數(shù)據(jù)信息將平臺(tái)文字、圖片或視頻的模型數(shù)據(jù)與智能眼鏡現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別的設(shè)備巡檢對(duì)象進(jìn)行無縫貼合。然后由智能眼鏡識(shí)別到指定的對(duì)象，同時(shí)識(shí)別到與該設(shè)備相對(duì)應(yīng)的各種物理參數(shù)，智能眼鏡將所采集的所有物理參數(shù)根據(jù)判定模型進(jìn)行判定，確定巡檢設(shè)備的工況。

（4）巡檢智能路徑規(guī)劃及導(dǎo)航。智能眼鏡設(shè)備自動(dòng)定位運(yùn)維人員的當(dāng)前位置，基于同步定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備巡視或操作路徑規(guī)劃，使得運(yùn)維人員精準(zhǔn)了解巡視或操作路線，并實(shí)時(shí)記錄人員位置及所經(jīng)過的各個(gè)巡視操作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維人員的位置可知、可查、可考，通過系統(tǒng)推送的巡檢任務(wù)智能規(guī)劃路徑及實(shí)時(shí)導(dǎo)航，如遇巡視操作路徑偏離系統(tǒng)規(guī)劃的路徑，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警提示運(yùn)維人員路徑偏移。

（5）巡檢內(nèi)容執(zhí)行。運(yùn)維人員可根據(jù)任務(wù)工單以標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，利用成熟的人工智能技術(shù)完成巡視操作任務(wù)，運(yùn)維人員通過佩戴智能眼鏡進(jìn)行作業(yè)，智能眼鏡作為數(shù)據(jù)接收傳送的計(jì)算單元及紐帶，實(shí)時(shí)接收、計(jì)算、傳送各類巡視操作數(shù)據(jù)，如時(shí)間、位置、巡視操作內(nèi)容、各類記錄、音視頻、照片等信息至云端AR智能巡檢系統(tǒng)，并同步到相關(guān)的管控系統(tǒng)。

（6）巡檢路徑歸檔。通過智能穿戴設(shè)備會(huì)詳細(xì)記錄自身所行進(jìn)的軌跡，將數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)服務(wù)，在無移動(dòng)信號(hào)的區(qū)域，終端將軌跡信息記錄在本機(jī)，當(dāng)再次進(jìn)入有信號(hào)的區(qū)域時(shí)，會(huì)繼續(xù)完成行動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的發(fā)送，保證軌跡數(shù)據(jù)的完整性?？稍谌S場(chǎng)景中顯示巡視軌跡和缺陷隱患記錄。

（7）可視化報(bào)表統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)報(bào)表具有個(gè)人巡檢統(tǒng)計(jì)管理、巡檢決策管理及巡檢排名等功能，幫助員工了解月巡檢總體情況，也為領(lǐng)導(dǎo)巡檢決策及巡檢工作考核提供及時(shí)數(shù)據(jù)支撐，并可將部分KPI數(shù)據(jù)同步到對(duì)應(yīng)的運(yùn)維管控平臺(tái)。

（8）應(yīng)急指揮遠(yuǎn)程決策。利用AR遠(yuǎn)程回傳視頻、語(yǔ)音功能，可通過前端移動(dòng)式AR畫面進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻回傳，為后端應(yīng)急指揮中心提供決策判斷依據(jù)，提升海上平臺(tái)應(yīng)急演練水平。圖14是運(yùn)維人員的作業(yè)演示圖。

圖14 運(yùn)維人員作業(yè)演示

2.6 生產(chǎn)安全應(yīng)急管理

采用5G結(jié)合移動(dòng)視頻監(jiān)控、人員定位、防爆手持設(shè)備、無人機(jī)等技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)裝備、生產(chǎn)狀況、人員、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)、應(yīng)急資源、高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、監(jiān)控等數(shù)據(jù)即時(shí)傳遞到應(yīng)急中心，應(yīng)急中心與地方、總部可進(jìn)行聯(lián)席指揮，并與移動(dòng)消防指揮車共享通訊及數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)上下聯(lián)動(dòng)集控一體化應(yīng)急指揮。海油富島應(yīng)急指揮系統(tǒng)操作界面如圖15所示。

圖15 海油富島應(yīng)急指揮系統(tǒng)操作界面

現(xiàn)場(chǎng)高風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)作業(yè)許可，通過5G+防爆手持終端規(guī)范高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管控，消除人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)所導(dǎo)致的安全隱患，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)全程留痕、票證流程化、智能監(jiān)督作業(yè)管理等，提升現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平。應(yīng)急指揮平臺(tái)建設(shè)實(shí)現(xiàn)的功能：

（1）構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)管控和應(yīng)急指揮體系，包括安全培訓(xùn)、風(fēng)險(xiǎn)控制措施、隱患排查治理、重大危險(xiǎn)源分級(jí)、危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存地點(diǎn)標(biāo)識(shí)、應(yīng)急預(yù)案與演練等功能。

（2）建立安全生產(chǎn)預(yù)警模型。依據(jù)國(guó)內(nèi)外的有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和一些成功的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有的模型進(jìn)行篩選和性能分析，確定了數(shù)學(xué)模型。事故模型和數(shù)學(xué)模型構(gòu)成了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，完成泄漏、火災(zāi)、爆炸、中毒的災(zāi)害事故的破壞能級(jí)以及對(duì)周圍環(huán)境的影響估計(jì)。

（3）風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與防控功能，將完善后的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警分析模型分析出的企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判結(jié)果按極高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別、高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別、較高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別、一般風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行展示。

（4）應(yīng)急演練和指揮功能，系統(tǒng)要能夠根據(jù)險(xiǎn)情自動(dòng)分析出當(dāng)前最佳行動(dòng)預(yù)案，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)顯示預(yù)案詳細(xì)解釋及實(shí)施前的分析報(bào)告，值班員根據(jù)每個(gè)行動(dòng)預(yù)案啟動(dòng)結(jié)果，判斷是否啟動(dòng)下一條預(yù)案，直到事件結(jié)束。

（5）環(huán)境實(shí)時(shí)展現(xiàn)需求：通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)視頻情況和人員情況。應(yīng)急物資與資源情況、現(xiàn)場(chǎng)氣象等各類情況展現(xiàn)，為現(xiàn)場(chǎng)提供可靠的決策支持。

（6）決策與歷史事件聯(lián)動(dòng)：建立動(dòng)態(tài)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，將現(xiàn)場(chǎng)決策與歷史出現(xiàn)的事件聯(lián)動(dòng)，為現(xiàn)場(chǎng)決策提供最可靠、無法取代的依據(jù)展示。

（7）可視化平臺(tái)建設(shè)：建立滿足應(yīng)急指揮所需要的一體式可視化平臺(tái)，滿足日常調(diào)度、應(yīng)急指揮所需要數(shù)據(jù)支撐，保障公司方式的應(yīng)急指揮調(diào)度。

2.7 5G+大數(shù)據(jù)工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通過5G完善大規(guī)模數(shù)據(jù)采集，整合富島公司生產(chǎn)裝置及各主要生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息集成、信息共享、知識(shí)共享、技術(shù)共享；在大數(shù)據(jù)工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中嵌入自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)自適應(yīng)PCA/PLS算法模型，形成具有生產(chǎn)過程監(jiān)測(cè)、診斷和大規(guī)模數(shù)據(jù)運(yùn)算處理功能的綜合性數(shù)據(jù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)圖如圖16所示。

圖16 技術(shù)架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)源：大數(shù)據(jù)工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要來源于生產(chǎn)系統(tǒng)及各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并通過5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集獲取。

元數(shù)據(jù)采集：通過采集適配器進(jìn)行自動(dòng)化的、批量化的元數(shù)據(jù)采集，將分析型應(yīng)用所涉及的端對(duì)端的元數(shù)據(jù)裝載到元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，并協(xié)調(diào)各應(yīng)用的業(yè)務(wù)用戶和數(shù)據(jù)專員進(jìn)行元數(shù)據(jù)分布和流向的核查與驗(yàn)證。

數(shù)據(jù)集成：針對(duì)現(xiàn)有不同系統(tǒng)，不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)展現(xiàn)工具，定制化開發(fā)采集適配器，使之能夠采集各種類型的數(shù)據(jù)，包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等，能夠支持未來3～5年所有的數(shù)據(jù)類型。

大數(shù)據(jù)分析：在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上嵌入生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)分析等模型，通過模型的自適應(yīng)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置運(yùn)行狀況的準(zhǔn)確掌握，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常情況，預(yù)測(cè)出工藝和設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)等。

3.結(jié)語(yǔ)

5G數(shù)字工廠的發(fā)展深化，會(huì)對(duì)后續(xù)行業(yè)發(fā)展起到深刻影響。首先，5G會(huì)讓測(cè)繪、遠(yuǎn)程溝通等工作效率更高，石油化工倉(cāng)儲(chǔ)及物流會(huì)改觀，畢竟5G落地，車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)。其次，隨著石化生產(chǎn)和市場(chǎng)情況將緊密聯(lián)動(dòng)，行業(yè)數(shù)據(jù)會(huì)更新特別快，化工廠的產(chǎn)品庫(kù)存不會(huì)大規(guī)模積壓，周轉(zhuǎn)期會(huì)縮短，生產(chǎn)和銷售智能化，生產(chǎn)數(shù)據(jù)更新更快，遠(yuǎn)程分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)方式會(huì)普及，關(guān)聯(lián)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)會(huì)興起，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也會(huì)有新氣色。

中國(guó)海油目前在進(jìn)行全面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，通過在海上平臺(tái)和陸地終端的5G+應(yīng)用試點(diǎn)工作，為海油打造數(shù)字化海油提供更快的轉(zhuǎn)型通道，有利于助力企業(yè)開展信息化轉(zhuǎn)型升級(jí)，也為各企業(yè)開展5G數(shù)字應(yīng)用提供一個(gè)很好的展示窗口。

本項(xiàng)目可以向渤海、北部灣海域、東海等海域平臺(tái)作業(yè)以及港口接收站作業(yè)規(guī)模復(fù)制，海南作為自貿(mào)港的國(guó)際展示窗口可以向一帶一路東南亞國(guó)家推廣，助力5G國(guó)家技術(shù)海外推廣。