鑫巖煤礦 5G 環(huán)網(wǎng)自 2020 年 11 月初投入使用以來,一直運(yùn)行正常,實(shí)現(xiàn)了全天候井下智能工作面遠(yuǎn)程采煤。原本“臟、苦、險、累”的井下工作,現(xiàn)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(huán)境。2021 年我們將繼續(xù)拓展 5G 通訊的應(yīng)用領(lǐng)域,本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則,實(shí)現(xiàn) 27 個子系統(tǒng)的 5G 承載,使礦井大數(shù)據(jù)得到高效傳 輸應(yīng)用。2022 年要做到 5G 人員定位上線、5G 切片規(guī)模應(yīng)用。繼續(xù)完善 5G+ 智能化建設(shè),實(shí)現(xiàn)礦區(qū)全面感知、全面智 能化控制,建成國內(nèi) 5G+ 礦山的新標(biāo)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(tuán)煤氣化有限公司,可采儲量16099萬噸,礦井核準(zhǔn)生產(chǎn)能力240萬噸/年。5G發(fā)展伊始,鑫巖煤礦就積極響應(yīng)國家號召,積極擁抱5G+智能礦山建設(shè),希望通過5G+智能化實(shí)現(xiàn)安全、少人、提效的目標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)安全、生產(chǎn)、管理的智能化,實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化變革,提高企業(yè)盈利能力。鑫巖煤礦是全國首批實(shí)現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用建設(shè)項(xiàng)目為基礎(chǔ),加快智能化子系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)的融合建設(shè),啟動9大智能化子系統(tǒng)5G融合建設(shè)項(xiàng)目,2021年11月已完成項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)入驗(yàn)收階段。在項(xiàng)目建設(shè)上線過程中聯(lián)合山西移動、華為公司、山源科技等生態(tài)伙伴推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化,孵化適配礦山行業(yè)的規(guī)建優(yōu)服務(wù);5G+智能礦山業(yè)務(wù)開始由“開的通”向“用的好”轉(zhuǎn)變。安全生產(chǎn)是煤炭企業(yè)的第一要務(wù),煤炭百萬噸死亡率2018年0.093,2019年進(jìn)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(chǎn)煤中等發(fā)達(dá)國家水平。如何利用移動通信技術(shù),改善勞動生產(chǎn)環(huán)境,減少下井人員降低生產(chǎn)安全事故。當(dāng)前,煤礦行業(yè)平均用工年齡45+,因危險因素多、工作環(huán)境差、勞動強(qiáng)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(yè)當(dāng)前仍是我國能源支柱產(chǎn)業(yè),如果通過智能化手段以及移動通信技術(shù)解決行業(yè)用工問題。煤礦采掘機(jī)運(yùn)通各系統(tǒng)分布在長達(dá)幾十公里的井下隧道中,井下交通、運(yùn)輸、調(diào)度困難,很多場景靠步行,為了監(jiān)測人、機(jī)、環(huán)各類生產(chǎn)以及安全數(shù)據(jù),當(dāng)前主要采用人工抄表,現(xiàn)場操作方式,效率低實(shí)時性差,如何解決分布在井下各處的生產(chǎn)系統(tǒng)集中操作問題,降低工作量,提升工作效率。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)七國八制井下之前為配合不同生產(chǎn)、通訊、管理系統(tǒng)建設(shè)了承載不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多種制式的多個網(wǎng)絡(luò),5G當(dāng)前具備通過一張統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)承載不同類型的業(yè)務(wù)需求能力,解決多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)難的問題。由于煤炭行業(yè)不同系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的要求差異巨大,且行業(yè)對系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)的安全性、可用性、穩(wěn)定性要求極高,項(xiàng)目組主要集中力量圍繞以下三個方面開展課題攻堅(jiān)工作:應(yīng)用層面,推進(jìn)智能化應(yīng)用與5G融合,穩(wěn)步推進(jìn)礦山智能化:瞄準(zhǔn)行業(yè)痛點(diǎn),聯(lián)合山西移動以及華為公司以及OT生態(tài)廠家,上線8大智能業(yè)務(wù)子系統(tǒng),使5G+智能礦山切實(shí)解決煤礦實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)際問題。網(wǎng)絡(luò)層面,推動網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵特性落地,加速網(wǎng)絡(luò)適配行業(yè):聯(lián)合山西移動以及華為公司首發(fā)高可用MEC“風(fēng)箏方案”,與山西移動、華為、山源以及行業(yè)OT生態(tài)廠家實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)固定場景下的5G與環(huán)網(wǎng)主備能力。服務(wù)層面,孵化規(guī)建優(yōu)集成服務(wù),建立業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)融合的橋梁:聯(lián)合山西移動與華為,基于8大智能業(yè)務(wù)子系統(tǒng)上線,孵化規(guī)建優(yōu)集成服務(wù),通過技術(shù)手段解決了行業(yè)業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)握手問題,通過明確的業(yè)務(wù)需求規(guī)劃網(wǎng)絡(luò),保障網(wǎng)絡(luò)最終可用性與穩(wěn)定性,最終使網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用服務(wù)好行業(yè),解決行業(yè)業(yè)務(wù)問題,創(chuàng)造實(shí)際價值。基于統(tǒng)一的5G網(wǎng)絡(luò),呂梁鑫巖煤礦5G智慧礦山項(xiàng)目主要開展了以下8個方面的5G應(yīng)用探索:01 主斜井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主斜井主要通過絞車運(yùn)輸物料,最大提升、下放重量 50 噸;該系統(tǒng)通過 5G 實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的運(yùn)行控制、各部件系統(tǒng) 的運(yùn)行信息和狀態(tài)監(jiān)控等。價值:無人值守,減員現(xiàn)場絞車司機(jī) 8 名。
變電所屬于井下供電系統(tǒng),主要由高壓開關(guān)、低壓開關(guān)和移動變電站組成;該系統(tǒng)可通過 5G 讀取和控制高壓 / 低壓開關(guān)實(shí)時狀態(tài),并視頻監(jiān)控井下變電所室內(nèi)狀況。價值:無人值守,共減員現(xiàn)場值守人員 8 名。
03 副井絞車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)副立井通過罐籠實(shí)現(xiàn)提人、提物,提升重量 7.5 噸;該系統(tǒng)可通過 5G 實(shí)現(xiàn)絞車自動啟停運(yùn)轉(zhuǎn),將罐籠提升、下放到指定位置,并實(shí)時監(jiān)測絞車運(yùn)行的狀態(tài)。價值:無人值守,共減員現(xiàn)場絞車司機(jī) 5 名。
04 副井絞車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)無極繩絞車以循環(huán)鋼絲繩牽引礦車、平板車等運(yùn)輸設(shè)備,實(shí)現(xiàn)物料及大型設(shè)備遠(yuǎn)距離運(yùn)輸;該系統(tǒng)可通過 5G 實(shí)現(xiàn)絞車遠(yuǎn)程控制、定位,運(yùn)行實(shí)時畫面監(jiān)控。價值:無人值守,共減員現(xiàn)場絞車司機(jī) 12 名。
05 猴車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)猴車通過驅(qū)動輪和鋼絲繩作循環(huán)無極運(yùn)行,礦工乘坐吊椅實(shí)現(xiàn)長距離運(yùn)送;該系統(tǒng)可以通過 5G 遠(yuǎn)程對猴車進(jìn)行啟動、停車、預(yù)警等操作,并實(shí)時監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。價值:無人值守,共減員現(xiàn)場值守人員 8 名。
鑫巖煤礦井下主排水自動化系統(tǒng)有水泵 3 臺,兩用一備。設(shè)計(jì)了一種基于西門子 S7-300PLC 以及 iFIX 組態(tài)軟件的井下排水集控系統(tǒng)。該集控系統(tǒng)可根據(jù)水位變化按照設(shè)定高水位自動啟泵排水,低水位自動停泵全自動運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制,一鍵啟動和一鍵停止功能。發(fā)生故障及時發(fā)出語音報(bào)警自動倒機(jī)功能。上位機(jī)通過 iFIX 組態(tài)軟件顯示實(shí)時數(shù)據(jù),從而達(dá)到井下排水無人值守。
價值:可實(shí)現(xiàn)無人值守,減員現(xiàn)場值守人員 2 名。
07 副井絞車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)無極繩絞車以循環(huán)鋼絲繩牽引礦車、平板車等運(yùn)輸設(shè)備,實(shí)現(xiàn)物料及大型設(shè)備遠(yuǎn)距離運(yùn)輸;該系統(tǒng)可通過5G實(shí)現(xiàn)絞車遠(yuǎn)程控制、定位,運(yùn)行實(shí)時畫面監(jiān)控。價值:無人值守,共減員現(xiàn)場絞車司機(jī) 12 名。
有軌電機(jī)車,主要用于井上井下物料運(yùn)輸;無人電機(jī)車系統(tǒng)通過 5G 回傳周邊環(huán)境與運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 啟 / 停、加 / 減速、鳴笛、照明等操作??蓪?shí)現(xiàn)自動駕駛、遠(yuǎn)程駕駛以及手機(jī)終端控制駕駛。價值:每套減員現(xiàn)場電機(jī)車司機(jī) 1 人。
從煤炭企業(yè)角度講,5G網(wǎng)絡(luò)與智能化應(yīng)用子系統(tǒng)建設(shè)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(chǎn)量增加。綜采隊(duì)人工成本約為15萬/人/年,直接節(jié)省975萬/年。從OT角度講,促進(jìn)了智能化子系統(tǒng)的市場發(fā)展,按照每智能化子系統(tǒng)平均60W計(jì)算,復(fù)制30個礦可實(shí)現(xiàn)增收1.4億。從5G行業(yè)角度講,規(guī)建優(yōu)服務(wù)的孵化,在降低5G與行業(yè)融合難度的同時,將拓展項(xiàng)目服務(wù)占比,做大5G服務(wù)整體蛋糕約15%。從行業(yè)以及企業(yè)角度講,通過智能化子系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控與操作,井下設(shè)備狀態(tài)可在集控中心統(tǒng)一監(jiān)控與管理,實(shí)現(xiàn)井下“少人則安,無人則安”。同時,井上舒適的工作環(huán)境將為行業(yè)人才引進(jìn)提供便利條件,提升行業(yè)崗位競爭力,藍(lán)領(lǐng)變白領(lǐng)的同時,讓礦工遠(yuǎn)離危險和惡劣的工作環(huán)境,讓家人和社會安心。此外,鑫巖煤礦通過8個子系統(tǒng)上線孵化的規(guī)建優(yōu)服務(wù),為煤炭行業(yè)和5G融合提供了堅(jiān)實(shí)的后盾,讓5G和行業(yè)應(yīng)用“加”出新動能。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與后續(xù)計(jì)劃“多方得利”才有助于解決5G行業(yè)應(yīng)用落地難的困局。審視鑫巖煤礦成功的背后,運(yùn)營商中國移動與設(shè)備商華為的協(xié)力參與,成為項(xiàng)目推進(jìn)的重要因素。該項(xiàng)目中國移動山西公司于2020年7月通過公開招標(biāo)方式成功中標(biāo)鑫巖煤礦5G通訊系統(tǒng)項(xiàng)目后,第一時間派駐了團(tuán)隊(duì)來到煤礦,并在3個月后完成了全部55套設(shè)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(wǎng)絡(luò)。同年11月,鑫巖煤礦便通過中國移動5G專網(wǎng)鏈路實(shí)現(xiàn)了井下智能工作面遠(yuǎn)程開采,單班安全生產(chǎn)11刀煤,開采約1萬噸煤,完全實(shí)現(xiàn)全天候通過中國移動5G專網(wǎng)遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)。同時華為也同樣協(xié)同鑫巖煤礦、中國移動,參與了項(xiàng)目需求的探索創(chuàng)新。2021MWC上海期間,華為與山西移動、鑫巖煤礦聯(lián)合推出了5GtoB公網(wǎng)專用風(fēng)箏方案,三方在服務(wù)創(chuàng)新上進(jìn)行了業(yè)務(wù)畫像、快速集成、協(xié)同優(yōu)化等工作,精準(zhǔn)測算并將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)對5G網(wǎng)絡(luò)的需求轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,標(biāo)準(zhǔn)化了煤礦的場景集成實(shí)施,保證了網(wǎng)絡(luò)速率、時延、可靠等關(guān)鍵指標(biāo)適配業(yè)務(wù)。本項(xiàng)目井下5G一張網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了各類智能化子系統(tǒng)的應(yīng)用的上線,實(shí)現(xiàn)了5G建設(shè)從“鋪路”到“跑車”的跨越,并在子系統(tǒng)業(yè)務(wù)上線過程中,推動了5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)以及行業(yè)服務(wù)能力的孵化。從行業(yè)以及鑫巖煤礦角度看,5G與智能化應(yīng)用融合,才剛剛邁出第一步,距離行業(yè)智能應(yīng)用百花齊放還有很遠(yuǎn)路要走。鑫巖煤礦三期將繼續(xù)聚焦行業(yè)應(yīng)用于5G融合,繼續(xù)深入推進(jìn)智能礦山建設(shè),規(guī)劃包括掘錨一體的智能化掘進(jìn)面在內(nèi)的19個5G智能化應(yīng)用上線;同時在上線過程中將繼續(xù)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與功能優(yōu)化,完善規(guī)建優(yōu)以及后續(xù)運(yùn)營運(yùn)維服務(wù)體系,為5G+智能礦山行業(yè)添磚加瓦。來源:《中國5G垂直行業(yè)應(yīng)用案例2022》