當(dāng)前，5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)浪潮席卷全球，正在深刻地影響和改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。煤炭行業(yè)作為傳統(tǒng)能源行業(yè)，面臨著激烈的市場競爭，需要轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色生產(chǎn)，提升發(fā)展質(zhì)量。為此，煤炭行業(yè)需要與以5G為代表的新一代信息技術(shù)深度融合，通過5G技術(shù)為煤礦智能化建設(shè)賦能，支撐其高質(zhì)量發(fā)展。
2020年2月25日國家發(fā)展改革委等八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》發(fā)改能源〔2020〕283號文，要求推動煤礦智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，提升煤礦智能化水平。2021年6月5日，國家能源局和國家礦山安全監(jiān)察局印發(fā) 《煤礦智能化建設(shè)指南（2021 年版）》提出需重點(diǎn)突破智能綜采（放）、智能快速掘進(jìn)、智能機(jī)器人等系列關(guān)鍵技術(shù)與裝備，建成一批智能化煤礦，提升煤礦安全水平。2021年6月7日，國家發(fā)展改革委、國家能源局、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部聯(lián)合編制了《能源領(lǐng)域5G應(yīng)用實(shí)施方案》，要求促進(jìn)以5G 為代表的先進(jìn)信息技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)融通發(fā)展，拓展能源領(lǐng)域5G 應(yīng)用場景。
智慧礦山建設(shè)需要傳輸大量的高清視頻、傳感和控制數(shù)據(jù)，必須依托于強(qiáng)大的高可靠通信傳輸網(wǎng)絡(luò)；相對于以往的WiFi、LTE（4G）等礦用無線通信技術(shù)，5G作為移動通信的發(fā)展方向，其超高數(shù)據(jù)速率、超低延時(shí)和超大規(guī)模接入的特點(diǎn)，將“離線智慧”提升到“在線智能”，可實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)智能與在線協(xié)作”，滿足智能開采、智能掘進(jìn)、智能洗選、智能輔助運(yùn)輸?shù)炔煌▓鼍暗膽?yīng)用需求。中國信科集團(tuán)旗下的中信科移動在深入調(diào)研煤礦需求的基礎(chǔ)上，依托在5G技術(shù)和產(chǎn)品領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，結(jié)合智慧礦山建設(shè)典型的應(yīng)用場景，推出了具有競爭力的礦用5G通信系統(tǒng)解決方案，助力智慧礦山建設(shè)。
融合、高效、智能的礦用5G系統(tǒng)組網(wǎng)方案
中信科移動5G智慧礦山解決方案由終端感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用層構(gòu)成：終端感知層“人、機(jī)、環(huán)”全感知大連接；網(wǎng)絡(luò)傳輸層“5G+4G+WiFi+SPN+F5G融合一張網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)高效可靠傳輸，應(yīng)用層面向礦井安全、生產(chǎn)、經(jīng)營實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)融合、高效、智能應(yīng)用。
礦用5G通信系統(tǒng)組網(wǎng)
該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：SA架構(gòu)組網(wǎng)，真正符合安標(biāo)中心對于煤礦5G獨(dú)立組網(wǎng)的要求，網(wǎng)絡(luò)安全、獨(dú)立、穩(wěn)定；獨(dú)立部署5G核心網(wǎng)，保障礦山數(shù)據(jù)的安全，支持與運(yùn)營商公網(wǎng)對接，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)“一卡一號”通用；產(chǎn)品定制化開發(fā)，礦用5G本安基站體積小、重量輕、真正適合井下部署； BBU支持井下和地面兩種部署方式，可以靈活選擇，降低井下設(shè)備部署復(fù)雜度；5G、4G、WiFi和有線調(diào)度等多系統(tǒng)融合、一體化調(diào)度，滿足礦山融合通信的迫切需求；支持VoNR高清通話，支持語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并發(fā)，網(wǎng)絡(luò)功能豐富；支持3U1D幀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)上行速率，滿足礦山大上行業(yè)務(wù)需求。
礦用5G通信系統(tǒng)全面賦能業(yè)務(wù)應(yīng)用
中信科移動礦用5G通信系統(tǒng)可以支撐實(shí)現(xiàn)智能化工作面、智能化掘錨系統(tǒng)、井下智能機(jī)器人巡檢、AI高清視頻監(jiān)控等應(yīng)用。
智能化工作面
該系統(tǒng)綜合應(yīng)用控制、視頻、音頻、通信、液壓等技術(shù)實(shí)現(xiàn) “以工作面自動控制為主、監(jiān)控中心遠(yuǎn)程干預(yù)控制為輔”的自動化生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)“無人跟機(jī)作業(yè)、有人安全值守”的開采，減少工作面操作工人數(shù)量。
基于5G的智能化采煤系統(tǒng)
基于5G的智能化工作面系統(tǒng)由地面集控制中心、順槽控制中心和工作面綜采設(shè)備構(gòu)成。工作面采煤機(jī)等設(shè)備可以通過內(nèi)置5G模組接入5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與井下順槽控制中心或地面控制中心之間的視頻、監(jiān)控及控制信號無線傳輸，順槽監(jiān)控中心或地面控制中心，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控工作面生產(chǎn)畫面，接收工作面現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行綜合分析處理；實(shí)現(xiàn)對綜采面采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。
智能化掘錨系統(tǒng)
智能化掘錨系統(tǒng)集快速掘進(jìn)、掘錨同步、智能導(dǎo)向、智能檢測等功能于一體，具有“高效、環(huán)保、安全、可靠”的特點(diǎn)，為煤礦掘進(jìn)設(shè)備智能化演進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有力支撐煤礦智能化建設(shè)掘進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)。
基于5G的智能化掘錨系統(tǒng)
系統(tǒng)在井下順槽部署5G核心網(wǎng)、5G基站，在掘錨一體機(jī)和錨桿臺車上部署CPE，這些設(shè)備上的高清攝像機(jī)、3D掃描成像儀、傳感器以及電氣控制系統(tǒng)通過CPE接入5G網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由5G核心網(wǎng)與井下控制中心和地面控制中心監(jiān)控系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備掘錨設(shè)備實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)、3D成像數(shù)據(jù)、高清視頻和遠(yuǎn)程控制指令等的傳輸。全方位展現(xiàn)掘進(jìn)工作面場景；控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過與設(shè)備的控制器實(shí)時(shí)通訊，可對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，并對截割軌跡實(shí)時(shí)監(jiān)測。
井下智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由巡檢機(jī)器人、巡檢平臺、無線通信系統(tǒng)、各種信號采集設(shè)備等組成，適用于煤礦水泵房、變電所、大型輸送帶巷道移動巡檢。
智能巡檢機(jī)器人搭載視頻攝像機(jī)、傳感器等設(shè)備，實(shí)時(shí)采集、存儲、傳輸現(xiàn)場的圖像、聲音、溫度、煙霧、甲烷等數(shù)據(jù)，借助相應(yīng)的巡檢分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的智能化分析處理，從而替代煤礦巡檢人員進(jìn)行巡檢，提升巡檢的質(zhì)量和效率。
井下5G智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)
AI高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)
該系統(tǒng)采集井下高清視頻數(shù)據(jù)，通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸高清視頻到后臺，實(shí)現(xiàn)對皮帶運(yùn)輸、探放水、工作人員活動行為等重點(diǎn)信息的自動識別，通過分析視頻圖像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場災(zāi)害（透水、火光、濃煙霧、大粉塵、冒頂?shù)龋�、人員違規(guī)、人員狀態(tài)異常等情況，實(shí)時(shí)輸出分析結(jié)果，為煤礦安全生產(chǎn)提供智能安全預(yù)警，保護(hù)煤礦人員及財(cái)產(chǎn)安全。
基于5G的AI高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)
此外，基于5G網(wǎng)絡(luò)還可以實(shí)現(xiàn)VR生產(chǎn)培訓(xùn)、露天礦車無人駕駛、融合調(diào)度通信等的業(yè)務(wù)應(yīng)用等。
打造“5G+智慧礦山”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈
目前，中信科移動5G+智慧礦山解決方案已成功應(yīng)用于全國20余個(gè)煤礦，賦能智能化煤礦建設(shè)，助力礦山智能化轉(zhuǎn)型升級。。
中信科移動攜手烏海移動、烏海聯(lián)通、烏海電信三大運(yùn)營商承建國家能源集團(tuán)烏海能源黃白茨礦、五虎山礦、公烏素礦和利民礦的5G專網(wǎng)通信系統(tǒng)項(xiàng)目，共建設(shè)地面和井下5G基站70余個(gè)，系統(tǒng)支撐實(shí)現(xiàn)智能化開采、智能化掘進(jìn)、機(jī)器人巡檢、高清視頻監(jiān)控、融合調(diào)度通信等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用。
中信科移動與銀川聯(lián)通等合作建設(shè)梅花井煤礦5G專網(wǎng)，覆蓋該礦掘進(jìn)巷至掘進(jìn)工作面等重點(diǎn)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了5G VoNR高清音視頻通話、5G高清視頻監(jiān)控、無線傳感數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ�，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了4G+5G、有線+無線一體化融合調(diào)度，提供了豐富多樣的智慧礦山業(yè)務(wù)應(yīng)用。
中信科移動與合作伙伴在山西焦煤高陽煤礦建設(shè)基于5G的智能化掘錨系統(tǒng)。
通過5G系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了掘錨設(shè)備與井下控制中心、地面控制中心之間實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)、3D成像數(shù)據(jù)、高清視頻和遠(yuǎn)程控制指令等傳輸。系統(tǒng)可全方位展現(xiàn)掘進(jìn)工作面場景，實(shí)時(shí)監(jiān)測截割軌跡，并可對掘錨設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程掘進(jìn)，為煤礦掘進(jìn)設(shè)備智能化打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
未來，中信科移動將以國家推進(jìn)智能化礦山建設(shè)為契機(jī)，深入探索煤炭行業(yè)5G應(yīng)用場景和解決方案，整合各方資源，打造“5G+智慧礦山”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，充分發(fā)揮5G對煤炭行業(yè)的支撐作用，助力煤炭行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級。
