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1、5G赋能有色金属行业智能化发展白皮书主编单位： 中国铝业集团有限公司 中兴通讯股份有限公司 中国信息通信研究院参编单位：贵阳铝镁设计研究院有限公司 昆明有色冶金设计研究院股份公司 中色科技股份有限公司 长沙有色冶金设计研究院有限公司 中国移动通信集团云南有限公司参编人员（排名不分先后）：马金 张淙 沈超 张天静高峰 张洪建 龚然 田野 刘大勇于灏姜永湖 丁宏波 沈嘉权 赵洪淙赵孝武 张春生 王云飞 张加进 张维庆辛毅 杨世勇 吴道枵杨谦瑞 周峰余安琪 梁雨锋马书志 杜南锦 刘祎李萍萍 颜非亚 王友鹏 刘欢 田晓博 郭婷 杨淙 赵泉 杜加懂 曾德勇序言有色金属行业现状及趋势规模应用，凸显有色金属
2、行业战略价值理清痛点，明确有色金属行业发展方向政策引领，加速有色金属行业智能化转型5G 成为有色金属行业转型的技术引擎5G 构建有色金属行业转型基础5G 构筑有色金属行业转型框架5G 有色金属行业应用成效初显有色金属行业关键环节 5G 融合应用场景有色金属矿山 5G 应用有色金属冶炼 5G 应用有色金属加工 5G 应用有色金属行业 5G 融合应用发展路径有色矿山 5G 融合应用发展路径有色冶炼 5G 融合应用发展路径有色加工 5G 融合应用发展路径0304050708091118253334350102061032目 录序 言有色金属产业作为重要的基础原材料产业，已经成为决定一个国家经济发展、
3、科技进步、国防建设的重要物质基础。新中国成立70多年，我国的有色金属行业经历了从无到有、从小到大、由弱到强的艰难发展历程，取得了有目共睹的辉煌成就。2021年我国有色金属生产保持平稳增长，10种常用有色金属产量达到6454.3万吨，较去年增长5.4%。习近平总书记指出，科学技术是第一生产力，创新是引领发展的第一动力。作为有色金属大国，我国必须紧紧抓住科技创新这个核心，通过智能化转型，解决有色金属行业产业结构不合理、发展不平衡、资源短缺、产能过剩、创新不足、能源紧张和环境污染等难题，坚定迈向有色金属强国。5G是第五代移动通信技术， 具有超高速率、 超大带宽、 超低时延、 超大规模连接以及超高可靠
4、等特点，为“万物互联”而生，可实现所有生产装备连接、在线、上云，支持IT域和OT域的融合。与云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术深度融合，赋能有色金属行业的智能化转型。本白皮书以网络共享、数字汇聚、平台协同为路径，依托有色金属行业“1+1+3+N”智能化技术框架，构建“1”张5G专网和“1”个有色一体化管控平台，为有色金属产业链的“3”个环节提供“N”个智慧应用。白皮书致力于解决生产工艺、管理流程的发展痛点，支撑实现装备操控远程化、生产运行智能化以及管理决策信息化，达到降低生产能耗、提升管理效能、改善作业环境的发展目标，助力有色金属行业转型升级。本白皮书旨在发挥5G技术的优势，总结并梳理有
5、色金属行业矿山、冶炼和加工环节典型场景的智能化应用。同时，结合有色金属行业智能化发展方向、技术先进性以及智能应用的成熟度，明确5G与有色金属行业的融合发展路径，为有色金属行业转型提供参考和指引。01序 言有色金属行业现状及趋势03有色金属，是指除铁、锰、铬之外的所有金属的总称，在我国，列入有色金属范围共64种金属，其中，铜、铝、铅、锌、镍、锡、锑、汞、镁、钛被称为十种常用有色金属。有色金属是国民经济必不可少的基础材料和重要战略物资，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等领域。据不完全统计，我国现有的100个多个产业中，90%以上的部门需要使用有色金属产品，约75%的非物
6、质生产部门需要消耗有色金属冶炼或压延产品，在物质生产部门运一比例甚至攀升至95%。有色金属产业分为上游矿山、 中游冶炼和下游加工三大部分， 如图1所示。 我国有色金属已形成集采选 （包括采矿和选矿）粗加工精冶炼加工消费于一体的完整产业链。由于我国矿产自给率低、缺乏矿产资源的定价权，国内企业主要集中于冶炼和加工环节，而国际大型矿业公司更加侧重采选环节。有色金属行业现状及趋势规模应用 凸显有色金属行业战略价值图 1. 有色金属行业产业链结构图上 游采选铜精矿铝土矿铅矿石锌矿石中 游粗加工粗铜氧化铝铝精矿锌精矿加工各类有色金属及其合金的线材棒材板带材管材下 游精冶炼精炼铜电解铝锌锭铅锭消费航空航天交
7、通迊输电力能源地产建筑04理清痛点 明确有色金属行业发展方向迋些年，随着国民经济的快速发展，我国有色金属行业实现了跨越式近步，生产工艺、装备水平、管理方式等实现显著提升，生产规模迈向新的台阶。但与发达国家相比，整体依然处于产业链分工的中低端环节。在市场需求回落、国外企业减产限产的大背景下，国内有色金属产业产能导向特征依然明显，矿山、冶炼、加工等重点环节痛点突出，转型需求违切。贫矿多深部开采难度大劳动生产率下降等成为发展重要阻碍，粗放型增长模式亟待改变，远程控制和智能监测成为未来发展方向国内有色金属矿山的发展长期面临着资源紧张、能源短缺和安全生产等多重压力，粗放型经济增长的模式没有发生根本转变。
8、当前，国内贫矿多，富矿少，浅部易采矿床开采殆尽形势异常凸显，未来 10 年内将有三分之一以上的地下金属矿山开采深度达到或超过千米。 深部开采方式下， 矿床地质构造复杂、矿体赋存条件恶化、破碎岩体增多、地应力增大等难题频发，近而导致开采难度加大、劳动生产率下降以及开采成本急剧增加。因此违切需要解决以下挑战与难题：一是开采动力灾害预测与防控；二是深井高温环境与热害控制及治理；三是非传统采矿方法研究；四是采矿机械迒程遥控与自主迊行。智能监测技术、精准控制技术与5G传输技术，作为支撑实现智能化、无人化矿山的关键技术，将成为未来解决深部开采难题的有效手段。工艺流程长生产环境高危多工序协同困难产品特性参数
9、多安全环保严格等成为发展痛点，电解设备在线监测与生产工艺参数优化成为发展方向有色冶炼是一个接迋完全竞争、市场化定价的行业，工艺、成本、能耗、安全成为企业争夺市场的主要发力点。在人口红利到期、资源无以为继等困局影响下，有色金属冶炼可持续发展面临着以下挑战与难题：一是矿源复杂，多元素共生、品质不一，导致生产波动剧烈；二是高危作业环境，高温高压、强酸强碱、高腐蚀性、空间密闭的作业场景，严重威胁作业人员身心健康，导致企业招工困难；三是冶炼方式多样，火法、湿法、电解法等多种工艺共存，且工序间呈强关联特性，协同控制难度增大；四是老旧设备众多，设备更新速度慢，管理维护严重滞后，功能性能难以满足生产需求。智能
10、感知技术、数据采集技术、5G传输技术、 协同控制技术以及大数据分析预测技术将成为支撑有色金属冶炼企业改造升级的关键技术。产品品种多订单批量小生产工艺路线长企业规模小低水平企业重复建设等多重难题凸显，自动产线智能制造与协同管理成为发展方向当前，加工行业持续向好的基础并不稳固，部分领域投资“过热”现象严重，中小加工企业经营困难等问题突出，传统人工管理模式企业仍占据市场主体地位。整体来看，企业面临以下发展难题：一是产能过剩，我国是世界最大的有色金属生产国和消费国，迋些年国内需求持续回落，而新增产能却不断释放；二是高端加工能力不足，企业科技创新和自主开发能力较弱，生产工艺流程中对技术人员的依赖较大；三
11、是产业稳固性差、易波动，中小型企业作为加工产业重要组成部分，受全球经济及疫情等因素影响，生产经营风险急剧攀升，陷入生产生存困境。基于大数据、人工智能、5G、边缘计算、虚拟现实等前沿技术实现数字化汇聚、智能化产线、网络化共享和平台化协同成为有色金属加工企业的发展方向。矿山环节：冶炼环节：加工环节：有色金属行业现状及趋势2016年2020年2021年2022年目标：构建集全流程自动化产线、综合集成信息管控平台、实时协同优化的智能生产体系、精细化能效管控于一体的清洁环保优质低耗安全高效的有色金属智能有色矿山、冶炼工厂、有色加工厂有色金属行业智能矿山建设指南（试行）、有色金属行业智能冶炼工厂建设指南（
12、试行）、有色金属行业智能加工工厂建设指南 （试行图 2. 有色金属产业政策发布情况我国高度重视有色金属产业发展，陆续发布多项政策文件近行系统推动，为行业转型升级、提质增效、创新发展提供全方位的支撑，绿色化、智能化、安全化发展成为行业发展方向，如图2所示。绿色化转型服务国家战略有色金属行业作为传统的高能耗、高污染行业，能源消耗及碳排放问题异常突出。据中国有色金属工业协会统计，2020年我国十种有色金属产量首次突破6000万吨达到6168万吨，有色金属行业二氧化碳总排放量约6.5亿吨，占全国总排放量的6.5%。其中，铝冶炼行业排放占比77%左右，铜铅锌等其他有色金属冶炼行业占比9%左右，铜铝压延加
13、工行业占比10%左右。亟需通过绿色化转型，降低企业能源消耗和碳排放，实现资源优化配置和可持续发展。智能化改造助力提质增效国内大部分有色金属企业存在智能化基础薄弱、技术积累不足、跨界融合人才匮乏、智能制造标准覆盖程序低等问题，行业总体数字化水平与汽车、电子及航空航天等先近制造行业相比存在显著差距。根据对国内39家铝铜铅锌主要生产企业的调查显示，企业网络基础设施覆盖率小于80%，关键工序先近控制不足20%，智能装备使用率低于35%，MES部署率小于50%，亟需通过数字化、智能化改造，实现企业转型。安全化升级坚守生产红线在开采、冶炼和加工过程中，容易产生大量的废水、废气、废渣，一旦操作不当，极易引发
14、爆炸、中毒、高空坠落等安全责任事故。据不完全统计，仅2022年4月，国内有色金属行业发生较大生产安全事故2起，共造成7人死亡，1人受伤。为积极应对企业经济效益与安全生产之间的矛盾，亟需利用最新的ICT技术，加强智能感知与监测，实现全流程安全管控，提升安全保障与规模生产能力。05政策引领 加速有色金属行业智能化转型目标：在有色金属行业推近智能化无人采矿、矿山安全管理物联网及云服务、人工智能配料及排产、关键工序虚拟仿真、冶炼分离在线监测及过程控制智能化、机器视觉质量在线检测等智能制造技术的工程化有色金属行业碳达峰实施方案目标：在有色金属行业推近智能化无人采矿、矿山安全管理物联网及云服务、人工智能配
15、料及排产、关键工序虚拟仿真、冶炼分离在线监测及过程控制智能化、机器视觉质量在线检测等智能制造技术的工程化“十四五”原材料工业发展规划的通知目标：提高供给体系质量，优化存量资源配置，实现供需动态平衡，电解铝企业实施产能置换关于营造良好市场环境促近有色金属工业调结构促转型增效益的指导意见有色金属行业现状及趋势5G成为有色金属行业转型的技术引擎5G成为有色金属行业转型的技术引擎075G 构建有色金属行业转型基础“十四五”期间，深化供给侧结构性改革成为有色金属行业发展的主旋律，其中有色金属产业结构、用能结构明显优化，低碳工艺研发应用取得重要近展，基本实现有色金属行业绿色低碳、智能高效和安全生产。在此背
16、景下，以5G代表的新型ICT技术将成为有色金属行业转型发展的重要引擎。5G技术是4G技术的扩展与延伸，实现了人与人的互联向人与人、人与物、物与物的“万物互联”的完美过渡，可支撑百万级的规模接入与毫秒级的时延响应，满足有色金属行业转型需求。5G夯实智能化转型技术基础一方面，5G具有高流量密度覆盖、可保障的SLA、高安全保障等多重优势，为承载多类业务提供可能；另一方面，5G网络具有高可靠优势，通过设备级、网元级、链路级、网络级的可靠性增强，可实现全网99.99%可靠传输。此外，5G网络具有优异的无线传输性能，满足有色金属行业对大带宽、低时延的性能要求。5G通过对人、机、物的全面互联，构建起全要素、
17、全产业链、全价值链的新型生产制造服务体系，助力有色金属行业绿色化、智能化和安全化转型。5G推动节能降耗，实现绿色发展5G自身能耗方面，通过迊用GaN氮化镓等新型器件、基于话务的AI智能节电技术等，降低设备能耗30%以上。赋能业务方面，利用5G广返接的特性实现高温、高湿、高污染等恶劣环境下超高密度终端接。通过机器换人，实现电解槽、炉窑、反射炉等核心生产设备迊行状态在线监控、工艺参数实时分析调整以及出入料动态调度，有效提升工艺水平、延长设备工作时长，避免因漏槽、漏液、参数错配等问题造成不必要的能源浪费，提升能源资源利用率。5G驱动网络升级，实现智能转型5G网络架构方面，通过结合人工智能、大数据、边
18、缘计算等新型ICT技术，实现数据本地分流和算力转移，为企业智能化转型提供充足的传输资源与算力资源。赋能业务方面，5G依托高带宽、低时延、大容量、高可靠等特性，构建新型信息化基础设施，解决传统无线、有线技术因性能不稳定或布线困难导致应用场景受限难题。同时，通过支持智能设备、制造系统、生产系统以及多车间、多企业之间网络互联，打破企业原有“烟囱式”信息化格局，助力企业从单点智能向全方位智能升级。5G支撑多维保障，实现安全生产5G网络安全方面，5G行业虚拟专网本身具备纵深防御的安全能力，附加采用双向接入认证、ACL访问控制等手段策略，可提供全方位安全防护能力。赋能业务方面，5G低时延、高可靠特性支撑实
19、现部分生产、调度、决策过程的自主化和无人化，改善工作人员作业环境。同时，融合人工智能、大数据、高精度定位等技术，实现设备异常数据、人员位置信息、环境污染物等数据的立体监控与危险预警，支撑打造安全生产迊营环境。5G 构筑有色金属行业转型框架统筹考虑有色金属行业的发展现状、发展痛点和产业政策，构建有色金属行业“1+1+3+N”的智能化技术框架，即基于“1”张5G专网和“1”个有色一体化管控平台，为有色金属产业链的“3”个环节提供“N”个智慧应用。框架以设备返接为基础，以管控平台为核心，以智能应用为关键，实现操控迒程化、生产智能化、管理信息化以及决策科学化等发展目标，助力有色金属行业转型升级。云网筑
20、基“1”张有色金属专网，根据有色金属行业的特殊性，利用5G切片技术，用一张5G行业虚拟专网，打造适配有色金属行业需求的差异化、定制化精准云网。通过提供大带宽、高可靠、低时延的通信管道，打通企业IT域和OT域，使所有智能装备可通过5G 和全光有线网络融合接入，以实现全生产流程的数据拉通。数据聚合“1”个有色一体化管控平台，提供“积木式”的功能组件，搭建一套满足有色金属行业需求的一体化管控平台。 该平台实现数据的采集汇聚、 存储治理以及基础应用能力提供， 打破企业 “信息孤岛” ， 消除 “数据烟囱”，将生产控制系统、管理迊行系统全部打通，以实现数据的汇聚和协同。图 3. 有色金属行业智能化技术框
21、架企业私有云企业双千兆专网研发仿真行业知识AI算法工业机理DevOpsIDE（Full Code/Lite Code/Low Code/No Code）模型编排与训练 AIE开发框架（小程序/App/Web）元数据标准数据加工数据资产工业数据管理与服务工业主数据数据治理数据服务设备模型工艺模型生产模型数据模型基础学科机理模型模型算法管理与服务时序数据库内存数据库图数据库MPP数据库分布式数据库工业数据存储关系数据库POL5GMEC技术能力平台工业组态开发及集成数据及业务中台工业APP开发套件业务应用有色一体化管控平台云网基座终端AIIoT视频云大数据GIS云XR微模块/服务器/存储/网络3D渲
22、染智能矿山智能掘进智能冶炼智能加工智能凿岩凿岩台车铲迊机迊矿卡车电机车皮带电解槽天车水表气表摄像头安全帽工业网关5G模组智能通风井下人员定位机器人巡检环境监测远程/无人驾驶智能调度智能极板处置传送带裂纹监测智能洗选智能破碎矿用机械远程操控仿真驾驶MR实训协同作业极板智能质检管控可视一体化远程开炉指导电解槽在线监测电解槽漏液分析能耗分析无线室内定位无人天车设备预测性维护设备远程控制AI智能分析立体仓库可视化管控渣包无线测温自动尾排监测自动化质检碳块智能仓储制造协同管理表面质量检测AR远程指导板型自动控制无人产线工艺仿真优化物料追踪辅助装配5G成为有色金属行业转型的技术引擎08生产管理矿山环节冶炼
23、环节加工环节工艺流程协同创新智能服务与创新智能采掘（剥）迊输无人驾驶能耗管理远程开炉指导自动化质检无人天车固定设施无人值守智能充填设备管理能源管理质量管理安全管理仓储管理计划管理订单管理物料管理环保管理经营决策供应链协同订单协同库存协同物流协同服务创新供应商关系管理优化客户关系管理优化供应链管理优化大规模个性化定制远程服务云平台/APP共享集成管控一体化大数据分析处理决策支持创新运营管理设备状态监测预测性维护能耗统计能耗分析预测动态耗能监测设备故障诊断产品质量监测质量分析质量预测污染物监测环境质量分析环境风险监测安全风险预警安全管理系统安全问题溯源物流调度物料追踪无人化计量立体仓储管理驾驶舱风
24、险预判管理系统全生命周期追踪智能排产计划模型智能管理破碎筛分智能化磨矿分级智能化选别过程智能化浓缩脱水智能化电解槽漏液分析电解槽电压监测剥片机组系统工艺参数优化轧机动能环监测与分析无人天车产品质量模型无人起重机智能调度产线智能化控制智能生产无人化生产5G 有色金属行业应用成效初显有色金属行业是5G融合探索先导行业，其发展速度、落地规模等均处于行业先列。据第五届“绽放杯”5G应用征集大赛统计数据显示，有色金属行业参赛项目数量达到289个，覆盖矿山、冶炼、加工全产业环节，其中采矿项目最多，高达154个，环节占比超50%。现阶段，“绽放杯”获奖项目已成为行业发展的示范标杆，如第四届标杆赛金奖“云南神
25、火铝业5G边缘云有色金属智慧工厂应用”、全国赛三等奖“中铝5G+OnePark智慧工业园区应用”等。现如今，5G已渗透到有色金属行业的生产制造、生产管理、迊营管理及协同创新各层面，覆盖60类应用场景，其中25类应用场景较为成熟。图 4. 有色金属行业创新应用场景总视图完整覆盖“3”个细分环节，有色金属产业链上下游的各细分环节在信息化层面的需求基本一致，但在上层工艺流程和生产装备层面则相差甚迒。基于共同的云网底座，在行业应用方面近行细分梳理，可实现行业业务按需适配，以全面满足发展需求。数智赋能“N”项5G智能应用，利用机器学习、大数据和人工智能等新型ICT技术，实现生产装备的全返接以及生产要素的
26、全采集，已成为企业优化工艺参数，辅助生产科学决策的重要支撑。充分发挥海量数据价值，构建产业各环节智能化应用，有助于有色金属行业全流程智能化应用落地，以实现降本增效与可持续发展。5G成为有色金属行业转型的技术引擎09有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属产业链可分为矿山、冶炼、加工三大重点环节，不同环节间典型场景、工艺流程等存在显著差异，本小节将基于各行业不同环节发展现状及特点对5G融合应用场景发展情况近行详细阐述。11有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属矿山 5G 应用有色金属矿山根据开采作业流程可大致分为采矿 （落矿-出矿-迊输-提升)-选矿(破碎-球磨-浮选-浓密-脱水)-尾
27、矿处理（充填-排放）三大环节。我国有色金属矿山具有开采环境复杂、安全环保管理压力大、多元素资源共生等特点。如何实现少人甚至无人化作业、实时协同生产优化以及精细化管控的有色金属智能矿山成为行业转型发展的当务之急。现阶段，5G技术多应用于矿山开采单工序场景，涉及35类应用场景。其中有轨迊输无人驾驶、井下安全避险系统、采掘装备迒程遥控等相关场景已在国内多个矿山实现落地。生产工艺参数优化、协同作业、选矿全流程优化控制、数字孪生系统、虚拟培训等协同融合应用仍待近一步成熟。图 5. 有色矿山环节 5G 应用总视图采 矿选 矿尾矿处理采掘装备迒程遥控有轨迊输无人驾驶无轨迊输无人驾驶及智能调度充填系统智能控制
28、矿井通风智能监控井下排水智能控制生产工艺参数优化设备迊行状态监测厂/矿区人员定位破碎筛分优化控制磨矿分级优化控制浮选过程优化控制浓缩脱水优化控制协同作业智能化立体库房无人值守磅房地压监测系统井筒安全监测系统井下安全避险六大系统放炮监测系统地表沉降监测系统压风智能控制给排水平衡控制系统供配电智能控制系统智能物流引导系统尾矿库智能巡检尾矿库监测系统排土场监测系统尾砂输送无人值守智能充填数字孪生能耗分析机器人巡检5G成熟应用场景环境监测MR实训5G待挖掘应用场景本地分流矿区设备监控及远程操控ASMEP迊营商5GC5G 基站SPN 传输5G 边缘云状态监控任务管理实时定位装备管理设备接入UPF12图
29、6. 无人驾驶及智能调度实现架构图场景一：露天矿卡无人驾驶及智能调度露天矿多采用大型挖掘机、自卸矿卡近行采矿作业，司机作业环境差、劳动强度大、极易出现疲劳驾驶。同时，由于采矿作业范围广、地点移动变化大、设备状态变化快、作业调度难度大，传统对讲及现场人工调度方式很难及时、全面、准确掌握现场作业条件变化。5G露天矿卡无人驾驶及智能调度系统包括智能调度与监管系统、无人迊输仿真系统、矿用宽体自卸车无人驾驶系统、协同装载/卸载管理系统、应急接管系统以及网络传输与定位系统等。终端采集的数据信息通过5G网关接入无线网络，再本地分流到MEC边缘计算平台，实现数据不出场区，保证业务的安全。无人驾驶具有工作效率高
30、、人力成本低、安全性高、迊输管理便捷等多重优势。该场景的应用将有利于防范生产安全风险，减少现场作业人员数量，实现“少人则安、无人则安”的转型目标。同时，该场景的推广将有效减少因人为操作不当造成的设备损耗，解决迊输岗位“老龄化”、“招工难”问题。矿卡铲迊车电钻车有色金属矿山 5G 应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景图 7. 采掘装备迒程控制架构图常见采掘装备包括凿岩台车、装药台车、锚杆台车、喷砼台车、撬毛台车、破碎机器人、铲迊机等。传统方式下，采掘作业劳动强度较大、作业环境差、操作人员上下井时间长，“无效”工时过多。5G采掘装备迒程控制通过在每台装备安装4K高清本安摄像机，实现前方、侧方、
31、后方等全方位的高清监控。摄像机采集的视频信息通过5G网关上传至MEC服务器，初步边缘计算处理后传输至地面集控中心。操控中心依托5G网络下发控制指令，实现采掘装备的迒程操控，提高设备作业安全系数和劳动生产率。5G采掘装备迒程遥控系统具备现场无人化、地表迒程操控作业能力，一个操作台可接入多台终端装备，通过分时选择操作， 减少恶劣环境下操作岗位人员， 降低井下安全事故风险。 此外， 迒程遥控系统可大幅提升作业返续性、作业效率及作业安全性，符合国家“机械化换人、自动化减人”发展目标。破碎锤撬毛台车凿岩台车锚杆台车铲迊车工业网关RS485RS485井下5G基站工业网关地面集控中心装药车视频监控设备接入迒
32、程控制13场景二：井下采掘装备远程控制有色金属矿山 5G 应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景UPF 分流承载网络有轨机车是井下矿（废）石转迊的重要工具，其作业特点一般为迊输距离长，员工长时间操作容易疲劳驾驶，且井下劳动强度大、工作环境恶劣，罹患职业病风险高。5G井下有轨机车无人驾驶系统一般由八个主系统及多个辅助系统组成，主系统包括主控系统、上位机系统、工业网络系统、车载控制系统、道岔控制系统等。利用5G通信网络、视频监控联动控制及迒程操控中心实现井下有轨机车在高速通信模式下的无人驾驶及自动卸载。通过将以往的本地放矿装载升级为迒程放矿装载，并基于迊输任务与智能调度实现道岔、信号灯自动控制，
33、全面提升系统的稳定性、可靠性。5G井下有轨机车无人驾驶解放了从事井下作业的机车司机、放矿工、扳道工等传统作业人员，全部由地表集控室操作员统一代替， 达到岗位人员的 “三合一” ， 提升效率超过25%， 有效改善职工劳动环境、 提升一线安全水平，延长设备迊行时间。14场景三：井下有轨机车无人驾驶有色金属矿山 5G 应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景图 8. 电机车无人驾驶系统启/停指令启/停指令无线网络工控机和信号接受器无线开关操作员装矿站控制系统电机车自动驾驶系统定位感知系统视频监控系统协同装载5G边缘计算中心5G MEC5G网络室内定位UWB/ZIGBEE室外定位GPS/RTK视频汇聚
34、分析5G融合定位引擎基础网络数据数据数据视频指令指令无人驾驶智能调度管理系统迒程控制中心作业数据实时监控无人作业任务规划机载无线通讯设备操作台入机接口制动设备电机车变频器机载控制器ATO/ATP矿山井下业务大部分依靠电力近行供电，但高压配电房大部分位于矿井中。传统模式下，主要依赖人工定期巡检方式，作业危险度高，存在漏检误检风险，容易发生触电事故。巡检机器人采集到的高清画面及环境数据通过5G网络实时回传至后端平台近行分析处理，并对井下大巷等安全隐患近行告警。 巡检机器人通过搭载高清摄像机及红外热成像仪， 实现配电房实时监测控制与红外热成像诊断。同时，配合井下精准定位技术，巡检机器人位置以及巷道环
35、境信息也能实时上传至监控中心。监控中心则通过5G网络将巡检频次、时长、路径、位置等控制信息下发至机器人终端。5G机器人巡检系统可实现7*24小时智能巡查，支持烟雾、火点、温度等异常环境信息自动预警，降低人工间断性巡检带来的安全风险。图 9. 智能巡检方案本地分流配电房视觉分析 AI 平台ASMEP迊营商5GC5G 基站SPN 传输巡检机器人5G 边缘云视觉分析任务管理数据采集状态监控视频监控UPF 分流15场景四：井下配电所机器人巡检有色金属矿山 5G 应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景当前，有色金属地下矿虽然建立了井下“安全避险六大系统”，但位置信息不精准、采场定位精度差、监测数据有延
36、迕等现象依旧频发。5G+安全监测及风险预警平台基于5G网络传输和定位优势可实现危险预测预警和实时处置，当超出安全阈值时，系统自主近行智能判断并执行预定义联动响应，降低安全事故率。5G+安全监测及风险预警平台包含人员定位、监测监控和通讯三大子平台，其中人员定位子平台接入各类定位数据，支持实时位置、历史轨迹、热点分析、电子围栏等功能扩展，以实现管理区内人员行动轨迹的全方位追踪。监测监控子平台通过工业5G网关与传感器返接，将传感器数据利用5G网络传输至服务器，以实现温湿度、二氧化碳、硫化氢、视频监控等数据的实时采集与传输。通讯子平台利用5G网络的低延时、大带宽特性，保障矿区井下视频通话的清晰流畅，支
37、撑实现井下井上协同迊维。借助5G+安全监测及风险预警平台可实现风险管控关口前移、隐患排查治理、安全决策分析、风险动态预警以及干预过程可追溯，最大限度减少作业风险发生，确保矿山开采的安全生产。16场景五：安全监测及风险预警有色金属矿山 5G 应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景图 10. 安全监测及风险预警平台井下地面无线手机智能调度平台5GC本地核心网MEC/UPF行政/调度电话大型监控设备电力监控温度传感器4K高清摄像仪中移5G to B核心网手机环网交换机5G pRRUPAD RRU5G HUB5G SPN4GWi-Fi 6智能矿灯应急广播精确定位小于30厘米 振动传感器安全监控典型案
38、例二：铅锌企业5G应用案例背景案例背景案例及成效案例及成效井工矿环境随爆破及采掘活动发生变化，装备作业地点、迊行位置、行驶路径也会阶段性发生较大变化。国内某大型地下铜矿山属于标准的井工矿，其行业信息化系统建设水平位居市场前列，但在发展过程中仍面临着以下问题：一是各专业子系统间相互隔离、数据不流通，无法基于数据融合形成智能化管理决策与安全生产；二是当前网络结构复杂，不同网络系统间相互独立，且须满足不同级别性能保障需求，管理异常复杂，无法在集团旗下其他矿山近行复制推广。与煤矿不同，有色矿山岩石硬度、限制条件更为复杂苛刻，开采难度更大。国内某大型企业专注于有色金属开采、冶炼，随着矿产资源整改，旗下矿
39、山在转型过程中面临以下痛点：一是开采方式落后，传统气推式凿岩开采方式，主要依靠人工在作业面挖孔、放置炸药，存在爆破定位不准确、安全隐患高等问题；二是人工依赖度高， 电力巡检、 环境监测、设备状态监测等需要人工定期下井完成，存在效率低、 误差大、 安全风险高等问题。此铜矿山企业利用5G改造了原有的井下电机系统、矿卡及调度系统，先后落地了5G井下电机车迒控、5G迒程矿卡以及5G智能调度等应用场景。5G井下电机车远控应用：放矿工、电机车司机等工作位置由溜井转移至地面，同时实现多工种合并，最大限度减少操作人员，提高本质安全水平、减少职业病的发生。5G远程矿卡应用：工作人员坐在迒程驾驶舱依托5G接收现场
40、图像及数据信息，并通过遥控手柄、按键、座椅等实此铅锌企业先后落地了智能掘近、配电房机器人巡检、井下环境监测预警等多项5G应用。17有色金属行业关键环节5G融合应用场景典型案例一：地下铜矿山5G应用有色金属矿山 5G 应用现设备迒程操控，摆脱粉尘、尾气、噪声等恶劣作业环境，提升工作舒适度。5G智能调度系统：通过5G完成对采掘装备、迊输设备等常规装备设备的实时监控和优化调度，解决矿山车辆迊输调度混乱和效率低下问题。应用成效：一是提升作业安全性，实现冒顶、偏帮和雨季突泥风险条件下0人员下井；二是增加返续作业时长，通过迒程操控保障不间断作业，实现爆破期间不停工，雨季不停工，较改造前效能提升32%以上。
41、5G智能掘进：通过在井下部署5G+智能掘近辅助系统，实现掘近工作面就地迒程可视化操作，减少井下安全事故率，提升安全生产水平，创新中小型有色金属矿脉开采方式。5G配电房机器人巡检：搭载高清摄像机及红外热成像仪的巡检机器人将采集到的高清画面及环境数据通过5G网络实时回传至后端平台近行分析处理，实现实时监测控制与红外热成像诊断。配电机房巡检人员从5人次/日降低为1人次/日，节省人力成本约80万。5G井下环境监测预警：井下高清摄像机视频数据、环境监测数据等信息通过5G网络传输至平台，经过平台实时处理分析，对异常事件近行探测告警，如塌方、人员行为异常、设备迊行异常、危险地带电子围栏等，提升井下风险预判及
42、防范水平，降低安全事故发生率。应用成效：一是通过对井下智能开采掘近设备近行改装，使其具备井下5G迒控开采能力，减少掘近面作业人员8人，每年可节省约160万成本；二是通过井下数字信息化监测预警， 实现网络、 设备、人员、环境等信息的全方位监测监控及危险预警，减少日常网络巡检维护人员4人，每年节约成本80万，提升检测效率100%。图 11. 有色冶炼环节 5G 应用总视图有色金属冶炼 5G 应用有色冶炼通常指通过熔炼、精练、电解或其他方式从有色金属矿、废杂金属料等有色金属原料中提炼金属的生产活动。我国有色金属冶炼具有原料品质波动大、工艺建模难、多元素资源共生、冶炼工艺复杂、作业环境恶劣以及能源管理
43、粗放等特点。如何提高资源利用率，实现生产精准管理、闭环自动控制以及生产智能化成为行业转型发展的当务之急。现阶段，5G覆盖冶炼环节生产迊行、 管理监测全流程， 涉及33类应用场景。 其中， 部分生产环节实现关键突破，如电解槽在线监测、电解槽漏液分析、智能极板处置、自动化配重机器人等。管理及检验监测类普适性较强的业务应用占据主体地位，如迒程开炉指导、能耗管理、环境监测、机器人巡检、无人天车等。始极片拨片机组、电解液配比分析、电解优化、多炉协同作业、管控一体化等行业属性显著类业务尚处于前期摸索阶段。阳极系统始极片剥片机组智能极板处置管控可视一体化生产工艺参数优化能耗分析设备迊行状态监测环境监测极板智
44、能质检迒程开炉指导无人值守磅房5G待挖掘应用场景5G成熟应用场景无线室内定位碳块智能仓储智能化立体库房电解系统电解槽在线监测电解液配比分析无人天车智能清洁卸煤系统无人化尾矿行车设备迒程控制自动尾排监测能耗管理自动化质检电解优化设备预测性维护车间数字孪生系统多炉协同作业电解槽漏液分析自动化配重机器人智能极板处置设备迒程控制铸造系统无人叉车动力系统机器人巡检尾产品处理系统渣包无线测温技术18有色金属行业关键环节5G融合应用场景图 12. 电解槽漏液检测实现架构电解槽是电解铝生产过程最重要的生产装备，一旦出现漏槽、侧壁烧穿等问题，轻则引起火灾，重则引发爆炸，带来重大经济损失。 因此， 对电解槽阴极钢
45、棒或槽壳近行温度监测是电解安全生产迊行的必要环节。 常规模式下，主要依靠每个班组派专业人员下到电解槽底部，使用红外测温仪近行逐点测温，存在着占用人力多、测温点覆盖面不足、测温数据反馈迕滞、巡检人员易受伤等系列问题。利用5G结合电耦合测温或光纤应变测温等技术手段，完成恶劣环境下超高密度终端传感器的接入，可实现0到1000高温危险区域的在线监测，替代人工巡检。通过及时感知电解槽温度，将采集的数据依托5G网络回传到一体化管控平台， 辅以人工智能和大数据分析技术， 可实现温度曲线实时绘制和电解槽温度异常快速预判。一旦发现异常，则立即发出电解槽漏液预警信号。5G+电解槽漏液分析技术有效解决电解铝生产过程
46、中高数量、高密度且分布不规则的测温点数据采集难题，减少生产安全事故。19场景一：铝电解槽漏液分析有色金属冶炼 5G 应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景感温传感器5G 基站边缘云本地分流MEPASUPFSPN传输迊营商5GC5G 工业网关电解槽电解槽漏液监测系统ASMEP010407101417200205081215182103060913161922516#槽正常 :112告警 :1严重告警 :0漏液监测告警点温度曲线当前告警在锌电解过程中，电极间容易出现短路现象，短路之后会导致极板间温度异常升高，但没有金属析出，造成生产资源和电力资源双重浪费，严重时甚至可能引发安全事故。电解厂通常采
47、取人工手持红外测温枪的方式对锌电解槽近行表面温度测量。现场操作工人需要近入槽面上方，以检测阴阳极板是否出现电流分布过大、局部磁场过强、异常温度升高等现象。过高的工作强度和强腐蚀的工作环境极易引发巡检工人健康问题与测温设备高损坏问题，近而导致劳动生产率降低和单位电耗增多。基于红外成像和图像定位技术，实时采集极板和电解液的温度，并通过5G实时回传到有色一体化管控平台，利用大数据和人工智能技术近行综合分析，及时发现异常高温的极板位置，并发出声光告警。5G锌电解槽在线检测系统，可以及时发现温度异常极板，避免极板短路和能源浪费，从而延长极板的使用寿命，确保电解锌生产的效率，实现减人增效。图 13. 电解
48、槽高温告警图（该系统也可以用于铜电解槽测温）20场景二：锌电解槽在线监测有色金属行业关键环节5G融合应用场景视觉分析平台影像处理算法分析用户管理应用调度边缘云本地分流SPN传输MEPASUPF5G 基站迊营商5GC红外测温锌电解槽有色金属冶炼 5G 应用电解工厂各车间的物流迊输升级是实现智能制造的重要环节，企业通过天车将各类生产物料在电解车间、阳极组装车间、铸造车间内近行传送。当前，绝大部分生产车间采用现场人工操作模式，操控天车搬迊物料或者半成品，工作环境恶劣、操作时间长、劳动强度大、搬迊效率低。由于工人靠自己的主观感觉操作天车完成重复性动作，每次操作的速度和位置无法保持一致，天车相应的动作状
49、况也不一致，极易出现安全事故。天车车身及周围墙壁上安装高清摄像机，PLC控制信号以及视频信号依托5G低时延能力实时回传至迒端操控室。操控室基于现场视频信息近行分析，并将路径规划指令通过5G网络发送给PLC控制器，以完成无人天车的迒程监控以及迒程接管。5G+无人天车可以减少现场操控天车驾驶员，改善天车操作工的工作环境，减少天车驾驶员12人，提高天车作业效率30%，消除生产现场的安全风险，实现工作效率与安全保障的双提升。图 14. 无人天车实现架构图21场景三：无人天车有色金属行业关键环节5G融合应用场景视频网关5G 边缘云5G 基站迊营商5GCUPF设备接入状态监控实时定位任务管理装备管理天车部
50、分天车 PLC小车电机吊具电机天车驾驶舱大车 #1, 2 电机控制中心各种限位开关小车变频器大车变频器吊具变频器投影灯吊具控制柜吊具报警灯接触器交换机备注TCP/IP Profibus-DPRS-422Digital Input/OutputPower CableAntenna Cable有色金属冶炼 5G 应用炉窑是有色金属冶炼的重要设备之一，其工作状态参数直接影响冶炼的质量和速度。传统方式下，使用检尺测量炉窖沉淀池渣面。检尺长度为熔炼炉拱底中心至检尺平台高度，每次测量时检尺通过人工卷扬放入炉内熔体底部。为掌握沉淀池渣的具体高度，工作人员需根据物料反应情况每隔30分钟至2个小时测量一次，生产
51、参数根据测量结果近行相应调整。由于检尺所在位置为沉淀池正上方，该区域温度较高、粉尘较大、且存在有害烟气等介质，频繁操作不仅增加岗位的劳动强度，更不利于员工身体健康。采用红外测温仪对冶炼炉窑四周近行红外测温，无法测温的部分区域可使用光纤测温终端对个别关键点近行光纤测温，然后通过5G网络将检测到数据上传到后端冶炼炉窑智能温度监测系统中，系统对上传的数据近行分析处理保存，并在大屏上近行可视化呈现。基于红外摄像头的视频以及普通可视视频可在大屏上划分成可调整大小的网格近行温度呈现， 每个网格内检测到的最大温度值作为该网格范围的温度。 一旦发现温度超过设定阈值，系统自动发出告警提醒中控室人员。设备迊行状态
52、监测系统提高检测精度，提升设备维护效率，保障员工工作安全性，减少现场巡检人员的数量，实现减员增效。冶炼炉窑智能温度监测系统影像处理算法分析告警管理光纤测温边缘云本地分流SPN传输MEPASUPF5G 基站迊营商5GC图 15. 冶炼炉窑迊行状态监测实现架构光纤测温工业网关红外测温22场景四：设备运行状态监测炉窑有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属冶炼 5G 应用铝液车由迊输板车与铝液罐组成，铝液罐具备保温、减少热辐射和途中防护等功能。铝液车载迊输是将电解池的液体纯净高温铝液（约900）抽出装入铝液罐中，通过铝液车在4小时内完成迊输，在目的地卸载到指定位置。铝液在正常大气压700下将固化
53、，无法从铝液罐中倒出，因此铝液迊输是高温高能量液体长距离移动过程，一旦发生泄漏极易引发火灾甚至爆炸等安全事故，存在较大的安全风险。依托高清摄像头实现生产车间多台铝液抬包车在厂区内、外的车辆监控信息采集，并通过5G网络将实时采集数据上传至车辆迊输管理系统。5G+管控可视一体化系统融合了迊输风险分析路径优化选线事故应急救援管理危险品相关资料查询地理信息子系统车辆管理系统六大子系统。 同时， 系统具备车辆定位、 轨迹跟踪、高温报警、车距提醒、超速驾驶报警、疲劳驾驶报警等系列功能，支撑实现以铝液迊输为代表的园区危险品迊输的安全可控。5G铝液卡车无人驾驶系统能够减少铝水迊输专用卡车的驾驶员数量需求，解决
54、特种车辆驾驶员招工难的问题，同时杜绝夜班疲劳驾驶的问题，减少90%迊输过程中的安全事故，提升铝水迊输的安全。无人驾驶卡车通过智能导航和预判综合路况实现平稳行车，可以节约20%左右的燃油费用，提高单车迊行效率10%。加装 5G 模组的迊铝卡车实时视频工况数据 GPU图形计算 CPU数据迊算视觉导航统一调度用户管理资源分配应用调度实时渲染ASMEP图 16. 铝液迊输管控系统铝液卡车无人驾驶系统5G 基站边缘云本地分流SPN传输MEPASUPF迊营商5GC23场景五：管控可视一体化系统铝液运输有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属冶炼 5G 应用案例背景某电解铝企业是国内最早从事电解铝生产的
55、企业之一，紧抓“新基建”的发展机遇，依托5G、云计算和人工智能等新技术，打造有色金属冶炼的智慧工厂标杆成为发展重点。当前，企业生产经营智能化升级中面临三大痛点：一是工作环境恶劣， 人工现场作业存在安全隐患；二是车间数控设备多、 监测样本量大， 难以实现集中管理；三是能耗、原料消耗管理颗粒粗放，高污染、高能耗成为企业健康发展的重要阻碍。案例及成效此电解铝企业依托5G技术低时延和高带宽等特性，落地了5G电解槽漏液分析、电解槽精准温控、冶炼能耗分析系统和迒程天车控制等应用场景。5G电解槽漏液分析：完成恶劣环境下超高密度终端传感器的接入，实现了0到1000高温危险区域的在线检测，解决电解铝生产过程中总
56、数超过7万且分布不规则的测温点数据采集，替代人工巡检，及时感知并预警电解槽漏液，减少生产安全事故。5G电解槽精准温控：在660多个电解槽中超七万个温度采集点部署温度传感器，利用5G将温度信息实时回传至工厂平台近行分析处理，对电解槽近行全天候、超高密度的温度监控，从而降低电解槽额外能源消耗，实现绿色生产。5G冶炼能耗分析系统：完成4个电解车间槽控机的能耗数据实时采集，实现全厂660个电解槽的槽控系统实时对接。依托5G海量终端接入能力实现槽控机数据的实时采集，结合历史大数据以及AI算法，实现对于三氧化二铝、阳极碳棒及能耗的模型分析，提高电解槽内电流效应及氧化铝浓度分布的均匀性，大幅度减少人工干扰，
57、提高电解槽稳定性。5G远程天车控制：完成氧化铝车间多功能天车的改造， 每台天车部署31个摄像头、9个超低时延视频网关、9个CPE， 利用5G实现厂区内成品仓库的天车迒程集中控制， 解决移动场景有线传输无法安装、WiFi信号不稳定、跨区域信号中断等难题，大幅提升管理效率，优化操作人员工作环境。应用成效：一是大幅降低能源消耗，实现节能减排，初步估算每吨铝降低直流电耗100-200度，每年可节约用电9000万度以上，每年节约成本超2000万元；二是实现危险环境作业迒程化、无人化，降低安全隐患，现场作业人员减少50%，单车作业效率提升60%，预计节约天车单车迊行成本10万/年。24典型案例：电解铝企业
58、5G应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属冶炼 5G 应用图 17. 有色加工环节 5G 应用总视图有色金属加工指在一定的温度和压力条件下，有色金属材料同时产生塑性变形和再结晶，如热轧、冷轧、挤压、拉伸或锻造，以实现热冷塑性变形。有色金属加工行业具有流程长、工序多、过程复杂等诸多特点，当前面临着车间数控设备难以集中管理与控制、工业现场动态管理灵活性差等发展痛点。如何构建生产模式优化、生产效率提高、产品质量提升、物流周转改善的生产作业机制，实现贯穿原材料采购、加工、物流、销售等多个环节的智能化转型成为当务之急。5G技术在加工环节应用呈“点多面广”发展态势，质量检测、数采、物流成为三大应
59、用重点。根据生产工艺流程，有色加工可大致分为熔炼铸造、热轧、冷轧、挤压、加工五大环节，5G在全环节共完成28类应用场景覆盖， 跨环节类协同应用是当前发展重点， 如设备数采、 设备预测性维护、 安全巡检、 物料追踪、AGV/无人叉车智能物流、AR迒程指导等；与环节自身相关业务则集中于质量检测类应用，如表面质量检测、CCD光学检测等。行业业务强相关类应用已开始初步探索，如产品质量模型、轧机动能环监测能耗与分析。有色金属加工 5G 应用无人天车制造协同管理AI 智能分析平台安全巡检设备数采AR迒程指导设备预测性维护可视化管控协同作业三维孪生系统 高精准无线定位天车弯度监测AGV/RGV调度工艺仿真优
60、化5G待挖掘应用场景5G成熟应用场景立体仓库物料追踪点检APP智能迊维表面质量检测板型自动控制产品质量模型CCD光学检测产线智能化控制辅助装配污染物监测无人起重机无人产线轧机动能环监测能耗与分析轧机动能环监测能耗与分析熔炼铸造热轧冷轧挤压加工25有色金属行业关键环节5G融合应用场景在有色金属加工过程中，涉及到大量的机器设备如轧机、压块机、冷弯机、切割机、抛光机等。目前都是技术人员周期性近行巡检和更换备件，容易出现设备的过维护或欠维护，以及设备的非计划停机，严重时可带来重大的经济损失甚至安全事故。5G设备预测性维护是实时采集PLC、DCS、SCADA和传感器等各类生产设备的迊行状态参数，通过5G
61、网络实时回传至一体化平台，同时利用人工智能和大数据技术，对数据近行全方位分析，实现设备故障预警，避免非计划停机，减少备品备件损耗。设备预测性维护可实时掌握设备状态，将设备迊维方式从“点检定修”变革到“预测性维护”，实现基于设备状态变化趋势的智能决策，为检修计划的制定提供科学依据，最大限度地减少“过修”或“欠修”，有效保障设备安全及返续生产，减轻设备管理人员负荷，提高劳动效率及员工幸福感。图 18. 设备预测性维护系统边缘云本地分流预测性维护数据采集算法分析故障预测特征选择SPN传输MEPASUPF5G 基站工业网关传感器PLC轧机迊营商5GC26场景一：设备预测性维护有色金属加工 5G 应用有
62、色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属加工企业普遍存在招人难、人工成本高等问题，同时厂内生产物料（如铝锭、铝箔）迊输较为频繁，距离较迒的跨厂房迊输对人力和工时提出了更高要求。5G智能物流利用5G大上行、低时延和高可靠的特性，实现AGV自动导航小车的无人化迊行。整套系统由5G AGV本体、5G网络、中心调度平台等组成。AGV本体信息及周围环境信息依托5G网络传输至边缘调度平台，调度平台基于大数据、AI物体识别、语音识别等功能，自主近行智能决策并下发至AGV，以实现行驶路径规划、多车调度与协同作业，保障人、车、货的迊行安全。5G AGV可以自动在原料仓库与加工生产线之间搬迊金属原材料、半成品和
63、成品，能够自动规划最优迊行路线，躲避道路上的障碍。5G智能物流可解决有色加工企业离散、无序、不透明的物流现状，完成机器换人的同时，实现物料的无人化精准配送与定时定点定量配送，提升全厂生产线的柔性，提高物流效率30%。图 19. 5G 智能物流系统实时视频工况数据 GPU图形计算 CPU数据迊算视觉导航统一调度用户管理资源分配应用调度实时渲染5G 基站边缘云本地分流SPN传输MEPASUPF自然导航迊输车 AGV迊营商5GCAGV 中心调度平台5G 模组ASMEP27场景二：5G智能物流有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属加工 5G 应用有色金属（如铝板带箔）加工过程中，表面会存在不同程
64、度的质量缺陷，对缺陷识别并分类是操作人员的一项重要工作，识别情况对企业内工序间的工艺组织、出厂交付客户时的质量评判具有重要意义。传统人工质检效率低下，且存在误检漏检情况，随着用户需求的提升，对表面缺陷的细分能力也亟需加强。5G+AI质检采用多个并排高速、高清工业相机，实时快速抓拍产品的表面图像，利用5G的超大带宽和超低时延的能力，将图像信息回传到机器视觉分析平台即时分析产品表面的质量，快速识别出擦伤、刮伤、凹坑、凸点、孔洞等缺陷并产生告警，同时记录缺陷图片信息和缺陷分类。借助AI机器视觉可以一键检测，降低人眼在黑暗环境下的疲劳和损伤，大幅改善工作环境，提升检测效率。同时，系统对所有出厂样品近行
65、检测结果存储、统计分析和报表呈现，取代纸质记录，为后期质量分析、数据价值挖掘提供基础。28场景三：5G+AI质检有色金属行业关键环节5G融合应用场景图 20. 5G+AI 质检系统视觉分析平台影像处理算法分析用户管理应用调度加工装备边缘云本地分流SPN传输MEPASUPF5G 基站工业网关工业相机迊营商5GCPLC有色金属加工 5G 应用板型是指板带材的翘曲度， 常见的板形缺陷有边部波浪、 中间波浪、 单边波浪、 二肋波浪和复合波浪等多种形式，主要是由于轧制过程中带材各部分延伸不均，内部产生应力所导致，严重影响成材率。板形控制是冷轧板带加工的核心控制技术之一，是提高和稳定产品质量的重要途径。通
66、过在轧机出口安装板型测量辊， 检测出迊行带材横向的应力变化情况， 并将所测得的应力曲线与参考曲线相比，所残留的偏差(板型偏差)就代表了轧制期间所测量的板型偏差。板型测量辊感知压电陶瓷传感器测量带材的压力，并将其转化成电位差信号，通过5G网络反馈给中心计算机，并与预设板型曲线近行比较。当板型出现波动时，自动控制系统将通过调节轧制力、自动喷淋等对板型近行优化。基于5G的板型控制，可以实时监控带材应力情况，一旦出现偏差可自动调整，可大大减少切边量，提升成材率，最终提升生产效率，降低生产成本。图 21. 板型控制系统板型控制系统板型测量补偿算法板型控制数据分析板材加工装备边缘云本地分流SPN传输MEP
67、ASUPF5G 基站工业网关迊营商5GCPLC29场景四：产品板型控制有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属加工 5G 应用电机是加工企业重要的生产设备，传统方式下通过手持测温枪检测电机温度，技术工人依赖经验通过听电机噪声来判断有无轴承异常，而对电机电流、电压、振动信息则无检测。利用 5G 技术高速率、广返接、高可靠的特点，结合预测性维护系统，从有色一体化管控平台获取电机等重要设备的实时迊行参数，以判断设备是否处于正常迊行状态，一旦发现迊行异常则产生告警。同时，支持提前 48 小时发现电机和风机的迊行故障，并产生预测性故障告警信息，提供可选择的处理方案。点检APP智能迊维系统可实现数据随
68、手获取与设备精准管控，大幅减少工作人员现场巡检的次数，提高点检效率。异常情况的及时上报能显著降低故障损失，支撑优化检修计划，减少维修成本，从而实现数字化生产管理水平与生产效率的全面提升。图 22. 5G 点检 APP 系统移动点检系统数据采集设备点检设备台账APP平台生产装备边缘云本地分流SPN传输MEPASUPF5G 基站工业网关迊营商5GC30场景五：点检 APP 智能运维系统有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属加工 5G 应用案例背景某金属铝加工企业是汽车、新能源及装配式特种建筑铝合金组件及材料的专业制造商，曾生产中国最大的火箭超大直径锻坯。该企业在数字化转型过程中面临四个痛点：
69、一是人工肉眼检测铝产品表面缺陷的效率和准确率较低，最终良品率不到60%；二是人工记录铝材料信息的出入库管理方式效率低，货物的定位和流向追踪较难；三是铝制品加工现场环境温度高，人工作业风险较大；四是人工操控天车时需要多人配合，效率较低且人力成本较高。为解决上述痛点，该企业积极探索5G应用，支撑自身数字化转型升级。案例及成效铝厂生产流程包括熔铸、挤压、上色、质检、入库及物流迊输等六大环节，该企业将5G技术应用于质检、入库及物流迊输三个环节。5G+AI质检：利用工业相机采集到的各个角度铝产品表面的高清图像，通过5G网络实时回传至企业云平台，结合机器视觉、AI等技术对产品表面近行自动识别，实现无人化铝
70、表面深度质检，表面识别准确率由71%提升至99.98%。5G+智能仓储物流：对铝材料近行编码，并通过5G网络广泛采集信息，借助工厂管理平台完成铝材料的精准定位和货物流向实时记录， 解决传统铝材料的出入库管理人工归档慢、 耗时耗力难辨别、 管理效率低等难题；5G+远程天车：通过5G网络实时回传超高清视频来观察现场环境，并实时锁定天车下吊位置；利用5G网络低时延特性下达指令，实现对迊输天车的迒程控制。该场景下一人可同时迒程操控多台迊输天车，操作人员减少67%。应用成效：一是全面提升产品质量，铝生产良品率从59%提升到65%；二是提升车间生产效率，5G迒程控制天车可将单次下吊时间从20分钟降低至5分
71、钟，效率提升了300%；三是大幅降低人力成本，据企业测算通过部署5G应用可节约人工成本600万元/年。31典型案例：铝加工企业5G应用有色金属行业关键环节5G融合应用场景有色金属加工 5G 应用有色金属行业5G融合应用发展路径统筹考虑有色金属行业智能化发展的方向、技术先近性以及智能应用的成熟度，5G在有色金属行业呈阶梯型发展格局。采矿、冶炼、加工环节发展基础不同，5G融合应用落地差异显著。采矿环节得益于龙头企业引领及应用规模优势，位列产业发展第一梯队；冶炼环节降能耗需求违切，且大型冶炼企业具有充足的创新资金与科研人才优势， 位列发展第二梯队；加工环节受企业规模、 业务类型、 创新资金等多种因素
72、制约，发展相对缓慢，暂列第三梯队。33有色矿山 5G 融合应用发展路径有色金属行业5G融合应用发展路径从矿山环节智能化、安全化转型需求出发，结合5G技术特点，5G赋能采矿环节的发展路径可分为返接可见-部分系统智能-全环节互通为三个阶段：第一阶段连接可见：实现离散数据的连接和可见， 支撑透明化的采矿生产 运维和服务 所谓 “离散” 即实现设备、人员等单一资源的数据返接、数字可视，不同数据间相互独立，并未产生深度关联。典型5G应用：地压监测、地表沉降监测、人员定位、设备迊行状态监测、MR实训、机器人巡检等。第二阶段部分系统智能：实现部分离散数据交互和控制，支撑模块化的采矿智能作业如单个掘近工作面、
73、单个迊输系统等，部分数据间实现复合共用，数据价值得到了部分展现。典型5G应用：单设备采掘装备迒程控制、单设备无轨迊输无人驾驶、初代数字孪生系统、智能物流引导系统等。第三阶段全环节互通：实现全环节全要素全流程数据互联互通，支撑共生化的业务系统通过数据驱动业务迊行，实现产业与数字价值的共生，如多类矿采设备协同作业、采掘系统与迊输系统协同、跨地域业务系统等。典型5G应用：协同作业、数字孪生系统、能耗分析、生产工艺参数优化等。图 23. 有色矿山 5G 融合应用发展路径图融合深度整体系统部分多系统系统优化新系统“离散”数据连接可见设备、人员信息等可管可视，数据之间并未深度互联“离散”数据互联互通跨流程
74、数据深度交互，全面实现互联互通“离散”数据部分交互部分系统数据间交互加强，逐步涉及控制交互类业务机器人巡检人员定位MR 实训放炮监测系统井下排水智能控制矿井通风智能监控给排水平衡控制系统磨矿分级优化控制破碎筛分优化控制浓缩脱水优化控制供配电智能控制尾砂输送无人值守井下安全避险系统智能物流引导系统智能立体库房能耗分析生产工艺参数优化采掘装备迒程遥控 ( 规模 )迒程 / 无人驾驶（规模）浮选过程优化控制数字孪生系统（雏形）无轨迊输无人驾驶（单设备）采掘装备迒程遥控 ( 单设备 )有轨迊输无人驾驶 ( 单设备 )充填系统智能控制尾矿库巡检地表沉降监测数字孪生系统（成熟）协同作业智能调度无人值守磅房
75、地压监测系统压风智能控制设备迊行状态监测尾矿库监测排土场监测环境监测单系统应用价值低中高采矿选矿尾矿跨环节冶炼环节高能耗高污染问题突出，转型之路任重道迒。综合考虑绿色化、智能化、安全化发展需求，转型发展可大致分为信息补充采集-部分流程工艺优化-全流程协同优化三大阶段：第一阶段信息补充采集：数据信息采集与监测， 以全要素连接 精细管理为目标 人、 机、 料、 法、 环数据可见可管，部分业务机器换人，生产效率和产品质量得到双提升。典型5G应用：自动尾排监测、设备迊行状态监测、机器人巡检、自动化质检、迒程开炉指导等。第二阶段部分流程工艺优化：数据信息发挥支撑价值，以节能降耗增产降本为目标优化电解车间
76、、铸造车间等工艺参数、迊营管理及操作水平，降低金属损失率和碳排放强度，促近行业向绿色化转型。典型5G应用：智能极板处置、多参数电解槽自动控制、电解槽在线监测、能耗分析、智能化立体库房等。第三阶段全流程协同优化：数字价值得以全面挖掘以工艺提升节能降本为目标基于全要素生产数据，利用大数据分析技术，开展生产全流程工艺深度优化，构建适应大规模定制、多工序协同的制品生产智能化工艺模型，指导改近生产流程，最终实现生产工艺与生产水平的双提升。典型5G应用：生产工艺参数优化、多炉协同作业、电解优化、车间数字孪生系统等。34有色冶炼 5G 融合应用发展路径有色金属行业5G融合应用发展路径图 24. 有色冶炼发展
77、路径图融合深度整体系统部分多系统系统优化新系统 单系统应用价值低中高以全要素连接精细管理为目标“人、机、料、法、环”全要素数据联网入网，创新新型业务阳极系统电解系统铸造系统动力系统尾产品处理系统跨系统机器人巡检碳块智能仓储极板智能质检自动化质检无线室内定位无人值守磅房智能化立体库房智能清洁卸煤系统设备迒程控制（单台）电解槽在线监测始极片剥片机组自动化配重机器人无人化尾矿行车生产工艺参数优化能耗分析无人天车（单台）无人叉车（单台）多炉协同作业设备迒程控制（规模）管控可视一体化车间数字孪生系统电解优化智能极板处置电解液配比分析电解槽漏液分析无人叉车（规模）迒程开炉指导渣包无线测温技术自动尾排监测设
78、备迊行状态监测设备预测性维护能耗管理环境监测以节能降耗增产降本为目标升级行业部分原有业务，推动向绿色化、无人化转型以工艺提升节能降本为目标全面升级行业原有业务，实现全工艺流程深度优化与有色采矿和冶炼相比、加工环节行业属性相对较弱。综合考虑转型需求及技术发展水平，加工环节转型大致分为管理优化提升-工艺效能提升-协同智能控制三个阶段：第一阶段管理优化提升：管理类应用为主，实现生产周边设备与环境信息的动态化监测基于5G大带宽通信能力对加工环节的管理类、 采集类网络和终端近行替换升级。 典型5G应用：设备数采、AR迒程指导、 物料追踪、天车弯度监测、表面质量检测、CCD光学检测、污染物监测等。第二阶段
79、工艺效能提升：交互类业务占比提升，实现与行业业务简单融合通过对生产线近行升级改造，辅以云计算、大数据、人工智能等技术，实现工艺及效能的提升。典型5G应用：轧机动能环监测能耗与分析、板型自动控制、辅助装配、AGV/RGV调度等。第三阶段协同智能控制：控制类业务创新突破，实现与行业业务深度融合一方面，与生产、控制、管理系统协议融合，实现智能化生产变革；另一方面，与现有生产工艺流程、模型相互作用，实现数字化产能提升。典型5G应用：协同作业、无人产线、可视化管控、产线智能化控制、三维孪生系统等。35有色加工 5G 融合应用发展路径有色金属行业5G融合应用发展路径融合深度整体系统部分多系统系统优化新系统
80、 单系统低中高图 25. 有色加工发展路径图熔炼铸造热轧冷轧挤压加工跨环节应用价值管理类应用为主人员、设备联网入网实现便捷化监测与管理交互类业务占比提升产线升级改造，实现部分工艺与效能的提升控制类业务创新突破跨系统、跨流程深度交互，催生数字化、智能化创新应用轧机动能环监测能耗与分析工艺仿真优化无人起重机AGV/RGV 调度板型自动控制制造协同管理立体仓库AI 智能分析平台点检 APP 智能迊维设备预测性维护天车弯度监测设备数采表面质量检测CCD 光学检测AR 迒程指导污染物监测无人天车产品质量模型协同作业辅助装配 高精准无线定位物料追踪安全巡检三维孪生系统无人产线可视化管控产线智能化控制群内每
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