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5G“遇”煤矿:为了矿井信号不中断

近日,位于山东烟台栖霞市的山东五彩龙投资有限公司笏山金矿发生爆炸事故,引起全国人民的关注。
发布时间:2021-01-14 16:55        来源:通信产业网        作者:胡媛

近日,位于山东烟台栖霞市的山东五彩龙投资有限公司笏山金矿发生爆炸事故,引起全国人民的关注。

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1月13日拍摄的爆炸事故救援现场(无人机照片) 来源:中央纪委国家监委网站

据当地新闻报道,2021年1月10日下午2点,山东五彩龙投资有限公司笏山金矿距井口240米处的“一中段”发生爆炸,冲击波将井通梯子间损坏,罐笼无法正常运行,造成井下22名工人被困,报道特别强调到,因通讯信号系统损坏,现场救援正在紧急进行中。

通讯系统作为矿井保障安全生产的重要组成部分,在现代化矿山中扮演着越来越重要的角色。通讯信号系统一旦损坏,矿井在生产、调度、管理、救援等各环节中将面临重大挑战。

据悉,2020年,全国共发生煤矿事故122起、死亡225人,同比下降28.2%和28.8%,百万吨死亡率0.058,下降30.1%。其中,2020年共发生煤矿瓦斯事故7起,死亡30人,与2019年相比分别下降74.1%和74.6%。自从2018年开展安全监控系统升级改造以来,已完成2317处矿井升级改造。

1月11日,国家矿山安全监察局召开2021年首次新闻发布会,通报2020年全国矿山安全生产工作情况。国家矿山安监局新闻发言人赵玉辉介绍,五年来,全国煤矿安全生产形势持续稳定向好,完成了“十三五”规划各项目标任务:2020年与2015年相比,煤炭产量稳中有升;煤炭产业结构不断优化,淘汰退出煤矿5464处、产能9.4亿吨;煤矿事故起数和死亡人数分别下降65.3%和62.4%,重特大事故起数下降40%,煤矿百万吨死亡率下降64.2%。

大势所趋:矿山智能化转型

随着5G产业的全面加速,5G的高带宽、大连接、低时延、灵活组网能力,将“离线智慧”提升到“在线智能”,实现了“实时智能与在线协作”,激活垂直行业应用,进一步推动智慧矿山建设持续升级。2020年3月,国家发改委、工信部、能源局等8部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,提出了煤矿智能化发展的三个阶段性目标,即到2021年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿;到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化;到2035年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。

矿山生产环境恶劣,工作环境复杂,存在大量的环境监控信息、大型设备的各类数据监控信息,需要一个可靠高效的数据采集和信息传输系统,使能矿山的人、机、物的全面互联。中兴通讯《5G智慧矿山网络解决方案白皮书》指出,从智慧矿山应用场景看,对5G的需求大致可以分为三种类型:一类是以上行数据传输为主的信息采集类,比如视频信息的采集,各类传感器信息的采集;一类是以下行数据传输为主的控制类应用,比如远程操控,自动驾驶等;还有一类是双向交互类,比如语音通信等。采集类的应用一般对上行带宽和支持的连接数要求比较高,例如视频采集类,一台1080p的摄像头就需要至少4Mbps的上行容量;控制类的应用主要是对时延和可靠性要求比较高;交互类业务对带宽、延迟要求中等,上下行流量基本对称。

此外,矿山通信系统还有一些普适需求。首先,数据安全要求。矿山网络业务包括作业环境感知、控制信息下发、流程调度等,具备典型的封闭生产区域的特点,对数据安全性有很高的要求,数据不出园区,矿山通信网络业务与运营商公网业务必须保证有良好的隔离。其次,设备安全要求。由于煤矿井下环境特殊,瓦斯、煤尘都对设备的防爆特性有着很高的要求,因此井下安装设备必须要通过安标国家矿用产品安全标志中心的认证,并获得相关的煤矿安全证书。

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而5G煤矿专网有四个特点,一是井上井下一张网,生产办公一张网。本地专网接入运营商的核心网,通过UPF的本地下沉进行数据分流,实现煤矿自己的数据是可管可控的。二是网随业动,移动覆盖。通过露天的可移动基站站点、井下的可移动RRU的部署,实现网随业动,随时随地保障开采区域的5G高质量覆盖。三是边缘计算数据不出矿,保障数据安全,并进一步降低时延;第四是安全,5G NSA组网关键设备已经获得煤安认证。

5G+智慧矿山:为传统矿业数字化转型赋能

我国矿业资源丰富,矿业在我国国民经济中占有重要地位,矿山的智能化转型是大势所趋,但智慧矿山在我国的发展还处于起步阶段。伴随智能化和新基建的速度加快,结合5G技术,运营商、设备商、产业链等企业根据煤矿井下业务场景的实际需要,开拓性打造了5G智慧矿山应用方案。

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早前,华为发布的智慧矿山联合解决方案,整合了行业对智慧矿山建设的有益探索,深度融合了华为的5G、AI、鲲鹏云等ICT新技术,还融入了丰富而专业的煤炭行业智慧矿山建设实践经验。形成了 "3 1+N+5 "的智慧矿山,即一个网络为矿山服务,一个云为矿山服务,一个平台为矿山服务,以及N个应用和5个中心。华为新的解决方案提供了以下几点:第一,构建互联互通、统一高效、全面装车的矿井网络,通过矿井网;第二,通过云在矿区建设安全、可控、灵活的运维和高效的数字化基地;第三,通过一个平台突破烟囱系统,形成数据共享、能力共享、开放统一的矿井数字化平台。

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中兴通讯联合中国电信安徽公司在宝武马钢集团马钢矿业有限公司南山矿落地的5G MEC无人驾驶项目,是安徽省首个商用5G MEC在黑金属矿山领域的成功示范,依托于中兴通讯5G企业无线专网+MEC高性能边缘计算平台,支持两台露天矿坑5G无人驾驶矿车上线运行,实现了国内首创露天矿山多台矿车无人驾驶与有人驾驶混编运行。

大唐移动5G智慧矿山解决方案,通过5G无线通信系统构建的传输通道,能够可靠、准确、实时地实现工作面各类环境指标、设备工况、作业参数和调度指令等数据的井上、井下双向传输,一方面利用前端设备(刨煤机或采煤机)的自主定位与自动导航技术、计算机集中控制技术,通过5G双向通讯完成生产流程,实现工作面生产过程的自动化、以及操作的无人化,另一方面通过工作面自动监控监测技术,在工作面安全专家系统的保护下,通过5G网络远程监测关键设备的工况,当设备出现故障时,维修人员会到达工作面进行维修,从而实现智能工作面的少人或无人操作,达到“无人则安”的安全生产目的。

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不难看出,在提升人文效益方面,采矿业一直以来被认为是安全风险高、工作环境差的行业。国内矿山企业,别特是一些远离城市,地处偏僻的矿山企业,常常面临“招人难、留人更难”的局面。智慧矿山建成后,可大大改善员工的工作环境,提升员工幸福指数,提高员工对企业的归属感,更有利于企业培养人才、留住人才,对建设“和谐企业、绿色企业”有着很好的推动作用。

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