5G技术在智能工厂的应用探究

5G技术在智能工厂的应用探究

白 雪

南宁两化融合信息科技有限公司，广西 南宁 530007

摘要：5G技术的发展是极快的，同时其由于传输速率快、容量大、失真度小等优点得到了极为广泛的应用，在工厂中应用5G技术可以有效地是实现智能化的控制。对其展开探讨，为其进一步发展提供创新的思路。 关键词：5G技术；智能工厂；应用 中图分类号：TN929.5

文献标识码：A

Application of 5G Technology in Intelligent Factory

Bai Xue

Nanning Two-Integration Information Technology Co., Ltd., Guangxi Nanning 530007

Abstract: The development of 5G technology is very fast. At the same time, it has been widely used because of the advantages of fast transmission rate, large capacity and low distortion. The application of 5G technology in the factory can effectively realize the intelligent control. The paper discusses it and provides an innovative idea for its further development. Keywords: 5G technology; intelligent factory; application

引言

5G技术是在目前通信技术的基础上，利用更快的、容量更大的网络，实现数据资源的采编、审核、清洗、分析、挖掘的等一系列的功能，为业务系统和信息服务提供深入、全面的数据基础，并提供相应数据接口，其主要功能有数据交换与共享、数据存储、数据处理三大部分。5G技术可以对智能工厂中采集到的各种信息进行分类和存储，能够按照数据来源、数据类别、数据时间等多种维度进行管理，且具备统计分析、监控、报表制作等功能。在数据的存储上要求能够存储和管理结构化数据，也能够存储和管理非结构化数据，同时能够应对大数据量、多数据类型的情况。

用户提供服务，同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到1∶1的现象，即用户与服务节点一一对应。密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离，使得网络的功率和频谱效率大幅提高，同时也扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。

1.1 数据存储

5G数据中心由两台高性能计算机作为数据库载体，配以大容量的磁盘阵列和磁带机，系统通过光纤存储交换机相连，采用双链路备份的方式，保证数据库的可用性与可靠性。系统涉及整合其他业务系统的数据，其他数据有结构化数据和非结构化数据。数据库可能有Oracle或者SQL Server等结构化数据库，也有NoSQL类型的数据库，或者分布式数据库，同时考虑到与政务大数据平台相结合，因此本方案设计系统把采集过来的数据存储在由Hadoop搭建的分布式存储系统上，通过HBase进行结构化数据存储，通过逐步建立分布式数据分析模型，不断丰富系统提供的服务。

1 5G技术概述

5G是第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术。5G网络正朝着多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及，面向2020年及以后，移动数据流量将爆炸式增长。超密集异构网络将成为未来5G网络提高数据流量的关键技术。未来无线网络将部署超过现有站点10倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持10 m以内，并且支持在每1 km2范围内为25 000个

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1.2 数据共享

MapReduce是由Google提供的建立在5G之上的一个并行计算框架，我们需要通过MapReduce框架设计对共享数据进行检索与分析，为各种业务系统提供数据。

作者简介：白雪（1981—），女，壮族，广西龙胜人，本科学历，研究方向为计算机科学与技术。

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信息系统及应用│INFORMATION SYSTEM AND APPLICATION

HBase是一个类似于Google BigTable的分布式NoSQL列数据库。

Hive是由Facebook贡献的一个数据仓库工具提供类SQL查询方法，使上层数据应用程序可以通过关系型数据库访问的方式查询分布式文件系统中的数据。Zookeeper是由Facebook提供的一个分布式锁设施，在整个平台中起到协调各种操作的作用。

Pig是一个大数据分析平台，为用户提供多种接口，在系统中主要通过其方便的脚本编程接口为上层数据应用程序提供服务。

数据库采用键值存储方式，它主要通过集合的方式来存储，可以进行索引。它的主要特点在于在存储二进制数据的时候，可以把任何一种文本转换为二进制文件进行较快地分块存储。在存储中可以把二进制文件存放在多台服务器中，使得其存储能力得到大幅提升。嵌入式数据库系统的特殊性使数据库存在着更高的安全性与保密性系统数据要求，在设计系统过程中，应将系统连接、安全隔离与过滤信息等安全措施考虑进来，从而为系统安全提供保障。不能出现修改数据，系统可以提供全面系统的用户权限管理体制，为系统授权用户合法访问提供保证，预防出现非授权访问，将应用开发软件、数据库管理系统与旧产品、同类其他产品兼容。嵌入式数据库可以利用两种方式来存储二进制文件。第一种是系统进行主动的分片存储，第二是用户采用自定义的方式进行存储。分片存储主要是把二进制文件分成多个部分，每个部分通过一条记录来放入数据库当中实现负载均衡。用户自定义就是用户对数据块的大小进行分配，管控数据的存储位置，应用程序实现多个分块服务器间的通信与调整。除此之外，还应该进行自动恢复，冗余容错数据存储系统与关键设备，应实施分散控制与集中管理的方式设计系统结构，使各个子系统在通信网络支持下集中管理，从而拥有着相对完整的系统结构。因此一般选用C++语言进行编写，根据文件的容量选择合适的系统版本。如果文件超过了2G，就只能选择64位系统。

2 工厂智能控制技术的发展

5G环境下的智能控制可以解决离散系统和非线性系统的动态最优化问题，主要包括相关的策略迭代评价以及加强学习的功能。5G环境下的智能控制是在1977年由Werbos提出的，它主要通过函数的逐次逼近使整个的优化策略越来越接近于实际的需求，这样就可以得到最优化的指标。通常情况是用两个神经网络对函数进行优化控制，解决非线性问题中5G环境下的智能控制问题。Bertsekas对于非线性系统中的优化控

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制进行了广泛而深入的研究，提出了动态规划的观点。所以，5G环境下的智能控制主要采用神经网络的方式来进行最优化问题的求解。由于神经网络可以对自身的权重进行调整，通过多个数学模型来对这些问题进行最优化解决，因此辅助管理人员可以进行情况的判断与决策，提升整个项目的效率。因此，在很大程度上它具有较强的自学习和适应能力，所以美国科学基金会在2016年的研讨会上，把这个方法全部统一叫作5G环境下的智能控制。这也就意味着5G环境下的智能控制是当今优化控制科学中的前沿方向。

5G环境下的智能控制主要是用函数逼近的方式来进行。最优化控制采用神经网络的方法，由评判、模型和执行三个部分来组成。它们都是通过神经网络来实现的，可以采用相关的函数来调整内部的权重，从而达到分类的目的，并逐次优化整体，最终得到全局的优化目标函数。通过神经网络建模的方法，可以动态规划自适应问题，所以神经网络依然是当前很长一段时间内控制科学的发展方向。当一个控制模型在作用之后，可能会受到环境的影响，同时也会对自身的评判体制造成一定的影响与反馈。利用设定好的函数结构或神经网络，就可以计算执行函数和平方函数之间的误差，并最终减少误差。如果先判断后执行，就需要使评判函数最小，主要通过贝尔曼的优化来进行，这样可以尽量减少系统的计算时间，同时响应系统的不确定变化。对于一些权重与参数的调整，本文利用控制函数的神经网络优化，最终得到了5G环境下的智能控制结果，这样就完成了一个控制执行和评判的过程。

3 总结

5G技术在设计过程中必须确保拥有相应的前瞻性，借助成熟、先进的设计理念，在保证性价比高的前提下，选取可靠、成熟的技术方法与中高端设备，使开发出来的智能工厂系统科技含量在整个5G技术行业中处于先进位置，拥有合理性价比，占据国内领先地位。

参考文献

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[3]肖彤，孔庆元. 5G移动通信网络相关技术综述[J]. 中国新通信，2018，20（7）：14.

[4]王涛. 5G无线通信技术概念及相关应用的思考[J]. 中国新通信，2018，20（7）：37-39.