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2022/4/21 11:09

提效率 重安全:5G连接矿山生命通道

C114通信网  水易

C114讯 4月21日消息(水易)煤炭自被人类使用以来,始终是主要能源之一。不过,煤炭生产方式存在矿难事件频发、人工成本居高不下、矿工作业艰苦危险、开采效率难以提升等问题。因此,采矿行业一直在探索采用数字化技术改善工作环境,提升运行效能。

为此,在政策层面,2020年初,国家发改委、应急管理部等六部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,提出煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,并明确提出首先建设一批智能化示范煤矿,通过典型示范推动煤矿的智能化发展。

随着以5G为代表的信息技术的加速发展,叠加云计算、大数据、人工智能等新兴技术,让智慧矿山的理念得以实践,在推进矿山行业数字化转型的同时,大幅提升生产效率和安全水平,进而实现绿色低碳高质量发展。5G+智慧矿山,未来可期。

挑战:矿山行业需要智慧化转型

某种意义上,煤矿井下就像一个微型的地下城市,里面的巷道错综复杂,包括掘进机、采煤机、皮带机、液压支架在内的大量机械设备不知疲倦地执行着采掘、运输、洗选、提升以及生产辅助等日常作业,其中的很多设备都需要人工来进行操控,因此传统矿山面临着诸多挑战。

首先,面对井下复杂的作业环境,人员的安全保障是重中之重。根据中国煤炭工业协会的数据,2021年我国煤矿发生死亡事故91起、死亡178人,虽然相比往年人员伤亡数量持续降低,但毕竟生命无价,安全问题始终都是煤矿生产的头等大事。

同时,矿下环境恶劣,用工难。尘土、瓦斯(井工)工作时间长,强度大(24小时3班倒)。矿区运输环境差,道路落差大,交通事故易发。煤矿行业普遍面临招工难的问题,工人平均年龄达42岁+,年轻人不愿意下井。随着人口红利的消失以及人们对井下作业危险性的担忧,越来越多的人不愿意从事井下工作,煤矿招工难、用工难的问题日益凸显,急需机械化替人,智能化减人。

更为重要的是,从通信的角度来看,当前ICT系统基础薄弱,烟囱林立。涉及通信的三大安全避险系统独立组网,互通性差。井下系统七国八制,运维复杂。

能力:5G"连接"智慧矿山大脑

其实近年来业内也进行了一系列关于智慧矿山的探索。探索过程中发现,智慧矿山对移动巡检、远程控制诉求强,但是井下实时移动监控和远程控制缺失;有线视频监控,布线困难,成本高;目前采掘有线远控,随设备移动易折损。

Wi-Fi无线网络纵使能够解决布线难题,但却存在信号抗干扰能力弱、覆盖面积有限、穿透力弱、以及跨AP区域数据传输时有明显延迟等劣势。同样,4G也不能有效支持低时延要求的各种控制信号的传输。

如今,5G的出现,凭借易部署、广连接、大带宽、超低时延等优势,能够满足煤矿井下通信网络对安全与性能的要求,为煤矿行业的智能化提供了加速度。

煤矿井下的日常作业过程会产生大量的数据:包括空气温度、空气湿度、巷道压力等环境数据,采煤工作面、掘进工作面、运输转载点等视频数据,井下重要岗位工作人员的通信对讲数据,以及液压支架和泵站远程集中控制等控制类数据。5G的大带宽特性,为这些关键数据的远程管理奠定了基础。

富家凹煤业调度指挥中心

在远程管理的基础上,5G的大带宽、低时延特性还让掘进机、铲运机等设备的远程操控成为可能。远程操控的精髓在于"令行禁止",即身处操作室的操作员下达指令后,井下的设备可以立即同步做出反应。为了让操作员可以拥有一副"千里眼",方案上往往会在设备上布置高清摄像头,模拟驾驶员驾驶视角,同时在四周的环境中布置广角摄像头,拼接360°全景影像,然后将这些视频影像通过网络传输至控制室。

实践:产业链共促智慧矿山落地

政策的支撑以及市场需求下,5G产业链上的包括中国移动中国联通中国电信三大运营商华为中兴等设备商,高通、展锐等芯片厂商,纷纷入局。

例如,中国煤炭工业协会联合中国移动、华为、国家能源集团等共同发布《5G+煤矿智能化白皮书(2021版)》,推动煤矿5G从"可用"走向"实用"、"好用"。陕煤集团彬长矿业公司、中国电信咸阳分公司签署"5G+智慧矿山"人才培养战略合作协议,在彬长矿区建立全国首个"5G+智慧矿山"培训基地。中兴通讯、中国联通与兖矿开展合作,成立"5G+智慧矿业联合实验室"。


产业界的行动,当然离不开底层的关键支撑:5G芯片和模组。如果说运营商可以提供组网能力、平台管控能力,设备商提供5G设备,那么一款款行业终端,需要芯片和模组层面的发力。不同于消费终端,行业终端对模组能力的需求是差异化、定制化的,需求厂商对行业市场具备较深的理解。

作为业内领先的芯片厂商,高通凭借领先的骁龙5G解决方案,正逐步将5G从手机扩展到汽车、机器人和物联网等行业,为千行百业都带来全新的面貌,并为产业发展和人们的生活带来积极的变革。在智慧矿山领域,和四信通信、宇祺智能等合作伙伴打造了可靠的解决方案,在多个矿山得到应用。

可以看到,5G将成为推动采矿行业新一轮智能化发展的关键驱动力。未来,在5G、物联网、大数据技术进一步成熟的基础下,矿井作业将实现开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业,直到整座矿山无人作业,形成真正智慧化的无人矿山。

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