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煤矿5G渐行渐近,要热情更要脚踏实地

发布日期:2020-07-10 14:28:50

◆无论是传感层、传输层、控制层还是后端的应用开发层,传统网络已经不能满足煤矿智能化的要求,需要从系统恒峰g22的角度,利用5G技术重构网络整体架构、创新应用场景和新业务模式

◆建成5G网络不等于完成了5G建设,应用场景的规划和开发才是重头戏,而基于5G支撑的AI、云计算、大数据和物联网应用等恰恰是5G有用和应用赋能的具体体现

◆有条件的煤矿,特别是新建煤矿,要积极推进 5G 应用;其他煤矿要因地制宜,分类、分级发展,在5G应用过程中,要尽可能把工作做得踏实,力戒浮躁、滥造概念、形式主义

在智能化发展大步向前的趋势下,煤矿正在积极拥抱5G技术。

6月5日,地处吕梁山深处的山西焦煤集团霍州煤电吕临能化庞庞塔煤矿覆盖100多公里巷道的煤矿井下商用5G专网基本建成;5月初,阳煤集团宣布新元公司建成全国首个5G煤矿专网……煤炭大省山西正在推进5G和煤炭工业互联网融合应用。

不止山西。6月18日,山东省第一个煤矿井下5G基站在山东能源临矿集团菏泽煤电公司郭屯煤矿开通。

今年初,陕煤集团陕北矿业张家峁公司成功布置首批5G基站并进行应用组网,实现了矿区5G网络全覆盖。

去年年底,安徽皖北煤电集团控股的内蒙古智能公司麻地梁煤矿开通井下首个5G基站……智慧矿山建设不断跃上新台阶。

5G商用牌照发放一年刚过。在5G手机日渐“亲”民的同时,煤矿5G技术应用也渐行渐近,5G技术开始为煤矿智能化发展赋能。

5G技术契合煤矿智能化发展需求

无论是传感层、传输层、控制层还是后端的应用开发层,传统网络已经不能满足煤矿智能化的要求,需要从系统恒峰g22的角度,利用5G技术重构网络整体架构、创新应用场景和新业务模式

“5G在煤矿的应用与5G的商业化应用基本上是同时起步的,但目前还处于应用的第一步。”中国煤炭科工集团首席科学家、中国恒峰g22院院士王国法接受《中国煤炭报》记者采访时说。

5G,第五代移动通信技术,是最新一代蜂窝移动通信技术,也是继4G、3G和2G系统之后的延伸。其特点是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

5G技术所有的工业化控制跟煤矿的智能化控制基本上是一致的。

在王国法看来,“5G技术最显著的大带宽、低时延、广连接的三大特点,正好契合了煤矿智能化发展需要更广泛数据接入、更大数据传输带宽和更低延时控制的支撑,为打通煤矿智能化开采上下行传输的高速通道奠定了基础。”王国法说。

关于大带宽。建设智能化煤矿的核心是数字。智能化的本质是把所有的物理化现象都数字化,这就需要上下传输大量的数据,需要大带宽做支撑。

通常情况下,一座煤矿井下会有300路语音通信、500路视频监控通信、1000台设备控制、50000点传感器通信等业务需求。每路通信占用的带宽分别为64K、8192K、1K、1K,总带宽需求约为4200M。而目前,煤矿企业普遍采用千兆工业以太网技术建设井下工业环网,井下工业生产过程需要的带宽远远超过其承载能力。

为了解决传输带宽的问题,煤矿企业普遍采用重复建设多个工业环网的办法,但这将导致井下网络呈“蜘蛛网”,不仅建设成本巨大、维护困难,而且网络可靠性差。

关于时延,也很好理解。就像人们通常从电视上看到的视频连线采访那样,这边说完,那边还要等一下才能接收到信号、做出反应。这就存在一个时延的问题。

“有些领域,时延高一些影响不大,但真正的煤矿智能化、无人化开采或安全生产,没有实时控制和低时延做支撑,是实现不了的。”王国法说。

煤矿智能化建设的好多方面都卡在通信上。

实际上,以工作面无人化开采为例。工作面无人开采时,需要煤矿工人在地面操作井下设备。这时,井下机器的运行轨迹需要精准的定位、实时的数据传输,还有大量的设备连接,如果出现延时,会造成一连串的影响。“5G技术带宽够,时延低、连接广,恰好满足这些要求,为井下无线通信提供了技术性支撑。”中国煤炭工业协会信息化分会秘书长王丹识说。

煤矿井下地理条件复杂多变,在支护强度大、信号衰减快等特殊环境下,推广无线通信意义重大

在阳煤集团党委书记、董事长翟红看来,,“5G技术在煤矿是刚需,是安全生产的坚强保障”。

传统网络已经不能满足煤矿智能化的要求,需要从系统恒峰g22的角度,利用5G技术重构网络整体架构、创新应用场景和新业务模式。

中国煤炭科工集团开采研究院有限公司副研究员赵国瑞表示,无论是传感层、传输层、控制层还是后端的应用开发层,发展煤矿智能化都须对传统煤矿业务场景进行重塑,而煤矿智能化应用和系统融合等对承载的网络也提出了新要求和新标准。

“光速”入井各方有热情有行动

20余家大型煤炭集团、煤炭高等院校已开展了5G技术相关合作、研究和项目推进工作;尽管井下特殊的环境给5G技术在煤矿落地带来诸多困难,但其推进速度已经跑在很多行业的前面

在国家新基建战略和八部委《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的导引下,煤矿企业、三大运行商和华为公司等信息龙头企业对于5G技术在煤矿的应用都有很高的热情。

据不完全统计,目前,20余家大型煤炭集团、煤炭高等院校已开展了5G技术相关合作、研究和项目推进工作。

在成立实验室和联盟等方面,山东兖矿集团、山东联通、中兴通讯合作成立了5G+智慧矿业联合实验室。中国煤炭科工集团、中国矿业大学(北京)与中国联通组建了地下空间5G技术创新应用联合实验室。神华信息公司、航天重型恒峰g22装备公司等发起成立5G+车联网+智能装备联合创新实验室。山西阳煤集团、中国移动、华为公司作为核心合作团队成立了5G通信煤炭产业应用创新联盟。中国移动联合清华大学、中国矿业大学(北京)、阳煤集团、中国煤炭科工集团、华为公司等70多家单位成立了5G智慧矿山联盟。

在推进项目落地方面,煤炭行业首批基于5G技术实现驾驶无盲区的大型矿车在内蒙古扎哈淖尔露天煤矿投入运行。陕煤集团蒲白建庄矿业建成5G基站。内蒙古移动联合华为公司在内蒙古麻地梁煤矿成功部署井下5G基站并组网应用。河南能源焦煤公司与中国移动河南公司签订5G合作协议,共投入14个5G基站,可实现60台无人车的无人驾驶,13台挖机、10台钻机的5G远程控制等应用。

在推进试点方面,山西焦煤集团建设了柳湾选煤厂5G+智慧工厂建设。国家能源集团以上湾煤矿为试点,研究采用5G移动通信与精确定位、语音扩播等系统的集成分站设备,实现对上湾煤矿井下大带宽、高可靠、低时延的5G信号全覆盖。

尽管井下特殊的环境给5G技术在煤矿落地带来诸多困难,但其推进速度已经跑在很多行业的前面。

2019年9月,以建成的煤矿井下商用5G专网为例。中国联通、庞庞塔煤矿、富华宇祺公司三方签订煤矿井下5G战略合作协议,共同进行井下5G设备改造。

2019年12月,庞庞塔煤矿进行5G井下测试,获得第一手实测数据。

今年3月26日,联通(山西)产业互联网有限公司成功中标庞庞塔煤矿井下5G专网项目。

4月15日,双方正式签署全国第一个5G井下商用合同,开始在庞庞塔煤矿实施5G恒峰g22。

6月5日,庞庞塔煤矿井下5G专网基本建成。

6月中旬,新华社在阳煤集团新元公司井下534米深处,带来了全球首场井下5G高清直播。而这震撼世人的一幕,仅发生在阳煤集团、中国移动、华为公司成立5G通信煤炭产业应用创新联盟的10个月之后。

“阳煤集团强力推进5G+智能化煤矿建设,在较短时间内初步建设了煤矿5G网络,打造了5G+智能化煤矿的雏形,为全国提供了煤矿5G建设的示范。5G+智能化煤矿建设虽然只是迈出了第一步,但这个第一步意义重大,使我们看准了方向、瞄准了目标、坚定了信心。”王国法说。

作为地下空间5G技术创新应用联合实验室的负责人之一,王国法表示,中国煤炭科工集团和中国联通已在多个煤矿开展了井下组网测试和通信测试,和中国矿业大学(北京)共同研究了5G基站等的测试技术和测试方法,与应急管理部、安标办等多次讨论,推动5G技术在煤矿应用标准体系的建立和5G安全管理办法的尽快出台。

据了解,中国移动的“5G+计划”就是要利用5G的超大带宽、超低时延、海量连接实现万物互联,从而赋能各行各业。目前,中国移动已经建设超过30万个5G基站,覆盖了全国300个以上城市。

中国联通人士透露,未来希望至少为全国1/3以上的矿井提供服务,助力煤矿智能化升级。

中国联通正在以庞庞塔5G智能矿井为标杆,推广“5G+智能矿山”,助力煤炭开采生产环节的优化与变革。他们还与同煤集团、中煤集团、晋煤集团、陕煤集团等国内重点煤炭生产企业进行5G技术交流,签订了战略合作协议。

诸多难题待解煤矿要因地制宜

5G技术从研发之初就不仅仅是建设一张网而已,其核心要义在于对新一代信息技术的强有力支撑或者赋能,应用场景的规划和开发才是重头戏

据介绍,目前5G技术在煤矿应用过程中已经解决了一个比较突出的问题——上行带宽窄。

通常民用5G中上行带宽是比较窄的,下行带宽宽,也就是说用户需要下载的数据比较多。而煤矿或者说所有的工业控制,需要上行带宽宽,也就是说,要传上来的东西多,下达的命令少。许多通信专家认为,5G在煤矿不适用的理由也主要是因为这个。目前,上行带宽的峰值已经达到1100兆,而4G上行带宽的峰值是150兆。

煤矿推行5G技术,还有很多难题需要解决。

实际上,井下复杂的环境与普通地面有很多不同。在所有的工业应用中,煤矿是最复杂的。

一是适应井下条件的5G设备研发和安标认证标准问题。

王国法认为,因缺乏相关检验标准,目前5G设备都只能按一般电气数字设备取证,而无5G系统安标证。5G技术条件下场景驱动特征明显,从提出场景到应用落地涉及技术研发、供应链改造、基础设施建设、智能终端和应用研发以及商业化运营等系列环节,是一个产业生态,不是单纯的网络建设问题。目前的5G网络建设运行必须依赖电信运营商的核心网,如何设计合理的商业模式将直接影响煤矿企业的使用意愿和双方的商业利益。5G技术为一些新技术的应用提供了可能,传统的技术模式可能因此被打破,要积极探索新业态、新模式和新方法。

5G真正能应用到煤矿核心应用场景,发挥其真正优势,还有很长的路要走。

王丹识表示,5G在煤矿井下部署存在技术难题,如5G信号覆盖受巷道断面、巷道起伏度、巷道墙壁光滑度、天线吊挂位置、巷道煤尘等因素影响较明显;5G在煤矿应用还属于试点和实验性阶段,部署5G组网试点成本高、耗电大;各大企业存在对5G应用实质概念不清等问题。

“5G本身是一项通信技术。但5G概念已经远远超过了5G通信技术本身,实际上要推进的是5G+。”王国法说,“必须把5G跟大数据、人工智能、区块链,还有云计算、边缘技术、切片技术等融合到一起,这就不仅仅涉及运营上的事情了。”

建成5G网络不等于完成了5G建设,应用场景的规划和开发才是重头戏,而基于5G支撑的AI、云计算、大数据和物联网应用等恰恰是5G有用和应用赋能的具体体现。

煤矿5G建设实际上是在建一条高质量的高速公路,路修好了,有没有车跑,是一个问题。从技术发展的角度看,5G技术从研发之初就不仅仅是建设一张网而已,其核心要义在于对新一代信息技术的强有力支撑或者赋能。因此,

“对于煤矿智能化来说,5G技术是来赋能的。高速公路修好了还要建服务区,要有车辆、监控设备等,需要5G各种应用场景的技术,后面要开发的工作还有很多。”王国法说。

他同时指出,5G在煤炭行业应用尚处于初级阶段,在总的发展方向上是毋庸置疑的,煤矿企业要对其有正确和清醒的认识。对煤矿智能化来说,5G是很重要的支撑,有条件的煤矿,特别是新建煤矿要积极推进5G应用。跟煤矿智能化一样,推进煤矿5G应用要因地制宜,分类、分级地发展。在5G应用过程中,要尽可能把工作做得扎实,力戒浮躁、滥造概念、形式主义,才能收到实效。

应加大对工业行业5G技术标准、解决方案等研发支持,鼓励各行业开展联合攻关,尽快突破核心关键技术。

王丹识建议,他说,“同时,要充分发挥行业组织作用,鼓励各行业成立5G相关联盟组织,推动技术研发、标准制定等工作,使各行业找准5G发展和应用方向。

5G现场云端连线

煤矿5G渐行渐近,要热情更要脚踏实地

时间:7月3日

地点:山西阳煤集团新元公司500多米井下

人物:全国技能大师、新元公司员工李瑞兵

从业20多年了,没有想到5G智能化开采这么快就来到了身边。以前,所有的配电室都是专人值守、专人巡检,来回往返,每个开关的信息、状态都要记录,工作量大不说,有时还会因人为因素造成漏检、误检,现在再也没有这方面的担心了。

时间:7月3日

地点:阳煤集团新元公司

人物:新元公司智能化办公室技术员刘亮亮

总调大屏幕上,正实时显示着全国首台“5G+综掘机”的运行状态。这台设备远在千里之外的上海,能完成这样的远程监控,正是因为有了5G技术。我们现在先控制一下截割臂的起升。看,截割臂升起来了。我们测试了一下,远端控制的延时控制在20毫秒以内。

时间:6月30日

地点:山西焦煤集团霍州煤电吕临能化庞庞塔煤矿千万吨项目地下378米处

人物:运输科技术员王阳

我们正在和中国华为、北京圆之翰恒峰g22技术有限公司的有关人员对井下运输大巷齿轨车无人化驾驶进行研究。通过5G网络研发齿轨车无人驾驶,将实现井上远程操作,提高运输安全系数。同时,我们将在齿轨车运输系统安装齿轨车定位装置、齿轨车监控装置、通信装置等,实现齿轨车地面时时监控和调度,确保齿轨车的安全运输,并且保证井下各物料或设备能及时运输到位。监控装置中包括齿轨车运行状况的监控,在地面可以随时查看到齿轨车的运行状况,对齿轨车是否安全运行做出正确判断。

时间:6月24日

地点:山西焦煤集团霍州煤电吕临能化庞庞塔煤矿通风区地面监控室

人物:通风区技术室主任王慧君

我们正在与中国联通公司、陕西昇安机器人科技有限公司有关人员共同研究讨论危险气体巡检机器人的开发与应用。巡检机器人系统是在5G环网的基础上研发的,具有复杂巷道自主行走、定位、危险气体浓度分析、环境温度感知、数据传送与预警等功能,替代了人工巡回检测。未来,将实现甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、温度等参数检测和数据的实时上传。

时间:6月22日

地点:山西焦煤集团霍州煤电吕临能化庞庞塔煤矿千万吨项目地下378米处

人物:项目技术人员

“您好,请问是湖南湘潭恒欣公司的陈工吧,我们这里二部架空人车运行速度不稳,我现在在井下现场,但找不见故障原因,请您现在通过视频指导一下如何处理……”一通视频电话搭乘5G网络,从庞庞塔煤矿千万吨项目地下378米处直接打到了千里之外的湖南湘潭。原来需要至少2天才能处理的问题,现在只需要20分钟。

本报记者:尚军梅 李仑 任志青

通讯员:李丹 李伟

来源:中国煤炭报

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