鑫巖煤礦 5G 環(huán)網(wǎng)自 2020 年 11 月初投入使用以來，一直運行正常，實現(xiàn)了全天候井下智能工作面遠程采煤。原本“臟、苦、險、累”的井下工作，現(xiàn)在變成了在辦公室動動手指就能完成的工作，全面改善了礦工的工作環(huán)境。2021 年我們將繼續(xù)拓展 5G 通訊的應(yīng)用領(lǐng)域，本著經(jīng)濟實用的原則，實現(xiàn) 27 個子系統(tǒng)的 5G 承載，使礦井大數(shù)據(jù)得到高效傳 輸應(yīng)用。2022 年要做到 5G 人員定位上線、5G 切片規(guī)模應(yīng)用。繼續(xù)完善 5G+ 智能化建設(shè)，實現(xiàn)礦區(qū)全面感知、全面智 能化控制，建成國內(nèi) 5G+ 礦山的新標(biāo)桿。
鄧成軍 呂梁鑫巖煤礦董事長
鑫巖煤礦隸屬于呂梁東義集團煤氣化有限公司，可采儲量16099萬噸，礦井核準(zhǔn)生產(chǎn)能力240萬噸/年。5G發(fā)展伊始，鑫巖煤礦就積極響應(yīng)國家號召，積極擁抱5G+智能礦山建設(shè)，希望通過5G+智能化實現(xiàn)安全、少人、提效的目標(biāo)，最終實現(xiàn)安全、生產(chǎn)、管理的智能化，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化變革，提高企業(yè)盈利能力。鑫巖煤礦是全國首批實現(xiàn)井下全覆蓋的礦井之一，2020年被選為首批國家智能化礦井示范單位。2021年6月，鑫巖煤礦以一期5G網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用建設(shè)項目為基礎(chǔ)，加快智能化子系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)的融合建設(shè)，啟動9大智能化子系統(tǒng)5G融合建設(shè)項目，2021年11月已完成項目建設(shè)進入驗收階段。在項目建設(shè)上線過程中聯(lián)合山西移動、華為公司、山源科技等生態(tài)伙伴推進5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化，孵化適配礦山行業(yè)的規(guī)建優(yōu)服務(wù)；5G+智能礦山業(yè)務(wù)開始由“開的通”向“用的好”轉(zhuǎn)變。安全生產(chǎn)是煤炭企業(yè)的第一要務(wù)，煤炭百萬噸死亡率2018年0.093，2019年進一步下降到0.083(死亡事故170起、死亡316人)，仍是美國的5倍，澳大利亞的11倍，處于世界產(chǎn)煤中等發(fā)達國家水平。如何利用移動通信技術(shù)，改善勞動生產(chǎn)環(huán)境，減少下井人員降低生產(chǎn)安全事故。當(dāng)前，煤礦行業(yè)平均用工年齡45+，因危險因素多、工作環(huán)境差、勞動強度大、工作時間長等因素，招聘年輕人難度逐年增加，5-10年可能面臨無工可用情況，而煤礦行業(yè)當(dāng)前仍是我國能源支柱產(chǎn)業(yè)，如果通過智能化手段以及移動通信技術(shù)解決行業(yè)用工問題。煤礦采掘機運通各系統(tǒng)分布在長達幾十公里的井下隧道中，井下交通、運輸、調(diào)度困難，很多場景靠步行，為了監(jiān)測人、機、環(huán)各類生產(chǎn)以及安全數(shù)據(jù)，當(dāng)前主要采用人工抄表，現(xiàn)場操作方式，效率低實時性差，如何解決分布在井下各處的生產(chǎn)系統(tǒng)集中操作問題，降低工作量，提升工作效率。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)七國八制井下之前為配合不同生產(chǎn)、通訊、管理系統(tǒng)建設(shè)了承載不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多種制式的多個網(wǎng)絡(luò)，5G當(dāng)前具備通過一張統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)承載不同類型的業(yè)務(wù)需求能力，解決多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行維護難的問題。由于煤炭行業(yè)不同系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的要求差異巨大，且行業(yè)對系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)的安全性、可用性、穩(wěn)定性要求極高，項目組主要集中力量圍繞以下三個方面開展課題攻堅工作：應(yīng)用層面，推進智能化應(yīng)用與5G融合，穩(wěn)步推進礦山智能化：瞄準(zhǔn)行業(yè)痛點，聯(lián)合山西移動以及華為公司以及OT生態(tài)廠家，上線8大智能業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，使5G+智能礦山切實解決煤礦實際生產(chǎn)中實際問題。網(wǎng)絡(luò)層面，推動網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵特性落地，加速網(wǎng)絡(luò)適配行業(yè)：聯(lián)合山西移動以及華為公司首發(fā)高可用MEC“風(fēng)箏方案”，與山西移動、華為、山源以及行業(yè)OT生態(tài)廠家實現(xiàn)各子系統(tǒng)固定場景下的5G與環(huán)網(wǎng)主備能力。服務(wù)層面，孵化規(guī)建優(yōu)集成服務(wù)，建立業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)融合的橋梁：聯(lián)合山西移動與華為，基于8大智能業(yè)務(wù)子系統(tǒng)上線，孵化規(guī)建優(yōu)集成服務(wù)，通過技術(shù)手段解決了行業(yè)業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)握手問題，通過明確的業(yè)務(wù)需求規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，保障網(wǎng)絡(luò)最終可用性與穩(wěn)定性，最終使網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用服務(wù)好行業(yè)，解決行業(yè)業(yè)務(wù)問題，創(chuàng)造實際價值。基于統(tǒng)一的5G網(wǎng)絡(luò)，呂梁鑫巖煤礦5G智慧礦山項目主要開展了以下8個方面的5G應(yīng)用探索：01 主斜井提升機監(jiān)控系統(tǒng)主斜井主要通過絞車運輸物料，最大提升、下放重量 50 噸；該系統(tǒng)通過 5G 實現(xiàn)提升機的運行控制、各部件系統(tǒng) 的運行信息和狀態(tài)監(jiān)控等。價值：無人值守，減員現(xiàn)場絞車司機 8 名。
變電所屬于井下供電系統(tǒng)，主要由高壓開關(guān)、低壓開關(guān)和移動變電站組成；該系統(tǒng)可通過 5G 讀取和控制高壓 / 低壓開關(guān)實時狀態(tài)，并視頻監(jiān)控井下變電所室內(nèi)狀況。價值：無人值守，共減員現(xiàn)場值守人員 8 名。
03 副井絞車遠程監(jiān)控系統(tǒng)副立井通過罐籠實現(xiàn)提人、提物，提升重量 7.5 噸；該系統(tǒng)可通過 5G 實現(xiàn)絞車自動啟停運轉(zhuǎn)，將罐籠提升、下放到指定位置，并實時監(jiān)測絞車運行的狀態(tài)。價值：無人值守，共減員現(xiàn)場絞車司機 5 名。
04 副井絞車遠程監(jiān)控系統(tǒng)無極繩絞車以循環(huán)鋼絲繩牽引礦車、平板車等運輸設(shè)備，實現(xiàn)物料及大型設(shè)備遠距離運輸；該系統(tǒng)可通過 5G 實現(xiàn)絞車遠程控制、定位，運行實時畫面監(jiān)控。價值：無人值守，共減員現(xiàn)場絞車司機 12 名。
猴車通過驅(qū)動輪和鋼絲繩作循環(huán)無極運行，礦工乘坐吊椅實現(xiàn)長距離運送；該系統(tǒng)可以通過 5G 遠程對猴車進行啟動、停車、預(yù)警等操作，并實時監(jiān)控運行狀態(tài)。價值：無人值守，共減員現(xiàn)場值守人員 8 名。
鑫巖煤礦井下主排水自動化系統(tǒng)有水泵 3 臺，兩用一備。設(shè)計了一種基于西門子 S7-300PLC 以及 iFIX 組態(tài)軟件的井下排水集控系統(tǒng)。該集控系統(tǒng)可根據(jù)水位變化按照設(shè)定高水位自動啟泵排水，低水位自動停泵全自動運行。實現(xiàn)遠程集中控制，一鍵啟動和一鍵停止功能。發(fā)生故障及時發(fā)出語音報警自動倒機功能。上位機通過 iFIX 組態(tài)軟件顯示實時數(shù)據(jù)，從而達到井下排水無人值守。
價值：可實現(xiàn)無人值守，減員現(xiàn)場值守人員 2 名。
07 副井絞車遠程監(jiān)控系統(tǒng)無極繩絞車以循環(huán)鋼絲繩牽引礦車、平板車等運輸設(shè)備，實現(xiàn)物料及大型設(shè)備遠距離運輸；該系統(tǒng)可通過5G實現(xiàn)絞車遠程控制、定位，運行實時畫面監(jiān)控。價值：無人值守，共減員現(xiàn)場絞車司機 12 名。
有軌電機車，主要用于井上井下物料運輸；無人電機車系統(tǒng)通過 5G 回傳周邊環(huán)境與運行狀態(tài)，實現(xiàn)遠程 啟 / 停、加 / 減速、鳴笛、照明等操作?？蓪崿F(xiàn)自動駕駛、遠程駕駛以及手機終端控制駕駛。價值：每套減員現(xiàn)場電機車司機 1 人。
從煤炭企業(yè)角度講，5G網(wǎng)絡(luò)與智能化應(yīng)用子系統(tǒng)建設(shè)可降低人力投入，在部署5G后，采礦工作效率提升了約10%，礦石產(chǎn)量增加。綜采隊人工成本約為15萬/人/年，直接節(jié)省975萬/年。從OT角度講，促進了智能化子系統(tǒng)的市場發(fā)展，按照每智能化子系統(tǒng)平均60W計算，復(fù)制30個礦可實現(xiàn)增收1.4億。從5G行業(yè)角度講，規(guī)建優(yōu)服務(wù)的孵化，在降低5G與行業(yè)融合難度的同時，將拓展項目服務(wù)占比，做大5G服務(wù)整體蛋糕約15%。從行業(yè)以及企業(yè)角度講，通過智能化子系統(tǒng)建設(shè)實現(xiàn)了部分崗位井下少人、無人或降低工作量訴求。部分工作崗位可以在井上實現(xiàn)集中監(jiān)控與操作，井下設(shè)備狀態(tài)可在集控中心統(tǒng)一監(jiān)控與管理，實現(xiàn)井下“少人則安，無人則安”。同時，井上舒適的工作環(huán)境將為行業(yè)人才引進提供便利條件，提升行業(yè)崗位競爭力，藍領(lǐng)變白領(lǐng)的同時，讓礦工遠離危險和惡劣的工作環(huán)境，讓家人和社會安心。此外，鑫巖煤礦通過8個子系統(tǒng)上線孵化的規(guī)建優(yōu)服務(wù)，為煤炭行業(yè)和5G融合提供了堅實的后盾，讓5G和行業(yè)應(yīng)用“加”出新動能。“多方得利”才有助于解決5G行業(yè)應(yīng)用落地難的困局。審視鑫巖煤礦成功的背后，運營商中國移動與設(shè)備商華為的協(xié)力參與，成為項目推進的重要因素。該項目中國移動山西公司于2020年7月通過公開招標(biāo)方式成功中標(biāo)鑫巖煤礦5G通訊系統(tǒng)項目后，第一時間派駐了團隊來到煤礦，并在3個月后完成了全部55套設(shè)備到貨、安裝、開通，建成了鑫巖煤礦井上井下一體化5G專用網(wǎng)絡(luò)。同年11月，鑫巖煤礦便通過中國移動5G專網(wǎng)鏈路實現(xiàn)了井下智能工作面遠程開采，單班安全生產(chǎn)11刀煤，開采約1萬噸煤，完全實現(xiàn)全天候通過中國移動5G專網(wǎng)遠程控制生產(chǎn)。同時華為也同樣協(xié)同鑫巖煤礦、中國移動，參與了項目需求的探索創(chuàng)新。2021MWC上海期間，華為與山西移動、鑫巖煤礦聯(lián)合推出了5GtoB公網(wǎng)專用風(fēng)箏方案，三方在服務(wù)創(chuàng)新上進行了業(yè)務(wù)畫像、快速集成、協(xié)同優(yōu)化等工作，精準(zhǔn)測算并將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)對5G網(wǎng)絡(luò)的需求轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，標(biāo)準(zhǔn)化了煤礦的場景集成實施，保證了網(wǎng)絡(luò)速率、時延、可靠等關(guān)鍵指標(biāo)適配業(yè)務(wù)。本項目井下5G一張網(wǎng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了各類智能化子系統(tǒng)的應(yīng)用的上線，實現(xiàn)了5G建設(shè)從“鋪路”到“跑車”的跨越，并在子系統(tǒng)業(yè)務(wù)上線過程中，推動了5G網(wǎng)絡(luò)演進以及行業(yè)服務(wù)能力的孵化。從行業(yè)以及鑫巖煤礦角度看，5G與智能化應(yīng)用融合，才剛剛邁出第一步，距離行業(yè)智能應(yīng)用百花齊放還有很遠路要走。鑫巖煤礦三期將繼續(xù)聚焦行業(yè)應(yīng)用于5G融合，繼續(xù)深入推進智能礦山建設(shè)，規(guī)劃包括掘錨一體的智能化掘進面在內(nèi)的19個5G智能化應(yīng)用上線；同時在上線過程中將繼續(xù)推進網(wǎng)絡(luò)演進與功能優(yōu)化，完善規(guī)建優(yōu)以及后續(xù)運營運維服務(wù)體系，為5G+智能礦山行業(yè)添磚加瓦。來源：《中國5G垂直行業(yè)應(yīng)用案例2022》
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