一、鋼鐵行業(yè)智能制造背景及應(yīng)用場 （一）鋼鐵行業(yè)發(fā)展背景和數(shù)字化轉(zhuǎn)型需 （二）鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目 （三）鋼鐵行業(yè)智能制造電磁環(huán)境分析的必要 （四）鋼鐵智能制造廠無線電磁環(huán)境關(guān)鍵應(yīng)用場景.二、鋼鐵行業(yè)車間電磁環(huán)境分 （一）鋼廠車間電磁噪聲特性分 （二）鋼廠信道特征分類分 三.鋼鐵行業(yè)電磁環(huán)境下的無線通信解決方案建議.（一）鋼鐵行業(yè)車間無線解決方案建 案建 （三）小 四.縮略 參考文 （一）我國鋼鐵行業(yè)規(guī)模領(lǐng)跑全球，202210.13億噸（粗鋼），我國粗鋼產(chǎn)量占全球比重達(dá)55.3，位居全球第一，領(lǐng)我國鋼鐵行業(yè)已初步具備較好的自動化和信息化基礎(chǔ)。鋼鐵行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)，歷來重視與先進(jìn)制造技術(shù)和信息技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，已形成了較為完備的自動化、信息化體系架構(gòu)，如主工序裝備實(shí)現(xiàn)了較好水平的自動化控制，、S經(jīng)普遍應(yīng)用于大型鋼企等，生產(chǎn)、管理、供應(yīng)鏈等流程初步實(shí)現(xiàn)了工序銜接和數(shù)據(jù)貫通，有效支撐了鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)大批量、標(biāo)準(zhǔn)化和（2018）》統(tǒng)計(jì)顯示，201851.2，關(guān)鍵工序數(shù)控化率達(dá)到68.7，應(yīng)用電子商務(wù)的企業(yè)比例超過50，業(yè)中處于相較能制造在鋼鐵生產(chǎn)制造、企業(yè)管理、物流配送、產(chǎn)品銷售等方面應(yīng)用不斷加強(qiáng)，關(guān)鍵制造工藝流程的數(shù)控化率超過65，企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）裝備率超過70，信息化程度得到了跨越式發(fā)展。中3.04.02.0階（二）業(yè)人工智能和數(shù)字孿生等新一代DICT技術(shù)也會逐漸成為鋼鐵行業(yè)數(shù)產(chǎn)業(yè)重組、淘汰落后產(chǎn)能，帶來數(shù)字化新型鋼廠需兼并重組：國務(wù)院46號文件—《關(guān)于推進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)兼并重2025年，中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)60~70的產(chǎn)量將集中在10家左右的大集團(tuán)內(nèi),而2018年CR10只有35，兼并重組將加速；節(jié)能：十三五期間能源消耗總量下降10；噸鋼綜合能耗下降12千克標(biāo)煤；減排：十三五期間污染物排放總量下降15；噸鋼二氧化硫0.17千克。5G+云+AI SA-95為工業(yè)裝備提供了數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析能力，形成工業(yè)數(shù)字化裝備產(chǎn)業(yè)；二是創(chuàng)新融合技術(shù)下的新型產(chǎn)品，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)邊緣計(jì)算等近年來蓬勃發(fā)展，有望成為未來關(guān)鍵新興產(chǎn)業(yè)。《中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報(bào)告（2022）》（以下簡稱報(bào)告”）顯示，2021年，我國數(shù)字技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系不斷完善，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景不業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)快速增長。2021年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心產(chǎn)業(yè)1074918.1。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系化發(fā)展取得網(wǎng)大會上，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展報(bào)1.2萬億元?！朵撹F工業(yè)調(diào)整升級規(guī)劃（2016-2020年）》顯示，要將創(chuàng)新驅(qū)式，主動由制造商向服務(wù)商轉(zhuǎn)變，由單純的提供“產(chǎn)品”向“產(chǎn)品+一（三）隨著G線網(wǎng)絡(luò)逐步替代部分有線連接成為發(fā)展趨勢，在做出這種歷史性跨越之前，必須解決無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性與穩(wěn)定性。但是，與商用和民對于無線通信的信號傳播有很大的影響。從信息論的角度看，無線通信傳輸效率、質(zhì)量及應(yīng)用效果主要受兩個因素制約：一是傳輸鏈路的信噪比，二是傳輸信道特征。移動無線通信系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸質(zhì)量最終都要受到無線信道和噪聲的制約。只有在充分研究和了解所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的信道和噪聲特性后，才能采取與之相適應(yīng)的各種者、DM（四）5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)在生產(chǎn)全流工序協(xié)同，利用鋼鐵工藝流程優(yōu)化界面技術(shù)，打通相鄰工序間的PCS[6]、MES、ERP等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)跨工序的一體化作業(yè)計(jì)劃與生產(chǎn)5G等先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時采集能耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)提供支撐。三是能源計(jì)劃，通過平臺集成ERP、MES等系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)15局能源動態(tài)平衡與優(yōu)故障將對產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)穩(wěn)定性造成影響。圍繞設(shè)備管理場景，工量管控場景，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可帶來三方面應(yīng)用創(chuàng)新，一是生產(chǎn)前質(zhì)量往具有較多的安全隱患，圍繞安全管理場景，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可帶來三（一）重熔爐，利用電磁感應(yīng)原理的感應(yīng)熔煉爐，依靠電子碰撞原理的電500uT。超高功率對電網(wǎng)也造成了嚴(yán)重的電磁污染，如電弧電流急劇嚴(yán)重的諧波電流，主要包括2-7次諧波。這些復(fù)雜的電磁現(xiàn)象，不僅產(chǎn)生較高di/dt、dv/dt，與主回路中的分布參數(shù)作用，將產(chǎn)生差模噪聲和共模噪聲。另外變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，由于PWM逆變器固有的脈沖特性造成了逆變器輸出很高、不平衡的瞬時2.1ELT2.2Peak2.12.2（如4G/5GRRU或AAU），大都具有完整的屏蔽外殼，主要是無30A/m抗工頻磁場干擾顯著的是800/900MHzGSM信號、1.8/2.1GHzLTE信號、2.4GHzWiFi2.6/3.5GHz5GNR信號等頻段，而大于整體來看，車間其他位置電磁場干擾均小于GB/T17626.8定義的常規(guī)磁場應(yīng)力水平3A/m和GB/T17626.3的最低輻射抗擾度水平（二） ?lgf其中，?、?、?d為收發(fā)端之間f為傳輸信號的載波頻率。通常情況下，當(dāng)基站位置、該傳播路徑被稱為直接視距路徑，簡稱直射徑（Line-Of-Sight,射或折射到達(dá)接收端的方式，被稱為非直射徑（NonLine-Of-Sight,LOS徑的場景非常少，因而除上述電磁波傳播的固有損耗外，設(shè)備通常情況下，多徑時延（DelaySpread,DS）描述了第一條路徑度的重要指標(biāo)。通過實(shí)地測試，圖2.3比較分析了正常街道環(huán)境和數(shù)幾條徑能夠到達(dá)接收端，后達(dá)徑并不會對先達(dá)徑產(chǎn)生干擾；智能鋼廠的時域功率譜顯示接收信號的持續(xù)時間很長，多徑時延長達(dá)2.3正常街道信號（左）和智能鋼廠實(shí)測信號（右）5G系統(tǒng)的多載波信號是由多個子載波信號相相干帶寬（coherentbandwidth）是指信號在頻率信道響應(yīng)保持B其中，?Tm是均方根時延擴(kuò)展，也是多徑時延的量化指標(biāo)之一。40dB。也就是說，此時接收信號在不同頻點(diǎn)上的2.4fv 相干時間（coherenttime）是指信道沖激響應(yīng)維持不變的時間間隔的統(tǒng)計(jì)平均值，是描繪多普勒頻偏的重要指標(biāo)。通常情況下，相T三.（一）鋼鐵廠房內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，存在大量的金屬隔板，NLOS場景多，又CPE間可能會存在大的干擾。房內(nèi)的傳播模型，3GPP定義僅定義了統(tǒng)一的廠房內(nèi)傳播模型，該模InF-SL、InF-DL、InF-SH、InF-DH四種。InF-SL和InF-SH模型適用于廠房內(nèi)設(shè)施稀疏（S代表sparse）場景，表示基站的收發(fā)天線高度高于（H代表high）廠房內(nèi)物體平均高度。3GPP推薦的以上四種無線傳播路徑損耗模型的表達(dá)式如表3.1所示：3.13GPP視距InF-InF-在上表中，d3d（m）fc（GHz）分別指基站到終端的空間距5GNR基站無線信號的實(shí)際覆蓋情況進(jìn)行測試（例如圖3.15GNRSSNR3GPPInF-SL、InF-DL、InF-SH、InF-DH四種廠房內(nèi)無線傳播路徑損耗模型中，選擇一種適用于該廠房內(nèi)5GNR基站的SSRSRP覆蓋能力5GNR基站覆蓋半徑的理論計(jì)算結(jié)果；然后將5GNR基站覆蓋能力進(jìn)行預(yù)測的鏈路預(yù)算中采用該模型，能3.15GNRSSRSRP由于鋼鐵廠廠房的環(huán)境具有高溫、多塵的特點(diǎn)，因此無線網(wǎng)絡(luò)不適合采用吸頂式全向天線型的室分設(shè)備，而多采用定向天線型設(shè)備，常用的設(shè)備包括64T64R、32T32RAU8T8R、4T4RU設(shè)備。U益大、覆蓋能力強(qiáng)、支持容量大的特點(diǎn)，但在密閉的廠房內(nèi)相鄰小區(qū)之間會存在同頻干擾；U設(shè)備天線陣列規(guī)模小，發(fā)射功率較U設(shè)備低，因此覆蓋能力和容量支持能力都弱于U設(shè)備，但多個物理小區(qū)（12）之間可以組成一個超級小區(qū)（supercell），組成超級小區(qū)的各個物理小區(qū)會被作為同一個邏輯小區(qū)，5GNR業(yè)務(wù)覆蓋要求，在進(jìn)行站點(diǎn)規(guī)劃LOS場景，少NLOS場景。例如可以將CPE之間的直射徑，可將CPE拉遠(yuǎn)或外接定向天線。案建議PLC控制信息、行車狀態(tài)監(jiān)測信息等，使操作人員實(shí)時采集多個檢測點(diǎn)的表面高清圖像并傳輸?shù)組EC邊緣云平臺，線網(wǎng)絡(luò)的上行速率、時延和可靠性的要求如表3.2所示，可以看出ToB業(yè)務(wù)在上行速率、時延、可靠性等幾方面都有著較高的要求。5GNR網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時延、高可靠、廣連接特性，使其ToB業(yè)務(wù)對于無線網(wǎng)絡(luò)的需求方面，相3G4G網(wǎng)絡(luò)具有不可替代的優(yōu)勢。3.2ToBTOBTOB99.9PLC99.9999.9PLC99.9999.9 700MHz/900MHz/1.8GHz/1.9GHz/2GHz/2.3GHz/2.6GHz/4.9GHz每個打底層。900MHz頻段長期定位為LTE覆蓋打底層，兼顧GSM、NB需求。1.8GHz、1.9GHz、2GHz頻段為LTE覆蓋和容量主力頻段。2.3GHz頻段用于LTE室內(nèi)覆蓋。2.6GHz是5GNR覆蓋和容量主力層，其后60M目前仍有LTE應(yīng)用。4.9GHz用于5GNR熱點(diǎn)區(qū)域容量補(bǔ)中國電信可用頻段有：800MHz/1.8GHz/2.1GHz/3.5GHz。800MHzCDMA、LTE和5GNR網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋，同時開通了NB-IoT。1.8GHzLTE室外覆蓋的主力頻段，2.1GHz頻段主2.1GHz5GNR的廣覆蓋和室內(nèi)覆蓋，并與聯(lián)通開展共建共享。3.5GHz頻段為3.4G3.5GHz5GNR中國聯(lián)通可用頻段有：900MHz/1.8GHz/2.1GHz/3.5GHz。2.1GHz是UMTS的主力頻段，個別城市也開通了2.1GHz3.5GHz3.5G-3.6GHz,5GNR5GNR頻段4.9GHz的站點(diǎn)，進(jìn)行干擾規(guī)避；3.5GHz上由于電信5GNR站點(diǎn)，需要重點(diǎn)考慮室內(nèi)外異幀結(jié)構(gòu)干擾1D3U的條件。鋼鐵廠廠房內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的可靠性保障及容災(zāi)方5GNR網(wǎng)絡(luò)的可用性等級需求，可以看出冶金生5GNR99.999。3.35GNR網(wǎng)絡(luò)可用性要求(SLA[99,SLA[99.9,SLA[99.99,SLA[99.999,SLA5GNR專網(wǎng)可靠性的影響，設(shè)計(jì)高可用的組3-3所示：3.35GNR板備份、主控板備份、基帶板備份、無線鏈路雙發(fā)選收等，當(dāng)某一網(wǎng)斷業(yè)不斷，慣性運(yùn)行：通過UPF（NodeEngine）NG-C斷鏈后的業(yè)務(wù)保持能力，網(wǎng)斷業(yè)通過以上端到端的高可靠的方案，滿足垂直行業(yè)99.999的高在鋼鐵智能制造過程中，涉及到大量不同類型的工序，對5GNR無線網(wǎng)絡(luò)提出不同的要求，需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型，靈活選擇（三）了5GNR網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)建議。鋼鐵廠廠房內(nèi)通常存在大量的金屬建筑CPE終端的安裝位置。在頻段選擇方面，需要綜合考慮運(yùn)營商的頻四.NLOS：非視距離（NonLine-Of-Sight）LOS：SLA：服務(wù)等級協(xié)議（ServiceLevelAgreement）CPE：客戶終端設(shè)備（CustomerPremiseEquipment）UPF：用戶面功能（UserPlaneFunction）PLC：可編輯的邏輯控制器（ProgrammableLogicController）OFDM：正交頻分復(fù)用 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