導讀
實體經濟是一國經濟的立身之本、強國之基、財富之源，是構筑未來發展戰略優勢的重要支撐。顯然，在未來一段時期，各行各業都會圍繞這一主線展開行動，而ICT企業作為先進科技企業的典型代表，將成為助力中國實體經濟轉型升級的“排頭兵”。在此背景下，高通公司聯合智次方·物聯網智庫通過對產業領軍企業進行深度訪談，撰寫一系列案例文章，并制作案例集《2023高通賦能企業數字化轉型案例集》，這是其中的第四篇——智慧能源篇。
生活在現代城市的人們，可能很難想象燈不會亮、車不能行、機器不再轟鳴、工廠不能開工的情景，而這一切正常運轉的背后，都需要能源提供動力。能源是驅動一座城市的血液，維系著照明、交通、供暖、降溫、機器設備運行等基本功能，更是一個國家發展的命脈。
因為歷史悠久，能源可謂是“化石級別”的古老行業，難免會讓人產生傳統的印象，但如今的礦山、油田卻早已不再是人們記憶中的模樣。5G讓能源基礎設施實現了互聯互通，AI則為運維、巡檢等工作的無人化奠定了基礎。換言之，數字化技術正在深入能源產、運、儲、銷、用各個環節，智慧能源市場前景廣闊。據中研普華產業研究院《2023-2028年中國智慧能源行業發展分析與投資前景預測報告》數據顯示：隨著智慧能源投資規模的加大，預計到2025年智慧能源規模將達到1600億元，2027年的智慧能源投資規模將超過2000億元。
廣和通+山源科技：5G智慧礦山，讓井下作業更高效
在中國的能源結構中，煤炭是主體能源，因此煤炭產業承擔著能源領域數字化轉型排頭兵的重任。2020年初，國家發改委等八部門印發《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》，其中明確，到2025年大型煤礦和災害嚴重煤礦要基本實現智能化。隨后，《煤礦智能化建設指南(2021年版)》《“十四五”智能制造發展規劃》等一系列行業政策相繼出臺，加快推進煤礦智能化轉型——5G則在行業轉型升級的過程中發揮著不可替代的重要作用。
礦工井下作業存在安全和效率等諸多挑戰
煤礦井下的巷道構造錯綜復雜，探礦設備、采煤掘進機械、選礦設備、開采設備、供電設備、通風設備、排水設備等大量井下機電設備在不知疲倦地進行日常作業，其中很多機械設備都需要人工來進行操控和運維。
顯然，井下作業是一件危險的“苦差事”。首先，傳統采礦現場往往塵土飛揚，環境惡劣，同時還伴隨著塌方、滑坡等地質災害。深入礦井內作業的操作員則可能面臨頂板塌陷、透水滲水、指數超標、空氣缺氧等突發危險事件。第二，井下環境昏暗、空間狹小且基本封閉，易產生回聲和共鳴，許多井下設備具有高噪聲特性，有可能出現操作員面對面都聽不清對方說話的場景。最后，工作人員日常勞動強度極大，部分設備操作技術門檻高，操作不當時容易發生危險事故，從而產生更多安全運維及生產輔料成本。
如何在保障礦工安全操作的基礎上，改善其工作流程，提升其工作效率，并進一步推動煤礦井下“少人化、無人化”的作業流程，是上海山源電子科技股份有限公司(以下簡稱“山源科技”)開發解決方案時聚焦的方向之一。
山源科技成立于2001年，從創立之初就致力于智慧礦山、智慧能源等領域工業物聯網端、管、云產品與系統的研發、生產、銷售與服務。隨著智慧礦山2025寫進國家戰略，特別是5G時代的到來，給能源行業大量物聯網數據的傳輸和自動控制帶來了曙光，山源科技成為智慧礦山行業井下運營商的愿望正在逐步實現。
目前，在廣和通與高通的助力下，山源科技基于內置高通QCM6490物聯網解決方案的廣和通5G智能模組SC171開發出了5G礦用AR(增強現實)眼鏡產品。
5G賦能傳統設備化身“煤礦物聯網”智能終端
5G礦用AR眼鏡通過將虛擬信息疊加到真實環境中，實現信息流從二維平面到三維立體的過渡，帶來了多種創新功能，從而進一步解放人員的雙手，提升其作業安全性和工作效率。
5G礦用AR眼鏡
在遠程協作場景中，該款眼鏡融合AR、實時音視頻、5G通訊等技術，搭建了連接一線現場人員和遠程專家的AR協作空間，針對設備故障等突發狀況，專家即使身在千里之外也能為現場人員提供專業支持。
在智能巡檢場景中，AR眼鏡可以結合企業標準SOP流程，對傳統的巡檢、點檢規程和操作流程進行智能輔助，通過AR虛擬圖像實現位置導航，綜合利用云計算、算法、大數據等技術，實現設備數據實時查看、人員操作流程指引、操作方法指導、操作視頻記錄等功能，提升巡檢效率，同時提高人員操作的規范性及安全性。值得一提的是，該款眼鏡的AI識別功能，可以滿足安監員和帶班領導的設備巡查及三違檢查(違章指揮、違章操作以及違反勞動紀律)，且實時視頻記錄，對安全檢查和事故分析提供佐證。
在培訓教學場景中，AR眼鏡則能化身移動的多媒體知識庫，滿足礦山現代化教學和實操培訓等應用場景的需求。
高通QCM6490物聯網解決方案保障5G性能，提供算力支撐
礦用AR眼鏡在使用過程中涉及大量視頻數據的傳輸，同時設備的實時監測和實時音視頻等功能也對數據傳輸的時延提出了嚴格的要求。
傳統有線傳輸的方式雖然信號穩定，但井下地形復雜，設備繁多，給布線造成了很大的困難。4G/Wi-Fi等無線通信技術即使解決了布線問題，也無法滿足其對時延、速率、穩定性的要求，可能造成聯網不順，作業數據無法及時上傳與歸檔的情況。而以5G為代表的新一代通信技術，則從根本上解決了傳統網絡技術難以滿足井下生產特點的問題。
廣和通和高通為山源科技礦用AR眼鏡的5G性能保駕護航。具體而言，這款設備搭載廣和通5G智能模組SC171，內置高通QCM6490物聯網解決方案，后者是高通專門針對AIoT領域打造的一顆高性能5G SoC，采用高通Kryo 670 CPU，是擁有8個核心的高性能CPU，最大主頻可達2.7GHz;GPU采用Adreno 642L，主頻高達812MHz，并融合了AI加速器，綜合算力高達14TOPS。
廣和通產品行銷部總經理許良翮表示：“SC171系列是廣和通推出的一款高端5G智能模組，支持國內5G的所有現網頻段，支持2.4GHz+5GHz雙頻Wi-Fi 6，為整機客戶提供了靈活而強大的智能計算融合數傳的解決方案。同時，基于高通芯片的強大處理能力，5G智能模組SC171可以支持山源科技的終端設備流暢播放4K視頻，并對數據進行高效計算與處理;支持2520x1080@60fps雙屏異顯，最高可支持5路攝像頭同時運行，多媒體播放功能強大。”
山源科技副總經理&中央研究院院長劉碧波表示：“對于5G礦用AR眼鏡的應用，除了需要5G蜂窩的接入能力，還需要在滿足功耗的條件下，具備強大的視頻采集能力，強大的本地算力，以及在礦山這種特殊的工作環境較高的可靠性和穩定性。廣和通基于高通QCM6490物聯網解決方案打造的解決方案，在功耗和算力方面表現優異，同時具備5G和Wi-Fi 6全連接通信能力，為我們提供了強大的技術支撐。”
移遠通信：5G無人值守，打造智慧油田
不只煤炭，石油和天然氣也是維系現代社會日常運轉的重要能源資源。石油被譽為“工業的血液”，除了用作燃料，石油化工還可生產出成百上千種化工產品，如塑料、合成纖維、合成橡膠、合成洗滌劑、染料、醫藥、農藥、炸藥和化肥等。而天然氣作為清潔能源，既可用作工業原料，也被廣泛用于民用和商業的燃氣灶具、熱水器、采暖以及制冷等方面。可以說，千行百業早已離不開油氣和它的下游產品。
雖然油氣是重要的戰略資源，但其開采和運輸過程卻存在諸多挑戰。如今，在5G和AI技術的賦能下，一場智能化變革已然開啟。
5G無人值守化解油氣田人工巡檢挑戰
受自然環境特征影響，油氣田一般分布在遠離城市且地廣人稀的沼澤、沙漠、盆地和淺海等區域。除了地理位置偏僻，油氣本身有著非常特殊的物理特性，因此對運輸方式要求極高，其中管道運輸是綜合成本最低、也最為方便的一種方式。
然而，延綿萬里的管道雖然解決了石油運輸的問題，但管道巡檢卻并非易事。石油管道通常線路較長，沿途地形也復雜，傳統的人工巡檢往往會遇到各種挑戰。第一，巡檢人員要面臨長途跋涉，部分站點難以到達，巡檢范圍小，工作量大，巡檢效率低;第二，在溝谷、河川、林地、湖泊等復雜或惡劣地理環境中，巡檢盲區的問題較為突出，在突發自然災害時更是難以快速獲取管道安全狀況數據;第三，人工巡檢的數據不易保存，無法靈活檢索和追溯。
換言之，無論是效率、質量，還是巡檢人員的人身安全，傳統模式都難以保證。因此，引進先進技術實現油氣田及管道的數字化和無人化管理非常重要，5G無人值守項目的出現則在很大程度上緩解了這些問題提。
作為行業領先的物聯網整體解決方案供應商，上海移遠通信技術股份有限公司(以下簡稱“移遠通信”)推出了基于高通QCM6490物聯網解決方案的5G智能模組SG560D和基于高通QCS8250物聯網解決方案的高算力模組SG865W-WF，為無人機、機器人終端在油氣行業開啟遠程巡檢提供了“動能”。
高通QCM6490和QCS8250物聯網解決方案為遠程巡檢添動能
在管道巡檢中，無人機全自動飛行，可進行全天候的監控，高效完成大范圍的日常巡查作業。具體而言，無人機可以抓拍并自動識別埋地管線水毀塌陷、裸露、附近違章施工情況，還可通過高清變焦攝像頭對關鍵閥門、儀表、螺栓等特定設備進行精細巡檢和故障排查。同時，無人機可在指定目標上空懸停詳查，獲取管路周圍土壤環境、天氣、管路溫度等信息，發現情況即可定位報警，鎖定和跟蹤地面目標探查細節，配合遠程喊話器，及時發現、威懾、制止破壞管線和盜油行為，并做現場取證。
除了無人機，機器人也是常用的無人巡檢設備。巡檢機器人可以代替一線高危作業人員，在各類易燃易爆、有毒有害、高溫高壓的環境中，執行全天候晝夜巡檢工作，部分機器人還具備自主建圖、路徑規劃、自主避障、定位導航等功能，保證巡檢工作的安全與高效。
無人機在長距離飛行時，可能會因為傳輸距離、信號遮擋問題導致關鍵數據難以回傳。機器人在執行巡檢任務時，也可能遭遇信號不佳、網絡延遲等困擾。而5G高速率、低延遲、大連接、廣覆蓋、高可靠的特性，為這些無人值守終端的正常工作提供了保障。
由于傳輸過程中會涉及大量的圖像和視頻數據，所以無人機終端需要強大的GPU來保證圖像處理和顯示。移遠通信5G智能模組SG560D基于高通QCM6490物聯網解決方案打造而成，可內嵌在無人機控制手柄中，用于高效處理視頻及圖像等多媒體信息。該智能模組支持5G，可以將視頻與無人機信息同步云端后臺。高通Adreno 642L GPU的強大性能，讓SG560D擁有極強的AI能力，綜合算力達14TOPS，可對數據進行高速、高質的計算和處理，完美適配無人機巡檢過程中的圖像處理要求。另外SG560D具有低功耗、低發熱特性，非常適合戶外場景及長時間運行。
移遠通信COO張棟表示：“基于高通QCS8250物聯網解決方案的智能模組SG865W-WF，作為高性能視覺計算單元，具備專用增強型視覺分析(EVA)硬件，該引擎支持計算機視覺應用程序、VIO、VSLAM和DFS。在邊緣計算方面，SG865W-WF搭載高通Hexagon 張量加速器(HTA)，為精確的邊緣處理提供8TOPS的高算力，減少了關鍵任務中無人機或巡檢機器人的處理時間。在數字加密安全性方面，高通安全處理單元(SPU)在各個層面為無人巡檢設備提供安全保障，包括可信的執行環境、安全啟動和攝像頭安全。”
寫在最后
國務院發布《“十四五”數字經濟發展規劃》指出：要加快推動智慧能源建設應用，促進能源生產、運輸、消費等各環節智能化升級。而在這一輪轉型升級浪潮中，5G和AI將成為關鍵驅動力。對于身處偏遠地區的能源基礎設施而言，其既不能因為故障而引起更大的風險，同時需要與管理中心實時同步數據，這對數據傳輸和邊緣側AI能力都提出了更高的要求。而高通作為5G和終端側AI技術的引領者，必將助力能源這個古老行業煥發新的“青春”。
