鑫巖煤礦 5G 環網自 2020 年 11 月初投入使用以來，一直運行正常，實現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境。2021 年我們將繼續拓展 5G 通訊的應用領域，本著經濟實用的原則，實現 27 個子系統的 5G 承載，使礦井大數據得到高效傳 輸應用。2022 年要做到 5G 人員定位上線、5G 切片規模應用。繼續完善 5G+ 智能化建設，實現礦區全面感知、全面智 能化控制，建成國內 5G+ 礦山的新標桿。
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，礦井核準生產能力240萬噸/年。5G發展伊始，鑫巖煤礦就積極響應國家號召，積極擁抱5G+智能礦山建設，希望通過5G+智能化實現安全、少人、提效的目標，最終實現安全、生產、管理的智能化，實現企業數字化變革，提高企業盈利能力。鑫巖煤礦是全國首批實現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網絡與應用建設項目為基礎，加快智能化子系統與5G網絡的融合建設，啟動9大智能化子系統5G融合建設項目，2021年11月已完成項目建設進入驗收階段。在項目建設上線過程中聯合山西移動、華為公司、山源科技等生態伙伴推進5G網絡組網優化，孵化適配礦山行業的規建優服務；5G+智能礦山業務開始由“開的通”向“用的好”轉變。安全生產是煤炭企業的第一要務，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，處于世界產煤中等發達國家水平。如何利用移動通信技術，改善勞動生產環境，減少下井人員降低生產安全事故。當前，煤礦行業平均用工年齡45+，因危險因素多、工作環境差、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，而煤礦行業當前仍是我國能源支柱產業，如果通過智能化手段以及移動通信技術解決行業用工問題。煤礦采掘機運通各系統分布在長達幾十公里的井下隧道中，井下交通、運輸、調度困難，很多場景靠步行，為了監測人、機、環各類生產以及安全數據，當前主要采用人工抄表，現場操作方式，效率低實時性差，如何解決分布在井下各處的生產系統集中操作問題，降低工作量，提升工作效率。井下之前為配合不同生產、通訊、管理系統建設了承載不同業務系統的多種制式的多個網絡，5G當前具備通過一張統一的網絡承載不同類型的業務需求能力，解決多種網絡系統運行維護難的問題。由于煤炭行業不同系統對網絡的要求差異巨大，且行業對系統以及網絡的安全性、可用性、穩定性要求極高，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：應用層面，推進智能化應用與5G融合，穩步推進礦山智能化：瞄準行業痛點，聯合山西移動以及華為公司以及OT生態廠家，上線8大智能業務子系統，使5G+智能礦山切實解決煤礦實際生產中實際問題。網絡層面，推動網絡關鍵特性落地，加速網絡適配行業：聯合山西移動以及華為公司首發高可用MEC“風箏方案”，與山西移動、華為、山源以及行業OT生態廠家實現各子系統固定場景下的5G與環網主備能力。服務層面，孵化規建優集成服務，建立業務與網絡融合的橋梁：聯合山西移動與華為，基于8大智能業務子系統上線，孵化規建優集成服務，通過技術手段解決了行業業務需求與網絡握手問題，通過明確的業務需求規劃網絡，保障網絡最終可用性與穩定性，最終使網絡與應用服務好行業，解決行業業務問題，創造實際價值。基于統一的5G網絡，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應用探索：主斜井主要通過絞車運輸物料，最大提升、下放重量 50 噸；該系統通過 5G 實現提升機的運行控制、各部件系統 的運行信息和狀態監控等。變電所屬于井下供電系統，主要由高壓開關、低壓開關和移動變電站組成；該系統可通過 5G 讀取和控制高壓 / 低壓開關實時狀態，并視頻監控井下變電所室內狀況。副立井通過罐籠實現提人、提物，提升重量 7.5 噸；該系統可通過 5G 實現絞車自動啟停運轉，將罐籠提升、下放到指定位置，并實時監測絞車運行的狀態。無極繩絞車以循環鋼絲繩牽引礦車、平板車等運輸設備，實現物料及大型設備遠距離運輸；該系統可通過 5G 實現絞車遠程控制、定位，運行實時畫面監控。猴車通過驅動輪和鋼絲繩作循環無極運行，礦工乘坐吊椅實現長距離運送；該系統可以通過 5G 遠程對猴車進行啟動、停車、預警等操作，并實時監控運行狀態。鑫巖煤礦井下主排水自動化系統有水泵 3 臺，兩用一備。設計了一種基于西門子 S7-300PLC 以及 iFIX 組態軟件的井下排水集控系統。該集控系統可根據水位變化按照設定高水位自動啟泵排水，低水位自動停泵全自動運行。實現遠程集中控制，一鍵啟動和一鍵停止功能。發生故障及時發出語音報警自動倒機功能。上位機通過 iFIX 組態軟件顯示實時數據，從而達到井下排水無人值守。
無極繩絞車以循環鋼絲繩牽引礦車、平板車等運輸設備，實現物料及大型設備遠距離運輸；該系統可通過5G實現絞車遠程控制、定位，運行實時畫面監控。有軌電機車，主要用于井上井下物料運輸；無人電機車系統通過 5G 回傳周邊環境與運行狀態，實現遠程 啟 / 停、加 / 減速、鳴笛、照明等操作?？蓪崿F自動駕駛、遠程駕駛以及手機終端控制駕駛。從煤炭企業角度講，5G網絡與智能化應用子系統建設可降低人力投入，在部署5G后，采礦工作效率提升了約10%，礦石產量增加。綜采隊人工成本約為15萬/人/年，直接節省975萬/年。從OT角度講，促進了智能化子系統的市場發展，按照每智能化子系統平均60W計算，復制30個礦可實現增收1.4億。從5G行業角度講，規建優服務的孵化，在降低5G與行業融合難度的同時，將拓展項目服務占比，做大5G服務整體蛋糕約15%。從行業以及企業角度講，通過智能化子系統建設實現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集中監控與操作，井下設備狀態可在集控中心統一監控與管理，實現井下“少人則安，無人則安”。同時，井上舒適的工作環境將為行業人才引進提供便利條件，提升行業崗位競爭力，藍領變白領的同時，讓礦工遠離危險和惡劣的工作環境，讓家人和社會安心。此外，鑫巖煤礦通過8個子系統上線孵化的規建優服務，為煤炭行業和5G融合提供了堅實的后盾，讓5G和行業應用“加”出新動能。“多方得利”才有助于解決5G行業應用落地難的困局。審視鑫巖煤礦成功的背后，運營商中國移動與設備商華為的協力參與，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月通過公開招標方式成功中標鑫巖煤礦5G通訊系統項目后，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專用網絡。同年11月，鑫巖煤礦便通過中國移動5G專網鏈路實現了井下智能工作面遠程開采，單班安全生產11刀煤，開采約1萬噸煤，完全實現全天候通過中國移動5G專網遠程控制生產。同時華為也同樣協同鑫巖煤礦、中國移動，參與了項目需求的探索創新。2021MWC上海期間，華為與山西移動、鑫巖煤礦聯合推出了5GtoB公網專用風箏方案，三方在服務創新上進行了業務畫像、快速集成、協同優化等工作，精準測算并將各業務系統對5G網絡的需求轉換為網絡規劃，標準化了煤礦的場景集成實施，保證了網絡速率、時延、可靠等關鍵指標適配業務。本項目井下5G一張網的基礎上實現了各類智能化子系統的應用的上線，實現了5G建設從“鋪路”到“跑車”的跨越，并在子系統業務上線過程中，推動了5G網絡演進以及行業服務能力的孵化。從行業以及鑫巖煤礦角度看，5G與智能化應用融合，才剛剛邁出第一步，距離行業智能應用百花齊放還有很遠路要走。鑫巖煤礦三期將繼續聚焦行業應用于5G融合，繼續深入推進智能礦山建設，規劃包括掘錨一體的智能化掘進面在內的19個5G智能化應用上線；同時在上線過程中將繼續推進網絡演進與功能優化，完善規建優以及后續運營運維服務體系，為5G+智能礦山行業添磚加瓦。
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