从矿山到油田，5G+AI为能源行业添智慧

2023-08-02 10:08

物联网智库原创

导读

实体经济是一国经济的立身之本、强国之基、财富之源，是构筑未来发展战略优势的重要支撑。显然，在未来一段时期，各行各业都会围绕这一主线展开行动，而ICT企业作为先进科技企业的典型代表，将成为助力中国实体经济转型升级的“排头兵”。在此背景下，高通公司联合智次方·物联网智库通过对产业领军企业进行深度访谈，撰写一系列案例文章，并制作案例集《2023高通赋能企业数字化转型案例集》，这是其中的第四篇——智慧能源篇。

生活在现代城市的人们，可能很难想象灯不会亮、车不能行、机器不再轰鸣、工厂不能开工的情景，而这一切正常运转的背后，都需要能源提供动力。能源是驱动一座城市的血液，维系着照明、交通、供暖、降温、机器设备运行等基本功能，更是一个国家发展的命脉。

因为历史悠久，能源可谓是“化石级别”的古老行业，难免会让人产生传统的印象，但如今的矿山、油田却早已不再是人们记忆中的模样。5G让能源基础设施实现了互联互通，AI则为运维、巡检等工作的无人化奠定了基础。换言之，数字化技术正在深入能源产、运、储、销、用各个环节，智慧能源市场前景广阔。据中研普华产业研究院《2023-2028年中国智慧能源行业发展分析与投资前景预测报告》数据显示：随着智慧能源投资规模的加大，预计到2025年智慧能源规模将达到1600亿元，2027年的智慧能源投资规模将超过2000亿元。

广和通+山源科技：5G智慧矿山，让井下作业更高效

在中国的能源结构中，煤炭是主体能源，因此煤炭产业承担着能源领域数字化转型排头兵的重任。2020年初，国家发改委等八部门印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，其中明确，到2025年大型煤矿和灾害严重煤矿要基本实现智能化。随后，《煤矿智能化建设指南（2021年版）》《“十四五”智能制造发展规划》等一系列行业政策相继出台，加快推进煤矿智能化转型——5G则在行业转型升级的过程中发挥着不可替代的重要作用。

矿工井下作业存在安全和效率等诸多挑战

煤矿井下的巷道构造错综复杂，探矿设备、采煤掘进机械、选矿设备、开采设备、供电设备、通风设备、排水设备等大量井下机电设备在不知疲倦地进行日常作业，其中很多机械设备都需要人工来进行操控和运维。

显然，井下作业是一件危险的“苦差事”。首先，传统采矿现场往往尘土飞扬，环境恶劣，同时还伴随着塌方、滑坡等地质灾害。深入矿井内作业的操作员则可能面临顶板塌陷、透水渗水、指数超标、空气缺氧等突发危险事件。第二，井下环境昏暗、空间狭小且基本封闭，易产生回声和共鸣，许多井下设备具有高噪声特性，有可能出现操作员面对面都听不清对方说话的场景。最后，工作人员日常劳动强度极大，部分设备操作技术门槛高，操作不当时容易发生危险事故，从而产生更多安全运维及生产辅料成本。

如何在保障矿工安全操作的基础上，改善其工作流程，提升其工作效率，并进一步推动煤矿井下“少人化、无人化”的作业流程，是上海山源电子科技股份有限公司（以下简称“山源科技”）开发解决方案时聚焦的方向之一。

山源科技成立于2001年，从创立之初就致力于智慧矿山、智慧能源等领域工业物联网端、管、云产品与系统的研发、生产、销售与服务。随着智慧矿山2025写进国家战略，特别是5G时代的到来，给能源行业大量物联网数据的传输和自动控制带来了曙光，山源科技成为智慧矿山行业井下运营商的愿望正在逐步实现。

目前，在广和通与高通的助力下，山源科技基于内置高通QCM6490物联网解决方案的广和通5G智能模组SC171开发出了5G矿用AR（增强现实）眼镜产品。

5G赋能传统设备化身“煤矿物联网”智能终端

5G矿用AR眼镜通过将虚拟信息叠加到真实环境中，实现信息流从二维平面到三维立体的过渡，带来了多种创新功能，从而进一步解放人员的双手，提升其作业安全性和工作效率。

5G矿用AR眼镜

在远程协作场景中，该款眼镜融合AR、实时音视频、5G通讯等技术，搭建了连接一线现场人员和远程专家的AR协作空间，针对设备故障等突发状况，专家即使身在千里之外也能为现场人员提供专业支持。

在智能巡检场景中，AR眼镜可以结合企业标准SOP流程，对传统的巡检、点检规程和操作流程进行智能辅助，通过AR虚拟图像实现位置导航，综合利用云计算、算法、大数据等技术，实现设备数据实时查看、人员操作流程指引、操作方法指导、操作视频记录等功能，提升巡检效率，同时提高人员操作的规范性及安全性。值得一提的是，该款眼镜的AI识别功能，可以满足安监员和带班领导的设备巡查及三违检查（违章指挥、违章操作以及违反劳动纪律），且实时视频记录，对安全检查和事故分析提供佐证。

在培训教学场景中，AR眼镜则能化身移动的多媒体知识库，满足矿山现代化教学和实操培训等应用场景的需求。

高通QCM6490物联网解决方案保障5G性能，提供算力支撑

矿用AR眼镜在使用过程中涉及大量视频数据的传输，同时设备的实时监测和实时音视频等功能也对数据传输的时延提出了严格的要求。

传统有线传输的方式虽然信号稳定，但井下地形复杂，设备繁多，给布线造成了很大的困难。4G/Wi-Fi等无线通信技术即使解决了布线问题，也无法满足其对时延、速率、稳定性的要求，可能造成联网不顺，作业数据无法及时上传与归档的情况。而以5G为代表的新一代通信技术，则从根本上解决了传统网络技术难以满足井下生产特点的问题。

广和通和高通为山源科技矿用AR眼镜的5G性能保驾护航。具体而言，这款设备搭载广和通5G智能模组SC171，内置高通QCM6490物联网解决方案，后者是高通专门针对AIoT领域打造的一颗高性能5G SoC，采用高通Kryo 670 CPU，是拥有8个核心的高性能CPU，最大主频可达2.7GHz；GPU采用Adreno 642L，主频高达812MHz，并融合了AI加速器，综合算力高达14TOPS。

广和通产品行销部总经理许良翮表示：“SC171系列是广和通推出的一款高端5G智能模组，支持国内5G的所有现网频段，支持2.4GHz+5GHz双频Wi-Fi 6，为整机客户提供了灵活而强大的智能计算融合数传的解决方案。同时，基于高通芯片的强大处理能力，5G智能模组SC171可以支持山源科技的终端设备流畅播放4K视频，并对数据进行高效计算与处理；支持2520x1080@60fps双屏异显，最高可支持5路摄像头同时运行，多媒体播放功能强大。”

山源科技副总经理&中央研究院院长刘碧波表示：“对于5G矿用AR眼镜的应用，除了需要5G蜂窝的接入能力，还需要在满足功耗的条件下，具备强大的视频采集能力，强大的本地算力，以及在矿山这种特殊的工作环境较高的可靠性和稳定性。广和通基于高通QCM6490物联网解决方案打造的解决方案，在功耗和算力方面表现优异，同时具备5G和Wi-Fi 6全连接通信能力，为我们提供了强大的技术支撑。”

移远通信：5G无人值守，打造智慧油田

不只煤炭，石油和天然气也是维系现代社会日常运转的重要能源资源。石油被誉为“工业的血液”，除了用作燃料，石油化工还可生产出成百上千种化工产品，如塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、染料、医药、农药、炸药和化肥等。而天然气作为清洁能源，既可用作工业原料，也被广泛用于民用和商业的燃气灶具、热水器、采暖以及制冷等方面。可以说，千行百业早已离不开油气和它的下游产品。

虽然油气是重要的战略资源，但其开采和运输过程却存在诸多挑战。如今，在5G和AI技术的赋能下，一场智能化变革已然开启。

5G无人值守化解油气田人工巡检挑战

受自然环境特征影响，油气田一般分布在远离城市且地广人稀的沼泽、沙漠、盆地和浅海等区域。除了地理位置偏僻，油气本身有着非常特殊的物理特性，因此对运输方式要求极高，其中管道运输是综合成本最低、也最为方便的一种方式。

然而，延绵万里的管道虽然解决了石油运输的问题，但管道巡检却并非易事。石油管道通常线路较长，沿途地形也复杂，传统的人工巡检往往会遇到各种挑战。第一，巡检人员要面临长途跋涉，部分站点难以到达，巡检范围小，工作量大，巡检效率低；第二，在沟谷、河川、林地、湖泊等复杂或恶劣地理环境中，巡检盲区的问题较为突出，在突发自然灾害时更是难以快速获取管道安全状况数据；第三，人工巡检的数据不易保存，无法灵活检索和追溯。

换言之，无论是效率、质量，还是巡检人员的人身安全，传统模式都难以保证。因此，引进先进技术实现油气田及管道的数字化和无人化管理非常重要，5G无人值守项目的出现则在很大程度上缓解了这些问题提。

作为行业领先的物联网整体解决方案供应商，上海移远通信技术股份有限公司（以下简称“移远通信”）推出了基于高通QCM6490物联网解决方案的5G智能模组SG560D和基于高通QCS8250物联网解决方案的高算力模组SG865W-WF，为无人机、机器人终端在油气行业开启远程巡检提供了“动能”。

高通QCM6490和QCS8250物联网解决方案为远程巡检添动能

在管道巡检中，无人机全自动飞行，可进行全天候的监控，高效完成大范围的日常巡查作业。具体而言，无人机可以抓拍并自动识别埋地管线水毁塌陷、裸露、附近违章施工情况，还可通过高清变焦摄像头对关键阀门、仪表、螺栓等特定设备进行精细巡检和故障排查。同时，无人机可在指定目标上空悬停详查，获取管路周围土壤环境、天气、管路温度等信息，发现情况即可定位报警，锁定和跟踪地面目标探查细节，配合远程喊话器，及时发现、威慑、制止破坏管线和盗油行为，并做现场取证。

除了无人机，机器人也是常用的无人巡检设备。巡检机器人可以代替一线高危作业人员，在各类易燃易爆、有毒有害、高温高压的环境中，执行全天候昼夜巡检工作，部分机器人还具备自主建图、路径规划、自主避障、定位导航等功能，保证巡检工作的安全与高效。

无人机在长距离飞行时，可能会因为传输距离、信号遮挡问题导致关键数据难以回传。机器人在执行巡检任务时，也可能遭遇信号不佳、网络延迟等困扰。而5G高速率、低延迟、大连接、广覆盖、高可靠的特性，为这些无人值守终端的正常工作提供了保障。

由于传输过程中会涉及大量的图像和视频数据，所以无人机终端需要强大的GPU来保证图像处理和显示。移远通信5G智能模组SG560D基于高通QCM6490物联网解决方案打造而成，可内嵌在无人机控制手柄中，用于高效处理视频及图像等多媒体信息。该智能模组支持5G，可以将视频与无人机信息同步云端后台。高通Adreno 642L GPU的强大性能，让SG560D拥有极强的AI能力，综合算力达14TOPS，可对数据进行高速、高质的计算和处理，完美适配无人机巡检过程中的图像处理要求。另外SG560D具有低功耗、低发热特性，非常适合户外场景及长时间运行。

移远通信COO张栋表示：“基于高通QCS8250物联网解决方案的智能模组SG865W-WF，作为高性能视觉计算单元，具备专用增强型视觉分析（EVA）硬件，该引擎支持计算机视觉应用程序、VIO、VSLAM和DFS。在边缘计算方面，SG865W-WF搭载高通Hexagon 张量加速器（HTA），为精确的边缘处理提供8TOPS的高算力，减少了关键任务中无人机或巡检机器人的处理时间。在数字加密安全性方面，高通安全处理单元（SPU）在各个层面为无人巡检设备提供安全保障，包括可信的执行环境、安全启动和摄像头安全。”

写在最后

国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》指出：要加快推动智慧能源建设应用，促进能源生产、运输、消费等各环节智能化升级。而在这一轮转型升级浪潮中，5G和AI将成为关键驱动力。对于身处偏远地区的能源基础设施而言，其既不能因为故障而引起更大的风险，同时需要与管理中心实时同步数据，这对数据传输和边缘侧AI能力都提出了更高的要求。而高通作为5G和终端侧AI技术的引领者，必将助力能源这个古老行业焕发新的“青春”。

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来源: qq

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