可靠性成制約5G技術(shù)， 在井下應(yīng)用關(guān)鍵

近年來(lái)，煤礦智能化建設(shè)屢獲政策支持。相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，截至今年8月底，我國(guó)已建成智能化采掘工作面401個(gè)，且這一數(shù)據(jù)有望在今年底升至550個(gè)。

但煤礦智能化建設(shè)并非易事。在中國(guó)工程院院士王國(guó)法看來(lái)，煤礦智能化的基本過(guò)程雖與工業(yè)過(guò)程控制基本一樣，但煤礦地下空間的問(wèn)題比地面更復(fù)雜，對(duì)通訊的要求極為嚴(yán)格，傳統(tǒng)4G+WiFi的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)難以滿(mǎn)足這種差異化需求。

“而5G網(wǎng)則可為智能化煤礦鋪就一個(gè)‘高速公路網(wǎng)’，加快煤礦開(kāi)采數(shù)據(jù)可視化、開(kāi)采過(guò)程透明化、開(kāi)采設(shè)備智能化、開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)少人化的進(jìn)程，進(jìn)一步提升我國(guó)煤礦本質(zhì)安全生產(chǎn)水平。”王國(guó)法表示。

然而，礦用5G技術(shù)并不是簡(jiǎn)單地將地面技術(shù)移至井下。煤礦開(kāi)采為常態(tài)化移動(dòng)性地下作業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，地質(zhì)條件經(jīng)常變化，線纜極易斷裂、接觸不良，對(duì)井下通信系統(tǒng)及設(shè)備的可靠性要求極高，采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、運(yùn)輸車(chē)輛等主要生產(chǎn)設(shè)備需要無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。因此，可靠性成為制約5G技術(shù)在井下應(yīng)用的關(guān)鍵。

此外，普通地面5G設(shè)備也不能直接用于煤礦井下。以5G基站為例，該設(shè)備發(fā)熱量極大，功率可達(dá)數(shù)百瓦，而礦用5G基站的功率必須在6瓦以下，且須按照防爆標(biāo)準(zhǔn)處理。

而現(xiàn)在，這些“卡脖子”問(wèn)題或許不再是“攔路虎”。記者了解到，由山東能源集團(tuán)研發(fā)的全球首套礦用高可靠5G專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)，包括了礦用5G核心網(wǎng)、5G基站、5G基站控制器、5G高可靠控制器、5G邊緣計(jì)算控制器、5G CPE、5G智能手機(jī)等，可廣泛適用于極端嚴(yán)苛的煤礦生產(chǎn)控制場(chǎng)景，目前已順利拿到國(guó)家礦用5G系統(tǒng)“安全標(biāo)志證”，并已在山東能源兗州煤業(yè)鮑店煤礦、東灘煤礦投用。

礦用5G時(shí)延縮短， 近200倍

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，為讓煤礦工人從井下復(fù)雜環(huán)境中解放出來(lái)，不少企業(yè)都上馬了智能化采煤設(shè)備。但此前受制于傳輸信號(hào)的低速率和不穩(wěn)定性，工作人員仍需在作業(yè)一線對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不能真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

那么，解決了“可靠性”難題的礦用5G技術(shù)又有何“過(guò)人之處”呢?

“4G網(wǎng)絡(luò)大約有3-4秒的延時(shí)。傳輸有延時(shí)，我在后方控制機(jī)器，信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器還會(huì)有一段時(shí)間。機(jī)器在延時(shí)過(guò)程中會(huì)有一定危險(xiǎn)，如果延時(shí)較高，我們不敢嘗試無(wú)人操作。”山東能源兗州煤業(yè)鮑店煤礦綜掘二區(qū)區(qū)長(zhǎng)許松告訴記者，現(xiàn)在使用礦用高可靠5G網(wǎng)后，延時(shí)已大幅降至20毫秒。

工欲善其事、必先利其器。借助這一5G系統(tǒng)，鮑店煤礦真正實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控、“采煤不見(jiàn)煤”。“自動(dòng)跟機(jī)率和記憶截割率達(dá)到了90%以上，以前綜放工作面生產(chǎn)人員每班需要14-16人，現(xiàn)在僅需7人，工效達(dá)到156噸/工。” 鮑店礦采煤副礦長(zhǎng)徐長(zhǎng)厚對(duì)記者表示，地上遠(yuǎn)程操控、高清視頻實(shí)時(shí)回傳、智能機(jī)器人無(wú)人巡檢等已在鮑店煤礦成為現(xiàn)實(shí)，采掘一線實(shí)現(xiàn)減員50%以上，產(chǎn)能提高了一倍以上，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首個(gè)真正意義上的智能化綜放工作面常態(tài)化運(yùn)行。

中國(guó)聯(lián)通首席技術(shù)官傅強(qiáng)表示，此前，山東聯(lián)通與山東能源集團(tuán)聯(lián)合成立了國(guó)內(nèi)首家“5G+智慧礦山”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，未來(lái)將共同推動(dòng)礦用高可靠5G專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)在行業(yè)全面落地實(shí)施。記者了解到，明年，山東能源集團(tuán)將把這一專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)率先推廣至集團(tuán)內(nèi)10-30家煤礦，加速煤礦智能化建設(shè)。

煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)， 現(xiàn)雛形

事實(shí)上，近年來(lái)，山東能源集團(tuán)在煤礦智能化建設(shè)領(lǐng)域已走在全國(guó)前列。山東能源集團(tuán)董事長(zhǎng)李希勇告訴記者，目前山東能源集團(tuán)已研發(fā)攻關(guān)“先進(jìn)電液控及傳感器、采煤機(jī)智能截割、工作面自動(dòng)找直、5G高可靠應(yīng)用”等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的7大智能開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)，建成80個(gè)智能采煤工作面、71個(gè)智能掘進(jìn)工作面、10個(gè)智能礦山示范點(diǎn)，36對(duì)礦井取消夜班采掘作業(yè)，累計(jì)減少井下作業(yè)人員9700余人。下一步，將以智能產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，打造5G+智能礦山解決方案，構(gòu)建貫穿創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。

“5G助力智慧礦山在建設(shè)中實(shí)現(xiàn)透明化、高清視頻與圖片處理、實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸，與煤礦智能化建設(shè)高度契合，大力支撐了煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。”國(guó)際歐亞科學(xué)院院士鄧中亮介紹。

最新數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前5G基站已超60萬(wàn)座，終端連接數(shù)超1.5億。今年上半年，全國(guó)已累計(jì)開(kāi)展5G創(chuàng)新應(yīng)用400多項(xiàng)。隨著產(chǎn)業(yè)配套的基本成熟和網(wǎng)絡(luò)成本的持續(xù)下降，5G正為我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

“當(dāng)前5G技術(shù)在煤礦井下應(yīng)用還存在幾個(gè)難點(diǎn)：一是如何突破井下5G功率限制、加大覆蓋范圍;二是快速維護(hù)有待進(jìn)一步加強(qiáng);三是5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新較快，已有的5G系統(tǒng)要跟上這一快速迭代步伐;四是打破芯片壟斷任重道遠(yuǎn)。”山東能源集團(tuán)兗礦信息化中心總工程師劉坤表示。

對(duì)于如何進(jìn)一步推進(jìn)5G技術(shù)與煤礦深度融合，王國(guó)法認(rèn)為，需在構(gòu)建好傳輸平臺(tái)的基礎(chǔ)上,更加注重平臺(tái)與應(yīng)用場(chǎng)景和先進(jìn)技術(shù)的融合,解決一直困擾煤礦智能化開(kāi)采的泛在感知、實(shí)時(shí)可靠傳輸、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、快速智能決策、混合現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程操作等難題。