5G技術賦能陽煤煤礦智能化

在500多米深的井下機電硐室，一個小小的巡檢機器人正沿著軌道自主行走。它雖然個頭不大，本領卻不小，不僅能進行360度視頻監測、音頻采集、紅外熱成像，還能精準記錄設備故障發生的時間、地點以及類型。從遠程監測到遠程監控，井下機電硐室的作業方式被徹底顛覆，新元公司真正實現了無人值守、無人巡檢。

陽煤集團新元公司總調度室

5G技術為什么要下井？

從通信行業來看，5G技術正式投入商用以來，譬如云游戲、云AR/VR、個人視頻直播等業務風生水起，讓消費者耳目一新。但是，在業內人士看來，消費端的業務提升僅僅是4G技術服務的自然演進。5G技術的巨大價值要得到充分發揮，關鍵在于工業互聯網。

從煤炭行業來看，我國現有煤礦5300多處，分布區域廣泛，開采地質條件復雜多變，煤礦智能化是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐。

工作人員調試井下機電硐室巡檢機器人

中國煤炭工業協會副會長劉峰表示，大容量快速通信一直是智慧礦山發展的主要技術瓶頸。5G技術具有超高速率、超低時延、超大連接的特點，能夠為煤礦物聯網的實現提供有效解決方案。

5G技術下井克服了哪些困難？

2019年9月5日，陽煤集團、中國移動、華為公司成立5G通信煤炭產業應用創新聯盟；2019年9月21日至10月1日，各方多次深入研討后，確定新元公司為5G技術礦井試點。

在中國礦業大學（北京）原副校長、教授孫繼平看來，5G技術下井，首先要解決防爆問題。針對此問題，創新聯盟對5G基站進行了特殊防爆改造，成功研發出首款礦用5G基站。

技術人員講解5G基站設備

“另外，井下環境狹小，要求我們把基站做得盡量小型化，功能要盡量強大。”華為公司全球5G市場部部長趙志鵬介紹。

在精準授時上，地面上的5G基站由衛星定位系統進行精準的同步授時。如果時間不能同步，設備之間數據傳輸就會產生誤差。

“井下500多米顯然無法接收衛星信號。為此，我們專門研發了井下5G基站網絡同步授時技術，精度為100納秒以下，也就是億分之一秒。”中國移動山西分公司能源行業5G技術總監呂樂說。

5G技術應用在生活中，更多的是下行需求。對于礦井而言，則是監測數據上傳量大、指令下傳量小。為此，創新聯盟將傳統大下載的上/下行2:8時隙比研發調整為大上傳3:1時隙比，單個基站上行峰值速率達到1100Mbps（兆比特每秒）以上，下行峰值速率達到300Mbps以上，滿足了工業上傳下控需求。

此外，創新聯盟研發了大功率分體式礦用5G BOOK基站和礦用大增益天饋，確保只要通過兩個5G基站，就可以為煤礦一個最復雜的綜采工作面提供完整、全面、有效的5G網絡服務。

5G技術下井現在能做什么？

“現在我正在小列車集控室，進風巷工作面正常。”5月27日，新元公司跟班隊長郗書博在地下534米，“搭乘”5G網絡與井上總調度室進行視頻通話。

5G網絡因其顯著的性能優勢，革新著傳統井下作業模式。

井上看清井下——和4G網絡小于20Mbps的上行帶寬相比，新元公司5G專網具有超千兆上行帶寬，使單站擁有同時傳送50路以上4K高清畫面的能力，結合視頻智能AI分析技術，讓技術人員“身臨其境”。

井上控制井下——相較于4G網絡、WIFI網絡大于50ms的時延，5G網絡小于20ms的低時延、快切換和抗干擾、高可靠的能力，使遠程控制成為現實。

末端設備輕松“剪辮子”——借助5G網絡，職工可以輕松“剪”掉井下工業環網末端的設備通信線纜，同時方便移動設備。

井下萬物互聯、多網歸一、統一運算——5G網絡海量連接和大帶寬的特性，使井下每個系統一張網、信息互相隔離的情況成為過去。

陽煤集團黨委書記、董事長翟紅介紹，近年來，新元公司井下系統已減少操作人員321人。

5G技術未來還需要做什么？

6月9日，陽煤集團與中國煤炭工業協會簽署了5G+工業互聯網與智能化礦山建設企業技術標準框架協議，借助陽煤集團示范項目的原創和先發優勢，共同研究制定煤礦5G總體網絡框架、工業互聯網應用平臺及相關技術要求標準。

結合應用場景對5G網絡進行設計優化，深入推進各鏈條的“剪、看、控”能力，同樣是工作重點。

中國移動上海產業研究院副總經理陳豫蓉告訴記者，下一步，要提升5G網絡能力，開發通用5G網絡物聯網模組，實現現有設備“即插即用”；通過不斷升級VR高清視頻、熱成像、激光掃描、智能AI識別等技術，實現暗環境畫面可見。

5G技術下井將推動煤炭產業鏈的巨大變革。但5G技術工業應用研發投入大，涉及領域廣，需要政府、行業、企業通力合作，成立更廣泛的技術應用聯盟，互有重點，互通有無，互相借鑒，擴大5G+智能煤礦產業生態圈。

“5G技術倒逼我們轉變思路，推動基于5G技術的設計理念變革，加強基于5G傳輸技術的煤礦設備及其智能控制系統的研發。”翟紅說。

注：詳細內容見 7月11日《中國煤炭報》四版