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。