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5G智慧礦山:領軍企業競爭的“新賽道”
2022-03-25 11:35:23 來源:通信世界網
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簡介:我國礦業年產值超過6萬億元人民幣,占全國GDP比重超過7%,在我國的經濟運行中有著“壓艙石”作用。國家高度重視礦山行業的智能化發展,出臺了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》等多項政策,推動礦山行業的轉型升級。2022年,預計礦山智能化總體投資規模達千億元人民幣以上,能夠帶來長期穩定收益,5G智慧礦山正成為領軍企業競爭的“新賽道”、戰略布局的新方向、垂直行業競爭的新焦點。
我國礦業年產值超過6萬億元人民幣,占全國GDP比重超過7%,在我國的經濟運行中有著“壓艙石”作用。國家高度重視礦山行業的智能化發展,出臺了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》等多項政策,推動礦山行業的轉型升級。2022年,預計礦山智能化總體投資規模達千億元人民幣以上,能夠帶來長期穩定收益,5G智慧礦山正成為領軍企業競爭的“新賽道”、戰略布局的新方向、垂直行業競爭的新焦點。
礦山分為露天礦山和井下礦山兩種,智能露天礦山“無人化”“少人化”是發展趨勢,重點推廣無人礦卡作業、礦用機械遠程控制兩大場景,打造本質安全型礦山;智能井下礦山推進5G基站本安隔爆認證,重點拓展5G井下融合組網、高清視頻監控、無人化采掘三大類場景,提升井下作業安全水平。
智慧礦山5G應用分析
如表1所示,5G智慧礦山體現在遠程設備操控(5G+礦用機械遠程控制、5G+無人礦卡作業)、目標與環境識別(5G+高清視頻監控)、大數據采集、5G+井下融合組網等應用,這些都是助力企業降本增效的典型應用場景。

表1 5G智慧礦山典型應用場景分析


5G網絡的接入不僅意味著“速度變快”,更體現了信息交互、萬物互聯的時代變革。同時,5G應用對解決礦山安全生產和降本增效的核心訴求將產生巨大的影響。
5G技術引領智慧礦山數字化轉型
礦山發展經歷了傳統礦山(控制電氣化、裝備機械化、人工決策執行等)、自動化礦山(機電一體化、儀器/儀表自動化、IT應用等)、智慧礦山(裝備智能化、控制協同化、決策在線化)3個階段。
智慧礦山的發展趨勢必然是“機械化換人,自動化減人”。5G增強移動寬帶(eMBB)、低時延高可靠(uRLLC)、海量機器類通信(mMTC)三大特性可有效解決有線技術移動性差、組網不靈活、井下環境鋪設困難等問題,突破現有無線技術在可靠性、連接密度、傳輸能力等方面的局限,圍繞無人采掘、礦卡無人駕駛等場景推進“5G+安全生產”落地。
5G 700M+2.6GHz打造礦山新型基礎設施
5G 700M+2.6GHZ端到端融合專網方案為礦山提供高可靠通信,能夠滿足復雜工況環境中對通信網絡高帶寬、低時延、泛在化的需求。輕量化5G行業核心網占地小、功耗低、高度集成、一體化運維,且整體網絡架構、傳輸抖動性及穩定性完全優于傳統5G單頻組網,為5G高清視頻通話、礦井采掘、機電、運輸、“一通三防”等裝備提供支撐和保障,實現低成本5G網絡在井下重點生產場景的覆蓋,為礦井裝備智能化應用打下堅實的基礎。
5G+行業應用提升企業生產力
5G網絡允許大量無線設備組網通信,降低布線復雜度和難度,極大節約了井下設施空間;端到端(D2D)通信技術作為一種冗余通信技術,在5G技術條件下支持自組織網絡及多跳技術,使得整個網絡負載均衡且暢通,進一步提升網絡通信的可靠性;5G技術可以顯著減少鏈路傳輸的能量損耗,為智慧礦山的綠色通信提供技術基礎;5G技術的低時延、高可靠性能提高智慧礦山的安全性與效率。5G整體解決方案在智慧礦山(全國金屬礦山綠色智能選礦工藝與裝備技術交流會的全面應用,極大程度提升了設施運行數據的安全性,同時能夠實時監測整體運行情況,顯著提升維護效率,融合組網可降低礦山5G組網建設成本40%以上。
5G+行業應用解決方案
產研生態面向礦山行業提供了“1+1+4”整體解決方案,包括1張5G專網、1個礦山行業工業互聯網平臺、4個應用場景。
1張5G專網
礦山網絡具備典型的生產區域封閉特點,對安全和性能有較高要求。針對5G+井下融合組網等網絡實時性、上行速率要求高的場景,采用5G獨立組網模式,提供專網專用、專屬上行及定制化專網設計、建設和集成能力,以無線資源專用打造差異化能力。
1個礦山行業工業互聯網平臺
礦山行業工業互聯網平臺可接入礦山設備(金屬礦山采礦設備供應商大會,并集成礦山各業務子系統、合作伙伴創新應用,實現有效整合、集中管控、及時處理,保障礦山各生產系統正常運行。
4個應用場景
一是5G+井下融合組網,以井下工業環網/SPN為傳輸網絡主干,以5G無線物聯網為分支主體,并融合多種無線通信技術,實現對井下各個區域的無線覆蓋,可保障井下快速變化的通信需求。
二是5G+高清視頻監控,實時傳輸井下人員、設備高清視頻至地面監控平臺,并基于機器視覺技術實現人員行為異常、設備故障、環境突變等不安全因素的智能識別與報警,實現井下作業透明可視化。
三是5G+礦用機械遠程控制,基于5G專用網絡,在礦用機械遠程控制本體加裝遠程操控系統、配套的控制傳感以及視頻監控終端,基于遠程控制操作臺和視頻監控平臺,實現礦用工程機械的遠程控制,滿足礦區無人化采掘場景需求。
四是5G+無人礦卡作業,基于礦用卡車改裝、邊緣計算、無人調度系統,實現礦卡的精準???、自主避障等無人駕駛控制和編組作業集群,提升礦區安全駕駛水平和工作效率。
山東能源集團5G云網融合智慧礦山項目
山東能源集團以煤起家,為推動傳統煤炭產業脫胎換骨提質增效,他們堅持“機械化換人、自動化減人、智能化無人”發展方向,積極推動互聯網、大數據、人工智能、5G等新一代信息技術與煤炭工業深度融合,于2019年11月率先開通了全球首個5G井下網絡。截至目前,已陸續實現了5G+電機車、5G+鏟運車、5G+鑿巖臺車、5G+碎石機等場景的應用,并投入生產運營。
網絡部署方案

如圖1所示,通過5G賦能智慧礦山(全國金屬礦山綠色智能選礦工藝與裝備技術交流會建設,在井上礦區、井下作業區分別采用5G宏站、微站進行覆蓋。


圖1 山東能源集團5G云網融合智慧礦山網絡部署方案圖1 山東能源集團5G云網融合智慧礦山網絡部署方案
礦區場景以5G宏基站、微基站、室分為主,采用SA組網方案,新建5G BBU放置礦區機房、MEC服務器下沉到礦區機房內。
5G應用場景
5G遠程操控實現“機械化換人、自動化減人”深度應用,帶動礦業數字化轉型,實現新舊動能轉換。圍繞井下鑿巖、鏟裝、運輸礦石等環節,落地5G+鑿巖車、5G+鏟運車、5G+電機車3個遠程操控場景。

5G+AI 井下智能鑿巖:炮孔定位精度提高50%以上,減少井下鑿巖工人50%,效率提升200%。


5G+井下鏟運機遠程駕駛:鏟運機出礦效率提高50%以上,減少井下操作人員40%,設備利用率提升100%。


5G+井下電機車遠程駕駛:每臺電機車一天減少5人/班以上,減少井下操作人員50%,生產效率提升25%。


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