★中国电信股份有限公司四川分公司宋永诚

★中国电信集团有限公司西藏分公司厉爱霞

★四川公众项目咨询管理有限公司邓挺

★中国电信集团有限公司西藏分公司尼玛旺杰

★中国电信股份有限公司四川分公司楚丰源

★四川公众项目咨询管理有限公司宋仕斌

关键词：5G专网；ICT；UPF；MEC；智慧酿造；工业互联网安全

传统酿造行业属于劳动密集型产业，劳动强度大，生产效率低。实现酿造生产自动化是扩大产能、保证质量稳定、降低用工成本、改善生产卫生状况的迫切需求。特别是白酒蒸馏技术的创新难度较大，是中国白酒自动化、智能化的研究难点。传统的酿造企业还是保持“口传心授”的生产模式，依靠既往经验，酿造环境不可控，批次产品品质参差不齐。虽然部分酿酒企业在机械化、自动化酿造方面取得了一定突破，但仍停留在设备自动化层面，与“中国制造2025”背景下的白酒智能制造差距甚远。新一代信息技术与制造技术融合还处于起步阶段，产品开发设计、生产过程、物料计划、设备管理、质量控制与改进等过程数据还未能有效采集，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的智慧酿造新型生产方式还没有完全实现。传统白酒等酿造企业数字化、网络化、智能化转型升级是发展趋势和必经之路。

1　传统酿造行业痛点和5G智慧酿造网络需求分析

传统的酿造行业，以固态法白酒发酵为例，完全依靠地温去维持发酵过程微生物的生长环境。地温不可调节、不可改变，春夏秋冬和早晚温差都会影响地温，属于完全依靠自然界的发酵方式，传统的浓香型白酒还面临热季停产的问题。当前的智能化生产线，其研发和购置的成本较高，而且在实际使用中也可能产生设备问题和人身危害^[1]。每一批次自然发酵过程中不能调配发酵状态。传统的窖池均设置于地下，生产劳动强度较大，实现自动化进出料难度较大。当前的发酵模式严重影响生产效率、生产质量，是酿造行业的共性痛点。

5G（5th GenerationMobile Communication Technology，第五代移动通信技术）网络作为支撑企业数字化的“神经中枢”，能够完成信息数据上传下达，可有效将人工智能、大数据等“行业大脑”与工业传感器等“感知/执行器官”联系在一起构建企业专网，实现传统酿造企业数字化转型。目前，酿造企业的生产数据涉及到企业自身竞争力的关键因素，酒厂发酵过程中的数据和分析将是这个酒厂的核心数据和竞争力，数据的安全性和保密性对企业来说至关重要。在企业数字化转型过程中如何保障核心生产数据不出园区，成为5G网络服务企业园区的最基本、最核心的需求。通过5G专网+工业应用的物理或逻辑隔离，能充分满足各类工业应用对专网带宽、延时及连接的要求，保证各类工业应用安全稳定运行^[2]。5G专网的应用是新一代信息技术与制造技术融合发展的示范，项目实施可实时监测发酵过程并控制发酵环境，建立分析模型，可进行偏离分析、趋势分析、回归分析等多种数学计算分析，创造微生物代谢最佳环境，白酒酿造优质酒率和批次稳定性得到大幅度提高。同时，其可将白酒生产技术、管理、应用等方面的经验和知识规则化、模块化、软件化，实现了自动化、数字化生产，提升了酿造企业自动化、数字化整体水平，能够推动传统白酒等酿造行业的转型升级，应用前景广阔。企业需要通过连续地优化工艺流程，解析关键环节的生产方式，通过现代科学手段阐释传统工艺的科学内涵，充分挖掘技术潜能^[3]。

2　基于5G专网的智慧酿造方案设计

近年来随着国家科技创新政策的指引、国家科技的进步以及白酒行业科技的发展，传统酿酒生产逐步向机械化、自动化、智能化升级^[4]。基于新一代IT（Information Technology，信息技术）、OT（Operating Technology，制造技术）和BT（Biology Technology，生物技术）的深度融合，本文提出了“终端采集设备+5G网络+云计算服务商+软件开发平台”的一站式ICT（Information Communications Technology，信息通信技术）解决方案，如图1所示。为实现固态法白酒酿造发酵关键工艺环节实时数据采集和处理，该方案融合专业知识和经验建立了关键工艺数学模型和计算机仿真系统，实现生产过程的智能分析、控制和优化，并拟合最佳发酵环境控制曲线，为发酵过程微生物创造了最佳代谢环境，提升了出酒率和优质酒率。

图1基于5G专网的智慧酿造系统方案

ICT解决方案采用5G比邻模式定制网的部署构建了一张融合5G/4G（4thGeneration Communications System，第四代移动通信系统）/NB-IoT（Internet of Things，物联网）多种接入方式的企业虚拟无线专网，与酿造企业内网进行安全可靠的互联互通、深度融合，实现了多种类型的企业终端通过企业虚拟无线专网与企业内网应用服务平台互联互通。其通过公网与专网数据隔离、UPF（User Plane Function，用户面功能）本地分流、DNN（Dynamic Neural Network，动态神经系统）、端到端网络切片等技术手段，确保了企业虚拟无线专网与内网连接的数据及网络安全性，并通过灵活部署边缘UPF和MEC（Mobile Edge Computer，移动边缘计算），缩短了企业终端与企业内网应用服务平台的网络连接，尽可能地满足了企业接近数据源侧计算的需求，减少了数据传输的网络消耗，最大限度降低了端到端时延。

3　应用案例

3.1　系统设计

本项目总体思路是以5G赋能智能不锈钢发酵槽为切入点设计5G+固态法白酒发酵自动监测与控制系统，并在四川某酒厂数字化酿造车间进行试验，如图2所示。根据接入网络的终端数量、种类、分布的区域、移动性要求，本项目采用5G切片专线方式部署酿造企业无线虚拟专网，下沉边缘UPF到酿造企业工业园区，结合业务需求部署MEC。采用属地电信运营商5G定制网为本项目部署5G/4G/NB-IoT无线接入信号覆盖。本项目依托属地电信运营商5G切片专线产品，利用共享型2B（To Business，面向商业客户）UPF作为用户面转发设备，通过STN（Smart Transport Network，智能传送网）光传输数据专线连接酒厂内网，根据终端接入要求规划端到端切片类型，满足了企业通过5G接入、本地分流至企业内网的需求。

图25G+固态法白酒发酵自动监测与控制系统架构图

3.2　建设方案

本项目基于5G企业虚拟无线专网安全可靠的端到端连接以及5G强大的技术优势，实验验证了工业场景下5G工业网关应用，满足了不同协议设备的数据采集和基于5G的双向传输，实现了智慧酒厂生产设备无线联网和反向控制信息实时回传，为全面实现5G无线全连接工厂提供了实践支撑。本项目5G专网设备部署如表1所示。

表1某智慧酿造酒厂5G专项部署配置表

本项目共有S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200等4类PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）通过OPC（Open Platform Communications，开放平台通信）通讯方式接入工业互联网平台。项目应用中兴通讯NEWPRE2100工业5G边缘超脑解决方案将控制发酵槽传送带的PLC接入5G工业网关，结合边缘计算系统部署架构，通过企业虚拟无线专网实现本地流量卸载和提供超低时延实时控制。

3.3　工业互联网安全设计

本研究从设备安全、控制安全、网络安全、应用安全和数据安全等方面全方位构建智慧酿造系统工业互联网安全体系框架。在开放的API接口设计和实现过程中应充分考虑安全认证，防止出现未授权访问安全漏洞，开发后应实施漏洞扫描和渗透测试。应用安全覆盖工业互联网业务运行的平台安全及应用程序安全。数据安全主要包括智慧酿造系统生产管理数据、生产操作数据和用户据的采集、传输、交换、存储、处理等方面的安全。本研究充分考虑智慧酿造系统物理安全、功能安全和信息安全，能有效应对工业互联网面临的恶意攻击威胁、系统风险和管理威胁。

3.4　实验结果

本项目通过应用场景实验，实现了酒类发酵关键工序数据的实时监控与分析。本项目通过安装在发酵车间与发酵槽的温度、湿度、CO₂、O₂等不同种类的传感器和5G网关采集整个房内所有的重要环境参数。各类传感器、智能设备均通过5G无线传输到后台云服务器。发酵智能监控系统以PC端、现场显示、手机APP三种方式对采集的数据进行实时监控。发酵智能监控系统可以综合分析温湿度数据和制定规则，与房间内智能控制空调、新风系统和百叶窗等其他设备实现联动，达到控制温湿度环境的要求。同时本系统可以通过5G网关，对发酵槽传送带的PLC远程下发指令，实现远程控制。发酵智能监控系统可与上层工业互联网平台对接，数据共享。历史数据云端存储，安全且不可遗失，支持5年以上的数据存储，支持客户进行数据历史查询。随着数据量的不断增加，本系统利用大数据技术分析发酵房多点温度曲线，进而提升酒品质量。白酒入槽转运装置是否装满采用自主研发的自动入槽系统，融合红外传感器、PLC、通信、AI视频监控等技术，实现了空车及时定位、满车自动转运。

4　结束语

科技引领发展，创新成就未来^[5]。数字经济时代的生产方式、交易方式以及消费方式促进了酿造企业进行数字化转型和管理模式创新，加快了无人工厂、线上消费的发展，同时也带来了产品质量、安全保障的迫切需求。本文采用5G和新型关键技术改变了酿造企业的传统发酵模式，给发酵工艺带来了新的创新发展方向。本项目通过带5G模块的传感器与生产车间物联网、管理平台等系统，采集工艺、质量数据，建立数据资源库，拟合最佳生产工艺参数曲线，实现了生产过程的智能分析、决策、控制和优化，提升了产品质量可控性，改变了依赖传统的口传心授、经验生产的模式，用数字技术提升了产品质量，助推了白酒行业转型升级。基于5G专网的智慧酿造发酵过程的成熟应用，增强了企业综合竞争力，推动了酿造行业数字化转型和创新发展。

作者简介：

宋永诚（1972-），男，四川成都人，高级工程师，学士，现就职于中国电信股份有限公司四川分公司，研究方向为信息通信建设安全及网络信息安全。

厉爱霞（1978-），女，西藏拉萨人，工程师，研究生，现就职于中国电信集团有限公司西藏分公司，研究方向为信息通信建设及5G智慧行业应用。

邓　挺（1984-），男，四川成都人，工程师，学士，现就职于四川公众项目咨询管理有限公司西藏分公司，研究方向为5G智慧行业应用及信息网络安全。（本文通讯作者）

尼玛旺杰（1980-)，男，西藏拉萨人，工程师，学士，现就职于中国电信集团有限公司西藏分公司，研究方向为5G智慧行业应用及信息网络安全。

楚丰源（1982-），男，四川成都人，工程师，学士，现就职于中国电信股份有限公司四川分公司，研究方向为通信建设工程管理和安全生产管理。

宋仕斌（1976-），男，四川成都人，高级工程师，学士，现就职于四川公众项目咨询管理有限公司西藏分公司，研究方向为5G智慧行业应用及网络安全。

参考文献：

[1]宋海鹰,叶锐锋,岑健,等.智能化生产线的数字孪生设计[J].制造业自动化,2024,46(2):38-41.

[2]李果,李勇.5G在智慧钢厂中的应用探讨[J].长江信息通信,2023,36(12):228-230.

[3]湛紫樱,鲁若愚,丁奕文,等.突破传统:泸州老窖"智慧酿造"的创新之路[J].清华管理评论,2022(3):113-120.

[4]张聪芝,陆其刚,陈力,等.智能集成控制及MES系统在功能微生物生产中的应用[J].酿酒科技,2020(10):76-79.

[5]沐春,蒿凤.中国酒:创新蕴科技酿造见智慧[J].中国酒,2021(3):52-58.

摘自《自动化博览》2025年8月刊