5G賦能垂直行業(yè)的重要使命，在煤碳業(yè)初見成效，并且呈現(xiàn)出規(guī)模化部署的發(fā)展趨勢。

6月18日，中國移動與陽煤集團(tuán)、華為公司聯(lián)手打造的全國首座5G智慧煤礦正式落成，陽煤集團(tuán)新元煤礦依托目前國內(nèi)地下最低的5G網(wǎng)——井下534米“超千兆上行”煤礦5G專用網(wǎng)，實現(xiàn)了煤礦智慧化管理，解決了煤炭行業(yè)的諸多痛點問題。

同時，中國移動與包括焦煤集團(tuán)、同煤集團(tuán)、晉煤集團(tuán)、晉能集團(tuán)四大煤炭企業(yè)在內(nèi)的24家合作伙伴簽署“5G戰(zhàn)略合作協(xié)議”，進(jìn)一步推動龍頭企業(yè)形成深度示范應(yīng)用，釋放5G行業(yè)價值，賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

現(xiàn)有煤礦5300座僅270多有智能化改造

煤礦開采經(jīng)歷了人力落煤、爆破開采、普通機(jī)械化開采、綜合機(jī)械化開采，目前在向智能化開采的方向發(fā)展。

據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局行業(yè)安全基礎(chǔ)管理指導(dǎo)司副司長陸南介紹，2019年1月，國家煤監(jiān)局制定了煤礦機(jī)器人重點研發(fā)目錄。初步確立了掘進(jìn)、采煤、運(yùn)輸、安控和救援共5類38種機(jī)器人體系。將大型高產(chǎn)礦綜合掘進(jìn)機(jī)器人、復(fù)雜地質(zhì)條件輔助運(yùn)輸機(jī)器人、面向沖擊地壓防空鉆井機(jī)器人列入2020年度智能機(jī)器人重點專項申報范圍。

今年3月份，國家發(fā)展改革委、國家能源局、應(yīng)急部、國家煤礦安監(jiān)局、工業(yè)和信息化部、財政部、科技部、教育部等八部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》。陸南表示，《指導(dǎo)意見》大力推進(jìn)煤礦智能化頂層設(shè)計，同時從產(chǎn)業(yè)政策、安全費(fèi)用等多個方面落實智能化建設(shè)政策支持。

中煤工業(yè)協(xié)會副會長劉峰說：“《指導(dǎo)意見》吹響了煤礦智能化號角，近期山東、內(nèi)蒙古、河南、山西等地陸續(xù)出臺了煤礦智能化發(fā)展方案意見。我國現(xiàn)有煤礦礦山約5300座，分布區(qū)域廣泛，開采地條件復(fù)雜多變，煤油瓦斯突出、沖擊地壓水火等災(zāi)害并存，不同地區(qū)煤礦智能化差別較大，智能礦山建設(shè)總體存在很大難度。”

陸南表示，截至到2019年底，全國已經(jīng)完成煤礦智能化工作面275個，據(jù)不完全統(tǒng)計，計劃2020年增加煤礦智能化工作面200個。

中國移動提供“1+1+4”5G煤礦方案

劉峰認(rèn)為，我國智能礦山建設(shè)存在著高精度傳感器、快速通信、智能裝備、控制系統(tǒng)以及軟件等一系列短板，需要在理論、方法、工具、系統(tǒng)、應(yīng)用等多方面持續(xù)發(fā)力。大容量、快速通信一直是智能礦山發(fā)展的瓶頸，5G的技術(shù)特點能夠為煤礦物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)提供有效解決方案。

中國移動（上海）產(chǎn)業(yè)研究院副院長陳豫蓉將此次實現(xiàn)的5G智慧礦山方案總結(jié)為“1+1+4”，包括一張5G專網(wǎng)，一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，四個應(yīng)用場景。

5G煤礦專網(wǎng)有四個特點，一是井上井下一張網(wǎng)，生產(chǎn)辦公一張網(wǎng)。本地專網(wǎng)接入運(yùn)營商的核心網(wǎng)，通過UPF的本地下沉進(jìn)行數(shù)據(jù)分流，實現(xiàn)煤礦自己的數(shù)據(jù)是可管可控的。二是網(wǎng)隨業(yè)動，移動覆蓋。通過露天的可移動基站站點、井下的可移動RRU的部署，實現(xiàn)網(wǎng)隨業(yè)動，隨時隨地保障開采區(qū)域的5G高質(zhì)量覆蓋。三是邊緣計算數(shù)據(jù)不出礦，保障數(shù)據(jù)安全，并進(jìn)一步降低時延；第四是安全，5G NSA組網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備已經(jīng)獲得煤安認(rèn)證。

一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺主要提供兩個能力。一是連接管理能力，平臺提供礦用設(shè)備管理，可以做卡連接，便于多種設(shè)備快捷接入，便捷查詢，打通數(shù)據(jù)壁壘。二是在基礎(chǔ)連接能力上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，提供數(shù)字化運(yùn)維和智能化監(jiān)控服務(wù)。

四個應(yīng)用場景中，第一個是井中下融合組網(wǎng)，中國移動在井下搭建5G隔爆基站，并通過井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)和PTN傳輸設(shè)備提供穩(wěn)定的井下網(wǎng)絡(luò)傳輸。在此基礎(chǔ)上打造智能融合通信管控平臺，這個網(wǎng)絡(luò)要求可靠性達(dá)到99.9%以上，端到端時延不超過20毫秒。

第二個場景高清視頻監(jiān)控應(yīng)用場景，基于5G終端采集到高清視頻數(shù)據(jù)，通過AI分析人員行為、設(shè)備安全分析，實施透明化礦山建設(shè)，提高監(jiān)管水平，高清視頻要求網(wǎng)絡(luò)上傳能力要求超過千兆，中國移動和合作伙伴針對井下高清視頻要求重新做了網(wǎng)絡(luò)上下行資源的分配，目前在楊煤實現(xiàn)了50路高清視頻的同時上傳。

第三個場景是無人化采區(qū)場景，由于作業(yè)區(qū)比較危險，無法鋪設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)，這也是需求痛點。基于5G專網(wǎng)，中國移動首先對工程機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造，加裝控制和配套的傳感和視頻監(jiān)控終端，基于在井上的視頻控制平臺實現(xiàn)礦用機(jī)械的遠(yuǎn)程控制。滿足礦區(qū)無人化采集的場景需求。這一場景對時延和帶寬都有要求，時延不高于20毫秒，帶寬要超百兆。

第四個場景是無人礦卡的駕駛。中國移動做了礦卡本體的改造，加裝高清攝像頭、激光雷達(dá)、定位終端等，同時中國移動利用V2X平臺和高精度定位平臺，迭加高精度地圖技術(shù)，搭建了整套無人駕駛管理技術(shù)，利用邊緣計算能力控制時延，最終實現(xiàn)礦卡的無人駕駛。

智慧煤礦空間巨大

山西省煤炭產(chǎn)量約占全國1/4。2019年山西省在煤礦智能化建設(shè)中投入15億元左右，智能化采掘面56個。陸南說，煤炭行業(yè)作為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)，具備環(huán)節(jié)多、戰(zhàn)線長、生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜、管理難度大等特點，具備應(yīng)用智能化的巨大空間。

智能礦山標(biāo)準(zhǔn)先行，標(biāo)準(zhǔn)化是煤礦5G應(yīng)用和智能化建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)。目前煤礦行業(yè)在加快制定智能化應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和引領(lǐng)行業(yè)智能化建設(shè)。

劉峰說，中煤工業(yè)協(xié)會和中煤學(xué)會在開展團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)工作，啟動了煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)專項工作計劃，以滿足市場需求和創(chuàng)新需要。6月9日，中煤工業(yè)協(xié)會與陽煤集團(tuán)簽定了5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能化礦山建設(shè)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，研究制定煤礦5G總體網(wǎng)絡(luò)框架，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、平臺及相關(guān)技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，滿足井下5G網(wǎng)絡(luò)與各大生產(chǎn)系統(tǒng)對接要求。智能化煤礦建設(shè)對5G網(wǎng)絡(luò)性能要求，井下5G設(shè)備防爆要求以及5G網(wǎng)絡(luò)和信息安全等要求。在企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上逐步升級為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。

中煤科工首席科學(xué)家、中國工程院院士王國法表示，煤礦智能化建設(shè)是多學(xué)科交叉融合的系統(tǒng)工程，涉及多系統(tǒng)、多專業(yè)、多工種、多層次、多領(lǐng)域。智能化煤礦的總體架構(gòu)包括智能化管控平臺、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺、大數(shù)據(jù)中心、GIS信息空間服務(wù)等十大主要智能化應(yīng)用系統(tǒng)組成的復(fù)雜性系統(tǒng) ，需要”5G+”為煤礦智能化賦能支撐。

“建設(shè)全礦區(qū)的通信和感知網(wǎng)絡(luò)，基于邊云端的大數(shù)據(jù)分析和人工智能決策，適應(yīng)各種作業(yè)要求的智能裝備系統(tǒng)，能夠滿足智能化煤礦運(yùn)營的多樣傳感需求，使煤礦生產(chǎn)運(yùn)營‘看得見、管得了、控得住’。”王國法說，“今天，5G+智能化煤礦建設(shè)雖然只是邁出了第一步，但這一步意義重大，使我們看準(zhǔn)了方向、瞄準(zhǔn)了目標(biāo)、堅定了信心。”
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