當(dāng)前,5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)浪潮席卷全球,正在深刻地影響和改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。煤炭行業(yè)作為傳統(tǒng)能源行業(yè),面臨著激烈的市場競爭,需要轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色生產(chǎn),提升發(fā)展質(zhì)量。為此,煤炭行業(yè)需要與以5G為代表的新一代信息技術(shù)深度融合,通過5G技術(shù)為煤礦智能化建設(shè)賦能,支撐其高質(zhì)量發(fā)展。
2020年2月25日國家發(fā)展改革委等八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》發(fā)改能源〔2020〕283號(hào)文,要求推動(dòng)煤礦智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,提升煤礦智能化水平。2021年6月5日,國家能源局和國家礦山安全監(jiān)察局印發(fā) 《煤礦智能化建設(shè)指南(2021 年版)》提出需重點(diǎn)突破智能綜采(放)、智能快速掘進(jìn)、智能機(jī)器人等系列關(guān)鍵技術(shù)與裝備,建成一批智能化煤礦,提升煤礦安全水平。2021年6月7日,國家發(fā)展改革委、國家能源局、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部聯(lián)合編制了《能源領(lǐng)域5G應(yīng)用實(shí)施方案》,要求促進(jìn)以5G 為代表的先進(jìn)信息技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)融通發(fā)展,拓展能源領(lǐng)域5G 應(yīng)用場景。
智慧礦山建設(shè)需要傳輸大量的高清視頻、傳感和控制數(shù)據(jù),必須依托于強(qiáng)大的高可靠通信傳輸網(wǎng)絡(luò);相對(duì)于以往的WiFi、LTE(4G)等礦用無線通信技術(shù),5G作為移動(dòng)通信的發(fā)展方向,其超高數(shù)據(jù)速率、超低延時(shí)和超大規(guī)模接入的特點(diǎn),將“離線智慧”提升到“在線智能”,可實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)智能與在線協(xié)作”,滿足智能開采、智能掘進(jìn)、智能洗選、智能輔助運(yùn)輸?shù)炔煌▓鼍暗膽?yīng)用需求。中國信科集團(tuán)旗下的中信科移動(dòng)在深入調(diào)研煤礦需求的基礎(chǔ)上,依托在5G技術(shù)和產(chǎn)品領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢,結(jié)合智慧礦山建設(shè)典型的應(yīng)用場景,推出了具有競爭力的礦用5G通信系統(tǒng)解決方案,助力智慧礦山建設(shè)。
融合、高效、智能的礦用5G系統(tǒng)組網(wǎng)方案
中信科移動(dòng)5G智慧礦山解決方案由終端感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用層構(gòu)成:終端感知層“人、機(jī)、環(huán)”全感知大連接;網(wǎng)絡(luò)傳輸層“5G+4G+WiFi+SPN+F5G融合一張網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)高效可靠傳輸,應(yīng)用層面向礦井安全、生產(chǎn)、經(jīng)營實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)融合、高效、智能應(yīng)用。
礦用5G通信系統(tǒng)組網(wǎng)
該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):SA架構(gòu)組網(wǎng),真正符合安標(biāo)中心對(duì)于煤礦5G獨(dú)立組網(wǎng)的要求,網(wǎng)絡(luò)安全、獨(dú)立、穩(wěn)定;獨(dú)立部署5G核心網(wǎng),保障礦山數(shù)據(jù)的安全,支持與運(yùn)營商公網(wǎng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)“一卡一號(hào)”通用;產(chǎn)品定制化開發(fā),礦用5G本安基站體積小、重量輕、真正適合井下部署; BBU支持井下和地面兩種部署方式,可以靈活選擇,降低井下設(shè)備部署復(fù)雜度;5G、4G、WiFi和有線調(diào)度等多系統(tǒng)融合、一體化調(diào)度,滿足礦山融合通信的迫切需求;支持VoNR高清通話,支持語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并發(fā),網(wǎng)絡(luò)功能豐富;支持3U1D幀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)上行速率,滿足礦山大上行業(yè)務(wù)需求。
礦用5G通信系統(tǒng)全面賦能業(yè)務(wù)應(yīng)用
中信科移動(dòng)礦用5G通信系統(tǒng)可以支撐實(shí)現(xiàn)智能化工作面、智能化掘錨系統(tǒng)、井下智能機(jī)器人巡檢、AI高清視頻監(jiān)控等應(yīng)用。
智能化工作面
該系統(tǒng)綜合應(yīng)用控制、視頻、音頻、通信、液壓等技術(shù)實(shí)現(xiàn) “以工作面自動(dòng)控制為主、監(jiān)控中心遠(yuǎn)程干預(yù)控制為輔”的自動(dòng)化生產(chǎn)模式,實(shí)現(xiàn)“無人跟機(jī)作業(yè)、有人安全值守”的開采,減少工作面操作工人數(shù)量。
基于5G的智能化采煤系統(tǒng)
基于5G的智能化工作面系統(tǒng)由地面集控制中心、順槽控制中心和工作面綜采設(shè)備構(gòu)成。工作面采煤機(jī)等設(shè)備可以通過內(nèi)置5G模組接入5G網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)與井下順槽控制中心或地面控制中心之間的視頻、監(jiān)控及控制信號(hào)無線傳輸,順槽監(jiān)控中心或地面控制中心,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控工作面生產(chǎn)畫面,接收工作面現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行綜合分析處理;實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采面采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。
智能化掘錨系統(tǒng)
智能化掘錨系統(tǒng)集快速掘進(jìn)、掘錨同步、智能導(dǎo)向、智能檢測等功能于一體,具有“高效、環(huán)保、安全、可靠”的特點(diǎn),為煤礦掘進(jìn)設(shè)備智能化演進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),有力支撐煤礦智能化建設(shè)掘進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)。
基于5G的智能化掘錨系統(tǒng)
系統(tǒng)在井下順槽部署5G核心網(wǎng)、5G基站,在掘錨一體機(jī)和錨桿臺(tái)車上部署CPE,這些設(shè)備上的高清攝像機(jī)、3D掃描成像儀、傳感器以及電氣控制系統(tǒng)通過CPE接入5G網(wǎng)絡(luò),經(jīng)由5G核心網(wǎng)與井下控制中心和地面控制中心監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)設(shè)備掘錨設(shè)備實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)、3D成像數(shù)據(jù)、高清視頻和遠(yuǎn)程控制指令等的傳輸。全方位展現(xiàn)掘進(jìn)工作面場景;控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過與設(shè)備的控制器實(shí)時(shí)通訊,可對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作,并對(duì)截割軌跡實(shí)時(shí)監(jiān)測。
井下智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由巡檢機(jī)器人、巡檢平臺(tái)、無線通信系統(tǒng)、各種信號(hào)采集設(shè)備等組成,適用于煤礦水泵房、變電所、大型輸送帶巷道移動(dòng)巡檢。
智能巡檢機(jī)器人搭載視頻攝像機(jī)、傳感器等設(shè)備,實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、傳輸現(xiàn)場的圖像、聲音、溫度、煙霧、甲烷等數(shù)據(jù),借助相應(yīng)的巡檢分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的智能化分析處理,從而替代煤礦巡檢人員進(jìn)行巡檢,提升巡檢的質(zhì)量和效率。
井下5G智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)
AI高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)
該系統(tǒng)采集井下高清視頻數(shù)據(jù),通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸高清視頻到后臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸、探放水、工作人員活動(dòng)行為等重點(diǎn)信息的自動(dòng)識(shí)別,通過分析視頻圖像,及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場災(zāi)害(透水、火光、濃煙霧、大粉塵、冒頂?shù)龋、人員違規(guī)、人員狀態(tài)異常等情況,實(shí)時(shí)輸出分析結(jié)果,為煤礦安全生產(chǎn)提供智能安全預(yù)警,保護(hù)煤礦人員及財(cái)產(chǎn)安全。
基于5G的AI高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)
此外,基于5G網(wǎng)絡(luò)還可以實(shí)現(xiàn)VR生產(chǎn)培訓(xùn)、露天礦車無人駕駛、融合調(diào)度通信等的業(yè)務(wù)應(yīng)用等。
打造“5G+智慧礦山”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈
目前,中信科移動(dòng)5G+智慧礦山解決方案已成功應(yīng)用于全國20余個(gè)煤礦,賦能智能化煤礦建設(shè),助力礦山智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。。
中信科移動(dòng)攜手烏海移動(dòng)、烏海聯(lián)通、烏海電信三大運(yùn)營商承建國家能源集團(tuán)烏海能源黃白茨礦、五虎山礦、公烏素礦和利民礦的5G專網(wǎng)通信系統(tǒng)項(xiàng)目,共建設(shè)地面和井下5G基站70余個(gè),系統(tǒng)支撐實(shí)現(xiàn)智能化開采、智能化掘進(jìn)、機(jī)器人巡檢、高清視頻監(jiān)控、融合調(diào)度通信等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用。
中信科移動(dòng)與銀川聯(lián)通等合作建設(shè)梅花井煤礦5G專網(wǎng),覆蓋該礦掘進(jìn)巷至掘進(jìn)工作面等重點(diǎn)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)了5G VoNR高清音視頻通話、5G高清視頻監(jiān)控、無線傳感數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ,同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了4G+5G、有線+無線一體化融合調(diào)度,提供了豐富多樣的智慧礦山業(yè)務(wù)應(yīng)用。
中信科移動(dòng)與合作伙伴在山西焦煤高陽煤礦建設(shè)基于5G的智能化掘錨系統(tǒng)。
通過5G系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了掘錨設(shè)備與井下控制中心、地面控制中心之間實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)、3D成像數(shù)據(jù)、高清視頻和遠(yuǎn)程控制指令等傳輸。系統(tǒng)可全方位展現(xiàn)掘進(jìn)工作面場景,實(shí)時(shí)監(jiān)測截割軌跡,并可對(duì)掘錨設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程掘進(jìn),為煤礦掘進(jìn)設(shè)備智能化打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
未來,中信科移動(dòng)將以國家推進(jìn)智能化礦山建設(shè)為契機(jī),深入探索煤炭行業(yè)5G應(yīng)用場景和解決方案,整合各方資源,打造“5G+智慧礦山”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈,充分發(fā)揮5G對(duì)煤炭行業(yè)的支撐作用,助力煤炭行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。