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南京邮电大学副教授、边缘智能研究院院长郭永安:5G为工业互联网赋能

2019-10-22 14:00

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  非常感谢主办方给我这个机会跟大家一起来学习5G与物联网,包括我们工业互联网方面的应用,包括一些关键技术和应用场景,今天上午进行一个上午的培训,下午都比较辛苦。

  我们从5G为工业互联网赋能这个角度,我们一起来学习。

  我姓郭,郭永安来自南京邮电大学,我是本科硕士、博士都是南京邮政大学毕业的。博士后是在军事科学院,所以我们也会有一些军工项目在做。我现在是从南邮,一边是做学术,做理论研究。另一方面我们和南京市鼓楼区人民政府也成立了边缘智能研究院,从这个角度,把产、学、研、用一体化进行这么一个研发。所以我们今天下午大家一起来学习。

  今天下午我主要从三个角度跟大家一起汇报:

  第一,5G工业互联网技术。

  第二,我们现在比较热的边缘智能技术。

  第三,我跟大家汇报一下南邮做的几个案例。

  第一部分,提起来我们现在这个工业互联网,就要提起来我们几次工业革命。从第一次的蒸汽时代1760年发明了蒸汽机,我们大工业生产时代开始,然后再到1840年我们电器时代,电器化与自动化开始了。再到我们1950年开始我们信息化时代,也就是通过第三次工业革命。我们现在所谓的第四次工业革命,也就是我们的人工智能与智能信息系统。

  工业4.0的概念就是以智能制造为主导,同时革命性的一种生产方法。希望利用信息通信技术和网络虚拟系统,我们通常说的信息物理系统,制造业向智能化进行转型。所以今天上午也听到了我们包括国家地方政府,包括我们各个企业在转型过程中间,都会提到工业4.0的概念。所以未来工业生产将会从集中式控制向分散式增强性控制的基本的模式进行转变。最终的目标希望建立一个个性化、数字化产品与服务的生产模式。

  所以我们现在随着新一代工业革命的到来,传统的行业、专业,包括界线将会逐步模糊或者消失,将会产生新的活动领域和协同方式,因为我们现在之前,我们南邮从来都是做通信的,开始从2009年开始我们做物联网。但是随着现在物联网与行业的深度结合,我们也在研究智慧农业,我们也在研究智慧交通,也在研究智慧物流,现在包括我们智慧工业也在研究。所以我们各个行业中间的协同包括它的融合将会越来越紧密。所以创造新的价值过程正在发生改变,整个社会产业链分工将会重组。

  “互联网+”的迅速发展,信息技术不仅仅要满足信息社会人机之间的传统需求,而且最主要要实现我们万物互联,也就是人、机、物之间的泛在互联和智能化的服务目标。

  所以我们第一个角度从终端革命,我们现在网络要从基于人的连接,向基于包括人、机、物在内所有物的连接进行一个转移。

  第二个网络革命。过去我们的网络只是考虑一点,我们信息传输这个速度快不快,但现在我们需要面向以服务为中心进行转移。同时我们信息化技术向智能化技术也进行一个转移。

  第三个产业革命。信息网络在我们之前我们关注信息网络本身的价格,也就是我们运营商在前三年非常厉害的,运营商是我们的第一大产业。但是现在我们的BAT企业,基于网络技术的微信,我们基于网络技术的百度等等,这些网络的末梢效应和边缘的价值进行转移。

  所以我们现在举例子就比如说我们比较强的微信,我们的微信技术,应该来说以前是把运营商的短信基本上抢断了,随着一两年差不多把我们运营商的电话也抢断了。

  反正现在我也经常接到微信语音电话,如何基于网络产生新的价值,可能是我们下面整个社会发展的一个核心。

  所以,我们信息技术作为支撑社会的基础,目前仅仅靠增长带宽和提高速率作为技术指标,以人机交互作为传输目标的功能已经很难满足未来社会的发展。所以信息技术和信息产业面临历史性的转折和机遇。

  互联网时代也就是我们说进入后互联网时代,我们5G的典型应用场景,包括我们的密集住宅区、办公室包括我们购物中心、大型体育场、快速路包括连续广域覆盖、热点高容量、智能工厂、泛在服务等等。我们主要包括两块,一个是面向传输能力应用场景,还有一个是面向我们信息服务能力的应用场景。所以物联网的发展同时也迫切需要我们新一代的信息技术5G技术。

  移动互联网和物联网的业务,要成为我们未来网络主要发展的驱动力,因为现在我们整个移动互联网应用户已经百亿用户,我们物联网海量信息的介入,海量终端的接入。这就要用到我们5G的主要三大特点,我们的高速率、大连接、低时延。

  5G的整个技术演进我们过一下,从1980年我们的模拟通信,再到1994年的短信、2G,再到2000年的3G再到2012年的4G,再到2019年的5G。

  从我们的5G大带宽,我们在线4K高清的视频包括我们的车联网,我们超低时延和高可靠的无人机,包括我们的智慧医疗,特别是智慧医疗应该是我们整个5G非常典型的应用场景,现在大家利用基于5G进行一个远程的手术,包括基于5G进行一个智慧医院的建设,所以我们也经常看到很多医院,现在也都在基于5G建设智慧医院的建设。

  我们也经常看到很多医院现在也都在基于5G建设智慧化的医院。所以5G网络的低时延和高可靠,为我们整个智慧医疗的发展提供了很大的基础,等到后面我也会分享一点关于智慧医疗的案例,包括大规模的连接,特别是我们工业互联网这么多传感器,这么多终端的连接。

  所以5G的整个产业链,从我们上游的基站系统,包括我们核心网、承载网,主要包括基础设施建设,中游的运营商服务,再到下游的我们终端的智能手机、行业应用、车联网、工业互联网、智慧医疗等等。

  所以我们经常听到说4G改变生活,5G改变社会。5G的主要核心技术我们稍微介绍一下。第一个点就是我们大规模MIMO技术,大规模MIMO主要通过收发机两端同时配置多根天线,将信号的空间纬度拓展到高纬度的空间,从而获得空间性能的增益,所以理论上可以实现无线链路的传输速率,成倍的提高。

  第二块就是我们毫米波通信,毫米波通信现有的频谱资源上接入的无线数据业务已经非常拥挤,其速率和时延要求均不能满足未来移动网络的发展。

  所以我们要在6G以下的几乎没有可用的屏幕资源,所以我们在30-300GHZ毫米波我有数十G的频谱资源可以供使用。

  但是由于这段频段高,路径损耗大,导致我们覆盖范围很小,同时MIMO技术,我们可以通过配置大量的天线,能有效启动辐射能力,减少路径损耗,毫米波天然的比较小,在小范围内可以配置大量的政治单元。我们经常未来可以看到,很多5G时代会有很多的天线。

  同时我们超密集网络,我们超密集网络通过更加密集化的无线网络设施的部署,可以获得更高频谱使用效率,从而在局部热点区域可以时下百倍级的系统容量的提升。

  包括其他一些我们关键技术,非正交多址接入、新型波形、物理层安全等等,这些我们都不详细介绍了。

  所以从1G到5G,我们1G从实现无线通成为可能,2G语音和短信成为普及,再到3G智能手机的出现,数据流量攀升,然后到4G我们手机上网普及,移动互联网成为主力,再到我们5G时代。

  因为南邮从2009年开始做物联网,我们一直认为5G的一个很重要的场景就是物联网应用。因为整个5G人与人、人与物、物与物之间互联实现全连接,这样一个大规模的接入,大量数据的传输,都是需要我们的网络来支撑,同时我们也提出来感知泛在,连接泛在、智能泛在。

  所以我们物联网也是促进了我们无所不在的城市智慧生活,万亿级的传感器革命提升公共服务,我们的智慧家具,家用机器人等等。

  但是我们物联网环境中间,首先最重要的一个点就是我们信息的感知与终端的接入。

  所以物联网的核心就是数据的感知,但是他又不仅仅是我们的芯片,很多人也提到当然物联网的接入的时候,我们的芯片是我们非常重要的传感设备。但是我们最主要的要通过各类的信息感知,通过终端的接入来实现我们网络的连接。

  第二块就是物联网服务环境的知识学习和数据处理,我们通过前端智能的感知,感知到数据以后,通过我们的各类的通信技术网络,然后传输到我们平台,实现数据的收集与信息的分析。

  这是我们整个物联网环境的控制与服务,这一块我们实现了大规模的数据采集完成以后,通过我们的智能网关上传到我们平台,进行一个智能的控制和服务。

  关于5G面向各行各业,我们的整个应用场景,包括农民牧渔、家具安防或者健康医护、节能环保它是一个个信息孤岛,在这种环境下,我们各类的终端通过接入到我们各个自系统,这样的话,我们形成了一个物联网的智能化的生产与服务环境。

  这是组成一个复杂的一个网络结构,所以,我一旦实现了所有事物的连接,连接完成以后数据的传输和交互,同时对于物体进行识别定位跟踪管理,同时实现拟人化的学习和分析处理,智能决策和行为控制,最终我们满足需求系统性的智能化服务。

  所以我们最终也就实现了智慧交通、智慧健康、智慧农业、智慧施政、智慧环保、智慧城市。这是我们完整协同的解决方案,左边是我们的信息通信技术,我们要实现我们智慧化的服务过程,所以我们要打造一套新兴的信息服务系统,然后打造一个物联网技术服务平台,实现我们的终端协同、资源协同、数据协同和业务协同。

  我们未来面向具体的行业应用,我们第一个5G+智能交通,我们能够实现将信息技术与各种物流信息包括运输方式在内的传统交通物流产业进行融合,实现我们整个物流的交通和物流的信息化和智慧化。也就是我们新款的车上都有车联网终端车联网设备,包括我们的自动驾驶等等。

  第二块是我们的5G+健康服务,从我们的健康的终端感知,可穿戴终端,现在医院也越来越重视各类的可穿戴终端的应用。特别是我们现在所知道的测一个血压和血糖,在以前,我们在家测量的数据医院是不认的,但是现在医院都在改变,我们为了测一个血糖,可能早晨很早去挂一个号等半天,数据出来然后赶快吃饭。吃完饭餐后两小时血糖,再继续测,所以这样的话,可能为了测一个血糖在医院待一整天,现在医院也正在改变,他们也希望可以通过我们居家的各类终端实现数据的共享跟医院系统的对接。现在我们也正在做同类的项目。

  5G+家庭生活,将信息技术与家里的设施,控制与人在内的所谓生活和安全的传统家具安防产业进行融合协同。推进家具和安防的信息化和智慧化,我们现在也正在承担另外一个项目,就是在南京江北有一家比较高端的楼盘,在楼盘里希望做一个居家智能的控制系统,可以实现家庭除了传统的空调、冰箱、洗衣机的互联,也希望能够实现家庭的智慧,各类健康终端的互联,同时希望这些数据,能够和医院还有社区进行对接。

  然后把整个家庭签约一生,包括还有小区的保安安防等等全部互动起来,真正形成一个居家智能化的环境。

  关于农业,农业这一块,我们希望能够打造信息技术与传统农业进行融合协同,打造新型的信息化和智慧化,在这一块,我们除了在跟南京的一个公司正在做兰花的智能养殖,我们从兰花的土壤包括省长的周期、习性进行分析,然后打造一个智能化的农业。

  同时我们跟另外一家公司,比如说我们现在吃的大米,吃的大米都是精细白米,其实有害健康。真正好吃的米是胚芽米,胚芽米就是我们小时候吃的从稻田里带回来,直接现场碾出来,我们一起研发了智能碾米机,这个碾米机可以实现直接投放在小区里,把米壳现场脱到。所以吃起来还是有家的味道,小时候吃得大米的香味。

  所以我们如何利用网络技术改变我们的传统行业才是我们真正的核心。包括的日常生活的服务,这就是我们下面要介绍的一个重点,面向工业生产整个基于5G如何改造我们的工业生产环境。

  工业互联网我们主要用的技术、包括物联网人工智能刚才介绍了,包括我们的通信5G技术。

  所以工业互联网是工业智能化发展的必然,随着工业技术的进步,我们市场竞争的加剧,为了提高生产效率和产品质量。充分利用资源,然后减轻劳动强度,适应批量生产的需要,工业支持自动化应运而生。所以我们提出了工业互联网,我们工业支持自动化。

  随着信息技术的发展,工业自动化的突破,我们局网的限制,当企业信息延伸到互联网,实现工业互联网。

  工业互联网几个核心特征,包括异构性、可拓展性、软件定义和安全性,网络异构性首先终端异构,我们网络异构,不同厂家,不同公司他们的设备,他的协议都不同的,都是封闭的。

  包括我们现在做了一个消防帽,不同厂家的消防设备数据格式是不统一的。我们基于一款设备将各家的数据协议获取过来,进行统一的格式处理。

  第二块对异构网络的自由连接。我们万能协议的转换,包括域名的解析。

  第三块软件定义的服务能力,连接与控制过程的智能化。

  第四块安全的信息处理与交互。嵌入式处理器,大数据处理平台等等,这作为我们工业互联网核心技术特征。

  但是工业互联网环境下产业运行面临的极大的挑战。

  第一,传统产业特征,我们工业互联网环境下的特征,人是作为单一的管理对象。其实在互联网时代我们所有提出来的,所谓的上网其实都是在人在上网,人在操作,人作为管理的单一对象,信息获取网络仅仅实现了信息获取与传输,但是我们的网络资源壁垒受限、资源受限。包括我们用户行为,主要我们人来主导我们的行为,我们人来操作机器。

  最后我们不同的行业都有信息孤岛,我们的闭环是管理。

  就像我们在公司有ERP系统,有生产管理系统MES系统等等,各个系统,同一套资源不断的在那边来回登录,所以这个很不方便,这就是我们形成闭环式管理。

  所以在这种现状下,我们应该如何来处理呢?所以在工业互联网环境下,生产与服务的特征,人、机、物。除了人,还有我们的机器,我们的物体构成多元化的管理对象,泛在接入与智能感知。

  我们要实现无所不在的接入,我们所有终端都能够接入进来,实现智能化的感知。

  第三个网络融合、资源共享。

  第四个我们软件定义用户服务,在同一个平台上,我们可以实现,根据我们的需要进行智能化的定义,定义各类的服务需求。

  最后一个,多域协同,链状式管理。我们能够实现不同的资源、不同的设施能够实现多余化的协同和管理。

  这样的话我们解决方案,能够实现工业互联网环境下的协同制造体系架构与智能执行系统,整个目标首先这个就不讲了,我们最终希望能够推动互联网+协同制造一个健康有序发展。

  我们整个工业互联网生产制造的智能运行管理模式。我们刚才讲到,一个信息孤岛,我们将所有的终端全部抽取出来,人和设备,我做的是4比3的,这个16比9的有点变形。我们会将所有的人和设备抽取出来,形成一个用户终端管理平台,我们所有的网络抽取出来,形成一个网络控制平台,我们的数据抽取出来,形成数据处理平台。在这时候我们构成了一个智能化的服务系统,在这个系统下我们统一的运营管理门户,统一用户身份认证,然后在这个综合平台下,我们实现智能化的生产管理、原料配送、研发管理,也就是我们提出来可定义的智能化的协同发展物联网智慧服务系统。然后构建工业互联网环境下,工业智能制造运行管理的体系结构。

  所以,物联网在工业领域的整个应用包括制造业供应链的管理,所以我们物联网应用企业原材料进行采购,然后库存、销售等领域,通过完善和优化供应链管理提高供应链效率,然后降低整个供应链的成本,这一点非常重要。

  因为前两天看报道,包括小米现在他对供应链的严格把控,将成本降低得非常大,我印象比较深的就是2009年的时候,当时买了一台联想笔记本,2009的屏幕是2004年还是2005年生产的,至少已经有4、5年的库存,现在前两年再买的电脑,包括今年新买的屏幕包括内存条你会发现生产得近,就是因为有高效的一个供应链的管理,就可以有效降低成本提高效率。

  第二块生产过程工程的优化,工艺优化,我们通过物联网技术提高生产过程的检测,实时参数的采集,生产设备的监控、材料消耗监控能力和水平。因为现在整个生产过程的工艺,特别是工艺制造现象我也去过几家,他们现在都是数控机床都做得非常好了,但是有一天,这台设备的信息跟另外一台设备的信息是不通的。

  各个也都是一个信息孤岛,我们符合实现在数字采集完成之后,然后对生产设备实时监控在同一个平台上,将会成为工业互联网领域的下一个很重要的发展方向。

  第三个产品设备的监控管理,各类传感技术与制造技术相融合,是对产品设备、操作使用技术、设备故障的远程诊断。

  环境监控和能源管理这一块,我们物联网与环保设备的融合,因为现在生产过程中环保非常关键,我们物联网与环保设备的融合实现对工业生产的各种污染源及污染治理各环节关键性指标的实时监控。

  我们做了一个水环境检测,就是我们工厂污水处理的时候,环保方面是有一个数据指标的,这个指标非常严格。这个数据一下出不上来,比如说现在是50,工厂为了使它达标,尽量会多放一些处理的材料,然后譬如说会达到40,达到40的话这个成本一下增加很高,我们设计了一套污水智能处理系统,在这个方面就将它,刚好每次配料,通过了几个月的测试,将它几个月的配料,达到每次处理完之后,刚好达到它的指标要求。这样的话它的整个成本下降了30%接近。

  第四个我们工业安全生产的管理,把传感器迁入到矿山、油田、矿工设备等等,然后实时感知危险环境的工作人员、设备机器、周边环境等安全信息。同时实现实时感知智能辨别,包括快捷响应和有效控制。

  所以我们整个发展工业互联网的技术路线,我们以面向用户个性化定制的生产服务为目标,通过生产元素的智慧化、网络化、信息化实现生产资源的优化配置、降低生产成本、提高生产效率。

  第一个我们要实现对所有的原材料、机器设备等生产资源加载无线设备以及我们智能标签,包括人、机、物在内的各类生产资源成为信息,利用泛在传感器实现生产资源的可感知。我们实现第一步数据的可感知。

  第二个借助虚拟网络技术,连接人、机、物,也就是我们网络技术,实现生产资源的智能寻址与动态组网,使生产信息在企业中高效流动,实现网络资源的协同共享。

  第三个我们希望借助智能化的交互设备,实现人、机、物两两之间的双向信息交互。建立统一的智能信息控制系统,动态优化资源配置生产资源,实现面向用户需求的生产流程个性化和我们的生产流行个性化定制。

  所以现在整个工业互联网出现,我们希望能够所有的终端、所有的信息可感知、可传输、可控制。然后进行一个组网,组网完成以后,最后实现我们的信息交互,实现我们个性化、智能化的定制。

  所以我们整个基于工业互联网的智能MES,就是希望面向工业流程自动化,将生产过程中的所有设备、原材料通过泛在网络实时接入,实现终端的可感知、可寻址、可接入、可控制。构建智能化的信息节点和可软件定义的服务环境。

  所以我们现在定义一个探索MES体系架构,构建智能化的信息控制系统,我们也希望过去,我们所有的控制系统都是面向人的信息,以生产和服务为目标,所以通过面向人、机、物的信息系统,以智慧生产服务为目标,所以我们希望能够通过一个智能MES系统,实现用户需求驱动的智能制造。这么一套完整的整个革命式的变化。

  所以MES的核心组件包括智能信息控制系统,智能信息控制系统主要实现对终端信息的感知和接入以及控制。

  第二块我们智能信息服务平台,能够实现对异构网络网络资源的管理以及面向用户需求的服务的提供,所以我们智能信息控制系统的架构整个可以实现,最下面可以实现终端的控制和接入。我们也有一个大数据中心,有网络控制平台可以实现智能化的信息处理。

  基于MES的协同制造组织管理体系,也就是如果有了我们一套智能化的协同制造控制系统,那么我们从服务的提供商和服务的消费者,我们可以基于一个中间的一个服务平台,实现大家的资源的共享,包括我们的物流服务,包括我们的节能环保,包括我们各类的资源。如果这样的话,在同一个平台下,实现我们组织管理的智能化包括我们服务的智能化。

  所以我们下面讲一下信息物理系统,因为信息物理系统包括我们整个物理世界和我们信息世界他们进行一个统一完美的结合,所以在未来生产过程中间,我们希望每一步都是在虚拟世界可以被设计仿真优化,实现真实的物理世界的物料、产品、工厂,都能够建立一个仿真的数字双胞胎。

  换句话说,我们现在所有的信息管理系统,在我们公司、工厂、智能生产过程中间,信息管理系统都是采用的仅仅是一个信息的录入,信息的管理,而并没有实时感知到我们设备运营的状态,设备运营的实时的生产的过程,全维的感知达不到的。

  所以我们希望除非在一个物理的生产环境,也有一个相对应的虚拟世界的生产环境,他们两个是完全对应的,所以能够达到我们在虚拟世界和现实世界完整的映射。

  第二个我们生产网络制造运行管理系统能够将生产价值链的供应商获得并交换实时的生产信息。供应商所提供的全部零部件在正确的时间、正确的顺序到达生产线。所以连续几个非常关键。

  我们从供应商再到我们的生产线都以非常正确的时间,而不需要我们提前要进行多久的库存然后进行多久的运输,甚至因为一个核心部件,影响我们整个生产过程,我们希望全部实现正确的时间、正确的地点、正确的顺序达到我们的生产线。

  所以我们最终在未来的智能过程中,产品信息都将被输入到产品的零部件本身,他们可以根据自身的需求,直接与生产系统进行交互。也就是我们真正物联网。

  所以物联网做了这么多年,我们认为真的没有到物联网这个时代,真正的物联网时代,物体将会主动发出信息,物体可以主动进行拟人化的操作,物体可以根据自己的需求,提示我们的系统需要备什么材料,这样的话才能真正实现我们智能化的,智能工业生产的一个特征,符合我们的特征。

  我们整个工业互联网环境下的智能制造运行管理系统,包括我们左边是一个四层架构,这个是我们正在做的一个课题,关于工业互联网环境下智能制造怎么运行管理体系架构的研究,包括最低层我们产业应用环境,面向不同的应用产业,我们中间有一个泛在网络环境,再往上实现数据处理环境,最上面我们根据不同的应用提供智能化的服务,我们中间就构成了一个智慧服务系统,从用户终端控制系统、泛在网络控制系统、数据处理控制系统,包括最上层的我们综合服务控制系统。

  因为有了我们整个智慧服务系统的改变,所以我们未来整个组织管理模式也会改变。基于这样的话,未来从我们个人用户行为管理,再到我们网络资源的管理,智能信息的管理,再到商业服务的管理,甚至还有我们物联网产业运营,我们曾经设想的在未来我们的工厂、公司里应该有一个部门专门负责整个终端运营,测试运营这么一个部门进行全部资源的调度。所以我们最后实现我们物联网服务门户的认证和服务交易。

  关于我们未来的整个发展方向,从我们用户终端的技术革命,我们要研究面向复杂应用环境的多种服务需求的智能终端技术和信息感知技术。所以这个上面我差不多总结了一下,每一个方向,每一个点都是我们整个未来发展的点。

  第二个面向各种产业应用信息与特征的传感器件和感知系统。

  第三个是我们泛在无线通信终端和多功能协同技术。我们特别是泛在无线服务终端和多终端的协同非常关键。

  因为现在未来我们的需求越来越复杂,很难有同一个终端能够满足我们的服务需求。我们就要采用不同的多个终端同时协同来完成同一件事。

  第四个我们可见光通信器件与系统。

  第五个信息能量与绿色通信。

  第二块我们信息网络技术革命。首先第一个方向,我们是面向泛在服务的网络体系架构的研究。

  我们最近也承担了一些关于未来无线网络的体系架构的研究。

  第二个是面向泛在服务环境的多网络资源的共享协同机制。我们不同的应用环境,不同的服务环境、不同的网络如何实现资源的最优化。

  第三个是复杂用户网络环境下的异构网络融合与多域协同,如何基于不同的网络、不同的场景,然后实现多域资源的协同。

  第四个面向服务的多终端协同和智慧服务网络,我们主要目标是满足我们的服务需求。

  第五个用户信息安全体系。我们网络安全这块。

  所以第三个方向是我们云计算和大数据面向用户,服务的虚拟信息平台。物联网服务的云平台建设,包括我们的软件服务大数据系统与智能信息分析处理,还有我们物联网体系架构。

  最后一个,未来社会用户的享受。我们希望能够构建基于软件定义的智慧服务系统。包括我们移动状态用户的智慧服务需求,面向社区和家庭的,包括工厂的智慧服务,还有我们用户服务的整个智慧化体系架构的需求。

  刚才介绍了一点,就是我们关于工业物联网、工业互联网还有5G的一些关于前期的一些相关的介绍。

  第二块因为最近非常热的,我们边缘智能技术。因为现在提起来边缘计算、边缘智能非常火热,所以我在这块跟大家一起来分享一下。

  整个边缘智能这块,希望靠近物或者数据的源头,也就是网络边缘侧,融合网络计算存储应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化以及连接实时业务和数据化应用智能,包括安全等方面的需求。

  我们现在随着云计算的发展,所有过去曾经提出来所有全部要上到云端,但是我们网络压力越来越大,所以现在物联网越来越发展,在5G的时代我们现在提出来,希望基于网络边缘侧提供服务。

  边缘智能的核心理念是希望计算更加靠近数据的源头,让应用更加贴近用户。首先第一个我们物联网的快速连接。

  第二个流量的持续快速增加。

  第三个业务需求提出了新的挑战,比如说数据的处理的实时性。轻量化的云计算能力,靠近数据源头。为什么一定要边缘计算?比如说我们测量自动驾驶,自动驾驶如果摄像头里发现有一个人传到云端早撞上去了,所以一定要在摄像头这侧,进行计算、处理。

  第二块业务数据的可靠性。

  像我们基于5G的互联网手术,医院的远程手术,一定要数据非常可靠,不能有一点点延迟,一点点延迟可能会造成一个手术事故。

  第三个应用开发多样性,我们工业制造、智能汽车包括运营商互联网公司等等。

  所以我们认为边缘计算是打破云计算不足的一种手段,是调节云和用户之间距离的有效方法。

  边缘智能是边缘计算发展的下一阶段,边缘智能就是在业务层、终端侧部署人工智能。所以边缘智能更专注于与产业应用的结合,促进产业的落地和应用。

  所以从需求方来看,由于物联网产业的高速发展,各类创新型业务需要,边缘智能助力才能实现,从供给方,一些能够支撑形成边缘智能产品、平台和解决方案技术都已经成熟。

  所以我们认为,边缘计算物联网的端、管、云协同推进应用落地需求不断增加,边缘智能成为我们边缘计算的新形态,物联网发展。

  所以说边缘计算虽然说已经提出了很多年,但是还没有形成一个大规模落地实施的这么一个形态,我们整个边缘智能作为进一步的演进,还需要突破多种挑战,然后与物联网产业规模化发展相伴而行。

  所以边缘智能现在还处于我们初级发展阶段,根据最近发布的关于乘数的物联网的技术乘数的曲线,我们看出来,目前根据这些曲线,边缘智能计划,现在处于初级发展阶段,技术、业务、商业模式各方面的挑战仍然具有不确定性。

  我们边缘计算与云计算之间的区别,一种云计算主要是利用互联网实现随时随地,按需便捷使用共享计算设施、存储设备、应用程序等资源的计算模式,主要包括我们的云平台、云存储、云终端、云安全。

  因为最近经常看一些关于阿里阿里云成长的故事,阿里云成立起来之后,为我们整个计算设施、存储资源,方便使用云端的资源提供了很大的帮助。

  边缘计算主要是以计算节点以运用分布式部署在靠近终端的数据中心,使得服务的相应性能还有可靠性等方面都高于传统中心化的云计算概念,所以我们更多的时候是希望边缘计算跟云计算他们两个应该是相辅相成的。所以我们边缘计算整个特点分布式效率更高,更加智能化,更加节能,同时有效缓解我们流浪的压力。

  所以边缘计算对于物联网的优势,非常明显。

  第一个实时计算减少反应延迟。

  第二个可靠性高,离线正常运作。

  第三个安全合规,满足隐私的要求。

  第四个高性价比,节省存储运输成本。

  第五个灵活部署,新旧设备互通。

  所以应对边缘计算和边缘智能应对物联网的数据和大数据的挑战,具有非常好的优势。他们两个之间的区别,边缘计算更准确地说是应对云计算的一种补充和优化,简单而说是云计算把握整体,边缘计算更加专注于局部。

  如果说云计算是集中式大数据处理,边缘计算理解为边缘式的大数据处理,整个边缘计算更加适合实时的数据分析和智能化的处理。相较于单纯的云计算更加高效而且安全,他们两个都是边缘计算和云计算两者都是处于大数据计算的一种方式。

  所以说边缘计算并不是为了取代云计算,而是希望能够对云计算进行补充和延伸,两者相辅相成。所以两者进行有效结合对于有效解决大数据处理面临的问题有很大的帮助。

  我们最后一个希望边缘计算在出现一定程度上缓解了大数据带来的复合,同时边缘计算发挥着举足轻重的作用,受到了大数据的零售、安防包括交通运输医疗制造等等。各个行业的客户的青睐。

  边缘计算在大数据应用中间,虽然连接数的不断增加,物与物之间的连接越来越紧密,在大量的信息面前,数据中心处理数据的方式会降低很多效率,所以边缘计算的模型恰恰能够满足这样的作用方式,降低数据转移过程的时间也减少数据传输过程中的整个资源消耗的问题。整个安全交互延迟和减少带宽的成本这个已经介绍过了。

  所以我们希望能够通过互联网+协同制造,用物联网的技术思想驱动互联网+协同制造,然后促进互联网与工业制造的协同创新,打造基于工业发展和未来智能制造革命性的体系架构,首先就学校更多的时候是专注于理论的研究,产业是专注于应用的研究。

  如何把学校的研发和我们产业的应用,包括我们进行一个虚拟不同的信息技术包括我们生产制造中间进行融合和协同打造这么一个机制,是我们正在探讨的模式。

  打造互联网+时代链状的工业协同制作体系,然后让智能制造环成为协同制造链,因为过去一个一个的闭环和环能够打造我们大家一起协同发展的链。

  我下面给大家介绍几个我们的应用案例,这些应用案例都是我们在学校在研发过程中,然后整个研发过程中间都已经落地应用的案例。

  第一个是我们的智能有机监控系统,这个给山西通达公司他们做的,因为很多的基础特别是我们下面有一些运营商的朋友,他们的基站是建在偏远的山上,山上之后经常会断电,断了电之后就要请第三方运营公司对他进行发电。

  但是发电的时候,就出现一个问题,你到底发了多少小时电,运营商是不掌握的,所以通常都是第三方运维公司他主动来提供说我这边记录发了几个小时然后提供费用。但是现在存在一些问题:

  第一个第三方运维公司提供的数据是否准确。

  第二个基站是不是有没有在发电。

  第三个基础恢复通信的时候,什么时候开始的,市电来了之后你这边开始停止发电了,系统之间每年发多少电没有具体的数据。

  所以现在,移动好像已经不给他们结算费用了,拿不出证据证明了,所以我们希望能够研发一款涵盖发电机的数据采集器,网关、通信设备、发电大数据服务器可以对发电进行实时监测。同时能够自动抓单、派单。

  因为运营商的系统他是不允许你直接获取里面数据的,所以我们才把数据抓取出来,实时监控我们发电机的运行状态,自动识别断电、供电的情况。同时最后基于大数据进行分析,为我们整个结算提供整个证明。

  所以我们传统解决方案,一个信息孤岛基于物联网平台化,进行平台化和智能化的转变。

  第一个我们研发了一款自主研发的多产量的信息采集终端,可以实时采集到整个发电机的温度、环境、时长、电压、电流、功率、电量、GPS等等信息。同时发电机内部的一些运营状态的参数,将这些数据都实时获取过来,获取过来之后,也就是我们将一个普通的发电机变成一个智能化的发电机,然后实时实时采集到发电机的运行状态,基于大数据最后进行分析。

  所以我们实现了发电机整个油机的发电前、发电中和发电后,全业务流程的监控与优化管理。

  首先第一个我们智能获取高级信息,获取公端,之后进行一个分析。因为基站里面还有UPS,你的UPS能撑多长时间,也都会进行分析。

  第三个开始通知我们发电机的维护人员。所以自主获取告警公端(音)之后进行分析、判断基站是否停电。

  第二个在发电中,我们实现了采集发电机的实时状态、实时感知,感知来电情况。

  最后一个我进行一个数据分析,进行一个智能化决策,最后进行一个自动结算,方便核查和优化模型。

  所以我们实现了整个基于中间物联网的平台,实现了监控智能化。这是我们整个运维的实施状态,目前有多少个设备、设备在线的情况、运行的效率。

  这个是发电数据的统计和分析,服务器运行实时监测,发电机型号以及GPS位置信息、预警信息等等。

  同时是自动获取公端的一个界面,发电机的管理、传感器的管理。这是发电机整个监控系统控制的界面,是运维人员的手机APP,它可以实时测量、实时管理。统计系统、设备参数、员工信息包括电力参数、GPS参数等等。

  这个是我们发电机整个监控管理,外勤管理、工单管理等等。这个设备录入信息,设备的注销、历史数据、外勤人员的统计。

  第二块我们做了智能运维平台,这个是我们整个路上装了很多摄像头,包括有公安的,有交警的,包括运营商也有很多摄像头,这个摄像头是否在正常工作,是否在正常运行,很多是不知道的,他们采用了一些软件监控,是否有信号过来。

  因为不可能我所有的屏幕,所有的摄像头都对着同一个屏幕,所以很多厂家也进行了一个软件的测试,是否在录像。一旦就算是我知道摄像头没有在录像,就要派运维人员到现场。这个运维的成本非常高,每年好多钱进行运维。所以我们研发了这么一款智能运维的设备,运维控制终端、可以实时运维到摄像头的运行状态。

  整个摄像头是否在工作,是断网还是断电了,摄像是否清晰等等。

  第三个刚才介绍5G应有场景,智慧医疗、智慧病房、智慧医院是我们整个应用的一个非常典型的案例。这边我们跟江苏省人民医院一起研发了智慧病房系统。智慧病房系统是2017年的11月份启动,2018年的6月份上线。到现在为止还是在国内非常先进。

  当时2018年1月份开始省人民医院委托我们做了智慧病房这么一个项目,在2018年底我们就获得了江苏省工信厅智慧江苏的示范工程。这个是整个在23楼建立这么一个智慧病房的示范区,整个实现了我们整个病房里面信息的采集和各类的护士站前面的大屏,获取整个病房里面的信息,下面我详细介绍一下。

  因为省人民医院,他们一直想做智慧医疗,希望能够基于相应的信息技术、网络技术能够实现我们未来整个智慧医疗为大家诊前、诊中、诊后全流程的智能化服务,这个过程在去年开始我们启动这个项目以后,在今年的2019年3月份,国家才出台一个智慧医院建设标准,这可见省人民医院这方面还是具有前瞻性的。

  所以我们认为在智慧门诊、智慧后勤、智慧感控,在医院我们希望智慧医院建设能够从智慧病房建设开始。

  首先第一个现在病房遇到的困境,虽然说今天是一个智慧工业的一个论坛,但是我今天要把智慧医疗给大家介绍一下,也希望能够从我们的案例中间给大家一点启发,从这些案例中间找到我们的一些需求。

  第一个我们医生传统病房一个很大的痛点,就是医生工作非常劳累,同时信息操作非常复杂,

  他们在查房过程中间,想看一下患者的病历、影像和检查数据实时看不到的,所以没有办法,很多时候会看到一个护士抱着一骡子病历,他们现在已经进行改进,有的医院是用一个移动护理小推车,推车上一台电脑,需要看数据实时打开电脑来看,这个非常不方便的。

  第二个在查房处理过程中间的意见和医嘱,无法实时记录到系统,我们经常看到在医院例如医生在查房过程中间后面跟着一群人,医生看完之后说修改一下医嘱,旁边一个小医生,赶快拿着小字条要把医嘱信息手记下来,记完之后查完房回到办公室去把他录到电脑里去,这个非常不方便,然后就担心这个小字条掉了,一掉了小护士就要挨训了。

  第三个住院患者重复询问身体状况和治疗效果,这个也就是目前整个传统医生遇到的困惑。

  第二个是护士遇到的困惑,他的工作非常繁杂奔波,他们在查房过程中间无法实时处理查房护理信息,同时患者日常测量血压心电包括体温,每天测量好几次,工作非常复杂。

  第三个患者体验也非常欠佳,整个过程手续繁多,沟通又困难。出入院手续非常复杂,患者办理手续的材料多,跑腿多。无法实时了解患者的治疗情况和治疗进度,出院后很多信息无法查询,也查询不到住院的明细等等。

  所以基于这样一套需求,我们就根据我们传统住院服务的孤岛式的服务,将他改造成智能化的服务系统,实现患者的统一管理,形成大数据的深加工,硬件设备基础网络设备的统一管理配置。智能化平台的承载与业务系统,执行各项智能化的业务。

  这一块我们就涉及了整个包括十四个,从病区管理、医生管理、护理管理、患者管理,我们总共设立了14个子系统,所以第一个我们协助医生,为了帮助医生,我们研发了床边交互系统、病区的信息统计系统和远程查房系统。

  床边的智能交互系统,实现了异化服务的交互平台,将现代所有医院的电子病历实时都获取过来,然后自动采集患者各类的体征,然后医护人员可以随时看到关键体能信息,自动更新实时推送医嘱,一旦有医嘱信息过来之后,必须要看完之后确定之后才可以关闭。

  最后一个集成我们的自动点餐等等服务。从患者的个人信息,住院的信息、主管医生的信息,然后你的体温、心率我们是用智能床垫获取到心率信息,然后输液还需要多长时间包括血压,下面就有十六块功能。从医生医嘱包括检查检验的一些数据。包括体征的数据、住院宣教、查询缴费、出院办理,现在他们已经在这个病区住院的患者可以直接在床边就可以办理出院。同时可以自主订餐、健康百科、影音、院程查房、医患互动等等。这是特征的信息。

  右上角是产品缴费的信息,左边是住院宣教,最后面是医生医嘱实时推送。第二个是整个病区的业务的需求,他每天医生下了班之后真的很辛苦,还要把整个病区的信息进行汇总,将每天患者的情况,医嘱情况等等他们过去都要做PPT,然后各个医生之间进行交流和交互,我们就研发了自动交互系统对接他们的HIS系统、PACS系统。

  所以将报告音像等等数据进行统一一个汇总,一分钟之内就可以将病区的情况进行汇报,汇总完成。

  第三个远程查房系统,我们之前系统设计,当时不是给医生做的,当时我们想的是患者家属做的,患者如果有医院住院,家属更希望了解一下患者在医院治疗的情况,我们也希望多了解一下检查的数据、身体的信息,同时也希望能够实施视频和交互。后来他们认为对患者家属作用不大,可能对医生作用更大,我们就改造成了一个智能查房系统,医生在出差的过程中间,可以实时了解患者的个人情况。

  第二块我们面向解放护士的护理工作,包括智能护士站、智能体温的采集、智能输液包括智能化信息展示等等。

  首先第一个这也是我们跟现在的场景也非常接近的,医院有很多不同的心电监护系统,不同的心电监护仪,但是不同厂家的心电监护仪数据、格式和协议都不一样。

  所以你会看到护士站会有很多不同的屏幕摆在上面。他们提出来能否实现全部所有类型的心电监护,能够实现统一的数据采集。

  第二块异常信息,我能够实时告警。

  第三块,我真实数据可以长时间的保存。

  我们研发了智能护士站,将不同厂家,不同品牌的数据,不同厂家的心电监护仪都可以数据进行实时采集过来,然后进行实时的监控进行分析,如果发生情况可以实时的警报。

  这是异常数据进行自动告警,数据进行存储,我们将自动定期生成统一报表。

  智能体温采集系统,这也是他们非常好用的,其实现在医院很多医生护士都在用,腋下测体温,或者耳温枪测体温,测完之后他们自己拿个本记下来,回到办公室录,很不方便。我们对接了蓝牙耳温枪,将数据体温实时采集,这个确实极大方便了他们的使用。

  这个是我们智能输液系统,当系统在一瓶输液输完以后,这个可以挂上两瓶,然后开始输液,自动监测输液的进程,输液完成之后自动关闭,同时进行报警,提醒护士过来关闭。

  我我们专门在护士站前面有一个专门的可策划大屏,它可以将所有的监控信息,所有患者的关键信息全部在我们屏幕上进行展示,异常信息实时告警,实时推送,展示全部数据的对接。

  当然我们也考虑了个人隐私,把名字进行了一个处理,所有的数据进行一个推送,实现察看,可以借助实时了解患者所有的情况,同时一旦发现数据不正常,可以立即告警,生成我们的同时,记录下来告警的工单。

  一个手持平板,进行一键切换。护士站后面,我们也有一套全系统的智能介入,数据的自动配置,数据更新、自动隐藏。

  对患者床垫交互,一体化智能测量,智能化床垫系统人脸识别系统等等等。然后我们首先第一个就采用我们的人脸识别技术,自主测量、身高、体重、血压等等,数据实时上传。

  第二块我们有非接触的床上监护。因为有很多人来不及没必要挂心电监护仪的,这样的话我们采用我们的智能床垫,不间断的监测心率,呼吸率以及是否统计离床次数、离床时间等等。实现我们的智能化的监测,同时可以发出智能报警。

  我们采用人脸识别,将整个病区里面的是否患者及其家属进行一个确认,同时我们对医护人员进入的也进行了一个健全。

  我们除了用的病区以外,现在在整个医院里的手术室等等地方都在使用。

  因为我们在前端,为什么要介绍这个省人民医院的智慧病房,我们在研发,特别在做这个项目的过程中间,因为我们在学校,我们觉得很多设备应该是现成的。但是在交流的过程中间发现,其实很多设备很难直接满足他们的需求,你比如说在医院很多,我们在挂号,在门诊的地方,有很多各类的信息,各类的挂号、缴费等等很多。但是专门针对病区、专门针对住院患者的没有。

  很多人住院完之后,出来的时候仅仅拿一个出院小结,没有关于住院的详细信息,原则上拿身份证到他的医院档案室是可以复印的。那么医院提出来,我可以有这么一套设备,把他们可以带走的信息自己打印出来,所以就定制了一款专门这么一套自主服务一体机,它可以智能查询个人的住院期间所有的信息、费用和注意事项,同时可以自助打印报告单,自助缴费打印发票,实现出院的自助办理。

  自动点餐这个也很有意思,我们是根据不同的患者提供智能化的食料的方案。所以我们关于智慧病房系统,整个在医院研发过程中间,基于边缘计算,实现20余种设备的协同接入与协同。

  所以刚才我一直在介绍,包括我们工业互联网还是我们智慧医疗现场,我们更多的是多终端,多设备的接入与协同工作,是我们一个核心,也是我们第一步。

  第二步,我们多网络的协同传输,我们有不同的设备,有Wifi的,有蓝牙的。我们多设备的协同接入和传入,不同网络的协同传输技术也都采用。

  第三个边缘侧和云端多元异构、医疗大数据统一的处理。我们除了对接了医院几十个不同的医疗系统。

  所以我们从信息的采集和交互,再到大数据的统一处理也做了很多的工作。这个是信息处的领导来参观我们智慧病房。

  最后一个案例就是我们智慧停车系统。因为现在整个停车已经比较多了,各家各户市面上的停车特别多,特别智慧停车目前的矛盾特别突出,这个数据是到2018年年底,私有汽车保有量突破两亿辆,达到2.07亿,同时增长4.9%。但是我国大城市的,小区车位停车位的比例是1比0.8,中小城市是1比0.5,停车位缺失超过五千万个。

  所以与发达国家相比,1比1.3相比,我国的停车位比例偏低,停车设施有待进一步的完善。

  特别是我们的一线城市缺口加剧。同时行业投资的规模也特别大。

  第三个我们的停车市场的消费规模也在逐年提升。但是现在目前存在几个问题,第一个结构分散,全国前五的停车公司,合计管理停车场的数量仅占11%。这个非常分散。

  第二个整个管理非常的乱,缺乏专业性、管理混乱、社会标准不统一,还有很多人非法设计了很多停车位。

  第三个设备智能化水平低,人工管理成本高。信息孤岛现象非常严重。因为现在车位利用率也非常低。

  所以整个中国停车行业发展白皮书当时提出来,万亿级的停车市场竞争对手,相对其他行业发展粗暴,各自规模交小,行业巨头尚未出现。

  所以行业前年广阔,亟待具有行业整合能力的企业出现。

  我们在盐城市去年开始研发了城市级的停车联网平台,这个非常具有互联网的特征,支持了跨平台,跨系统,多终端的接入与智能处理,实现全城停车的统一管理。我们面向管理人员,他的运行状态展示账户信息、数据挖掘情况,备案停车场,总共有两百多个备案停车场,包括特殊车辆放行等等,包括数据报送。

  首先第一个我们基于物联网停车终端的接入平台,所以实现多种平台的高位视频装,地磁地锁等设备的兼容,有效整合现有的交警城管、停车场等所有的硬件资源。

  这个跟我们工业环境非常像了。因为获取了不同的停车场,有的停车场是采用地磁,有的停车场是采用高位球机,对自动识别车牌,自动收费拍照,强求联动。

  有的是采用视频桩有些地方也能看到,在路边,一个视频桩管一辆车辆和车位,可以自动检测到车辆的驶入等。包括智能地锁还有门口的智能到达,他根据拍照,自动收费、自动检测车辆等等。整个市面上太多家不同的设备,现在我们把各家的设备统一接入到同一个平台里进行统一管理。

  第二个是针对整个盐城市多个停车系统采用不同的标准,多个数据库应用以及服务的不统一、数据孤岛、信息无法共享。

  因为现在最主要的包括很多路边停车,他们的收费基本上到最后按照核算是多少,但是到最后数据总是不对,如何进行一个全程停车联网的平台,然后全城边缘停车场、路内停车场等,均接入平台,打破现有的信息孤岛,实现全城的统一联网。

  所以我们面向单停车场的设备物联网设备,前端我们可以进行物联设备停车的管理,包括任何一个停车场,面向车主可以输出各类的服务,同时我们第二个面向集团可以进行统一的管控。

  所以我们停车场管理平台,从车辆的监管,因为做到最后,我们发现不仅仅就做全城的停车了,基本上做全球的静态交通,从车辆的监管这些车辆是否进行了有效的年检,年检的时间,是否有违章记录,违停将违停监管和停车都完全放在同一个平台上。

  第三个车辆的管理车场的管理,包括我们停车的记录、统计报表、车辆排查、公安系统进行直接对接布防告警,如果有一些车辆,它是公安的一个要追踪的车辆,只要在盐城任何一个地方停下来,就可以立即追踪到。包括我们的人员管理等等九大模块。这是整个监管大屏。他可以实时了解到全城每一个停车场、路边还有多少个停车位,他的停车位的使用效率,目前还剩多少个停车位,他现在整个车流量的分析,包括车收费的管理等等。

  停车管理违停监管,因为现在将过去纯粹停车停车,违停是违停,所以我们将违停信息和停车管理纳入到同一个平台进行统一这么一个管理和协同。

  第二个布防警告与车辆排查,现在一旦在公安他们需要查某一辆车,过去用摄像头不断看这辆车哪了什么地方了,现在他会不停下来,只要在备案停车场或者路边有摄像头的地方的停车场,只要停下来我们都会处罚他的停车信息。

  第三个我们之前APP将全城的停车场公共自行车包括实时的路况情况,违章的查询情况,违法的处理情况等等都统一纳入到同一个平台里,整个把以停车为中心实现了全城静态交通的管理。

  实时路况的情况,将实时路况跟我们的互联网关联起来,根据目的地优化,根据实时路况情况优化一个比较快速的路径。包括我们的违章查询与处理,包括学法免分,因为在这个平台,我们也实现了违章的查询,如果可以实时进行处理,为了推广在上面采用了我们研发了学法免分,在上面学学法律可以免掉三分。

  还有一个随手拍功能,随手拍功能就是行业有违章信息,发现有违停信息对他进行一个实时的数据的交互、数据获取,然后随手拍一张照片,把情况上传到公安平台,然后就进行一个现场的核实,根据核实完成之后,给大家进行最后一个进行相关的处罚等等。

  现在整个5G环境下,我们整个工业互联网发展应该是非常火热的,然后我们现在专注于南京邮电大学从2009年开始做物联网,只要今天差不多做了十年,从物联网的通用性的服务系统我们研发了物联网的智慧服务系统,人工智能的智慧服务系统。

  基于物联网的智慧服务系统,能够实现这个各类终端设备的智能化的接入,同时第二块我们也希望面向各个不同的行业和应用场景,能够实现我们各类服务的智能化,特别是在我们工业环境下,从工业环境下,我们和东北大学包括沈阳自动化研究所也都进行了一些项目的合作,包括我们未来智能化的应用,所以我们也希望能够从物联网人工智能、大数据分析、5G应用上面能够和大家一起进行合作探讨。谢谢大家!

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