Page 18 - 网络电信2021年6月刊上

基于 5G 的工业远程控制模式
陈力 张海涛 闻磊
中国电信研究院
“5G+ 工业互联网”实现工业化与5G技术深层次融合，基
于客户视角的工业5G模型重塑让业界更重视工业设备在不同应
用场合下的5G+通用技术探索。本文重点从远程控制技术着手，
分析5G+远程控制业务模式的变化，从远程控制的技术路线出
发，提出两个5G+远程控制应用场合，从市场需求、客户价值、
5G技术替代性、典型案例等进行不同业务模式的综合评估，明
确5G+远程控制整体定位，推动5G与远程控制在具体应用场景的
有效结合，加快业务模式探索。
一、5G+远程控制的业务模式定义
远程控制是指通过Internet接入网络等方式，利用无线
或电信号对远端的工业设备进行控制和操作的一种能力。很多
生产、维护环境是不适合人类长时间工作的，如水下、核磁环
境、矿山、垃圾场等，需要远程控制机器代替人类进入这些环
境完成工作，而控制这些机器操作离不开熟练的技术工人。5G
出现之前，无线技术难以满足实时控制的需求，往往需要给机
器带上一条尾巴——网线，而这个尾巴限制了作业能力和范
围。通过5G大带宽和低时延特性，技术工人可以远程控制机
器，顺畅地完成复杂操作。
随着机械设备渗入工业生产的方方面面，越来越多的机
械设备控制系统向远程控制发展，不仅减少了管理人员的工作
量，还给生产安全带来了保障。如图1所示，通过在生产现场的
机械设备上安装摄像机等高清影像采集设备，将远程场景的视
觉传输给控制者，控制者实时监控回传的视觉图像，利用远程
控制器模拟现场动作作出相应的操作行为。
现场工业机械设备可能是挖掘机、装载车、工程车等大
型工程操作设备，也可能是机器人、机械臂等精密机械操作设
备。对于各种设备，远程控制都需要与现场的控制器进行通
信。以挖掘机为例，远程控制指令到达控制器，控制器一般由
PLC、单片机等芯片组成，将指挥中控系统通过CAN总线（不同
网络电信 二零二一年六月
的设备使用的工业总线有所不同）与各关节点连接控制各类操
作，如动臂、斗杆、铲斗、回转/行走。
最初的遥控控制距离机械设备不过几百米，通过肉眼可视
进行无线遥控，无法满足实际生产需求。而有线方式虽然能满
足网络时延和带宽需求，但有线使得机械设备的活动范围受到
限制，且网络部署无法便捷实现。随着5G技术的出现，一方面
大带宽可以保障高清视频传输的流畅性和实时性，另一方面低
时延可以保障控制者与现场机械设备交互指令的实时下发，最
大限度降低人与设备之间的通信链路延迟，让操作更加精准、
便捷。
二、5G+远程控制的技术路线
随着远程遥控驾驶技术越来越成熟，在工程机械行业中，
最具实力的国外顶尖厂商卡特彼勒、小松和国内的三一、徐
工、山河智能、山推、国机重工等一线品牌，都研发了自己的
远程遥控驾驶工程机械产品，并且致力于从远程控制向自动操
作方向不断创新。
三、5G+远程控制的应用场合
5G+远程控制可以广泛应用于采矿、采煤、建筑、工业制造
等工业领域，涉及的工业设备有采矿运输车、采煤设备、挖掘
机、建筑机械、工业机器人等，其中比较有代表性的5G+远程控
制场景如下。
外场施工挖掘机远程控制
大型工程机械普遍应用于外场施工，尤其是高危险性的生
产场景，如采矿、采煤、建筑等现场，以最常使用的挖掘机为
例，采用5G+远程控制技术可以准确无误地掌握施工现场情况，
实时精确地进行操作控制，提高施工效率和熟练技术人员复用
率，保障施工操作人员的生命安全。
危险行业机器人远程控制
在一些传统的危险行业，比如地下管道远程维修、山体滑
坡远程抢险、消防救人、排雷防爆等，这些行业的操作环境恶
劣，对人体危害大，现场人员可能会面临爆炸、高压电流、辐
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