5G+赋能垂直行业的创新应用

5G赋能垂直行业的重要使命，在煤碳业初见成效，并且呈现出规模化部署的发展趋势。

6月18日，中国移动与阳煤集团、华为公司联手打造的全国首座5G智慧煤矿正式落成，阳煤集团新元煤矿依托目前国内地下最低的5G网——井下534米“超千兆上行”煤矿5G专用网，实现了煤矿智慧化管理，解决了煤炭行业的诸多痛点问题。

同时，中国移动与包括焦煤集团、同煤集团、晋煤集团、晋能集团四大煤炭企业在内的24家合作伙伴签署“5G战略合作协议”，进一步推动龙头企业形成深度示范应用，释放5G行业价值，赋能产业发展。

现有煤矿5300座仅270多有智能化改造

煤矿开采经历了人力落煤、爆破开采、普通机械化开采、综合机械化开采，目前在向智能化开采的方向发展。

据国家煤矿安全监察局行业安全基础管理指导司副司长陆南介绍，2019年1月，国家煤监局制定了煤矿机器人重点研发目录。初步确立了掘进、采煤、运输、安控和救援共5类38种机器人体系。将大型高产矿综合掘进机器人、复杂地质条件辅助运输机器人、面向冲击地压防空钻井机器人列入2020年度智能机器人重点专项申报范围。

今年3月份，国家发展改革委、国家能源局、应急部、国家煤矿安监局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部等八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》。陆南表示，《指导意见》大力推进煤矿智能化顶层设计，同时从产业政策、安全费用等多个方面落实智能化建设政策支持。

中煤工业协会副会长刘峰说：“《指导意见》吹响了煤矿智能化号角，近期山东、内蒙古、河南、山西等地陆续出台了煤矿智能化发展方案意见。我国现有煤矿矿山约5300座，分布区域广泛，开采地条件复杂多变，煤油瓦斯突出、冲击地压水火等灾害并存，不同地区煤矿智能化差别较大，智能矿山建设总体存在很大难度。”

陆南表示，截至到2019年底，全国已经完成煤矿智能化工作面275个，据不完全统计，计划2020年增加煤矿智能化工作面200个。

中国移动提供“1+1+4”5G煤矿方案

刘峰认为，我国智能矿山建设存在着高精度传感器、快速通信、智能装备、控制系统以及软件等一系列短板，需要在理论、方法、工具、系统、应用等多方面持续发力。大容量、快速通信一直是智能矿山发展的瓶颈，5G的技术特点能够为煤矿物联网实现提供有效解决方案。

中国移动（上海）产业研究院副院长陈豫蓉将此次实现的5G智慧矿山方案总结为“1+1+4”，包括一张5G专网，一个工业互联网平台，四个应用场景。

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。

一个工业互联网平台主要提供两个能力。一是连接管理能力，平台提供矿用设备管理，可以做卡连接，便于多种设备快捷接入，便捷查询，打通数据壁垒。二是在基础连接能力上进行数据采集、数据分析，提供数字化运维和智能化监控服务。

四个应用场景中，第一个是井中下融合组网，中国移动在井下搭建5G隔爆基站，并通过井下工业环网和PTN传输设备提供稳定的井下网络传输。在此基础上打造智能融合通信管控平台，这个网络要求可靠性达到99.9%以上，端到端时延不超过20毫秒。

第二个场景高清视频监控应用场景，基于5G终端采集到高清视频数据，通过AI分析人员行为、设备安全分析，实施透明化矿山建设，提高监管水平，高清视频要求网络上传能力要求超过千兆，中国移动和合作伙伴针对井下高清视频要求重新做了网络上下行资源的分配，目前在杨煤实现了50路高清视频的同时上传。

第三个场景是无人化采区场景，由于作业区比较危险，无法铺设无线网络，这也是需求痛点。基于5G专网，中国移动首先对工程机械设备进行改造，加装控制和配套的传感和视频监控终端，基于在井上的视频控制平台实现矿用机械的远程控制。满足矿区无人化采集的场景需求。这一场景对时延和带宽都有要求，时延不高于20毫秒，带宽要超百兆。

第四个场景是无人矿卡的驾驶。中国移动做了矿卡本体的改造，加装高清摄像头、激光雷达、定位终端等，同时中国移动利用V2X平台和高精度定位平台，迭加高精度地图技术，搭建了整套无人驾驶管理技术，利用边缘计算能力控制时延，最终实现矿卡的无人驾驶。

智慧煤矿空间巨大

山西省煤炭产量约占全国1/4。2019年山西省在煤矿智能化建设中投入15亿元左右，智能化采掘面56个。陆南说，煤炭行业作为传统能源产业，具备环节多、战线长、生产系统复杂、管理难度大等特点，具备应用智能化的巨大空间。

智能矿山标准先行，标准化是煤矿5G应用和智能化建设的技术基础。目前煤矿行业在加快制定智能化应用相关标准，用标准规范和引领行业智能化建设。

刘峰说，中煤工业协会和中煤学会在开展团体标准工作，启动了煤矿智能化标准专项工作计划，以满足市场需求和创新需要。6月9日，中煤工业协会与阳煤集团签定了5G+工业互联网与智能化矿山建设企业技术标准协议，研究制定煤矿5G总体网络框架，工业互联网应用、平台及相关技术要求标准，满足井下5G网络与各大生产系统对接要求。智能化煤矿建设对5G网络性能要求，井下5G设备防爆要求以及5G网络和信息安全等要求。在企业技术标准的基础上逐步升级为行业标准和国家标准。

中煤科工首席科学家、中国工程院院士王国法表示，煤矿智能化建设是多学科交叉融合的系统工程，涉及多系统、多专业、多工种、多层次、多领域。智能化煤矿的总体架构包括智能化管控平台、网络服务平台、大数据中心、GIS信息空间服务等十大主要智能化应用系统组成的复杂性系统 ，需要”5G+”为煤矿智能化赋能支撑。

“建设全矿区的通信和感知网络，基于边云端的大数据分析和人工智能决策，适应各种作业要求的智能装备系统，能够满足智能化煤矿运营的多样传感需求，使煤矿生产运营‘看得见、管得了、控得住’。”王国法说，“今天，5G+智能化煤矿建设虽然只是迈出了第一步，但这一步意义重大，使我们看准了方向、瞄准了目标、坚定了信心。”
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