鑫岩煤矿 5G 环网自 2020 年 11 月初投入使用以来，一直运行正常，实现了全天候井下智能工作面远程采煤。原本“脏、苦、险、累”的井下工作，现在变成了在办公室动动手指就能完成的工作，全面改善了矿工的工作环境。2021 年我们将继续拓展 5G 通讯的应用领域，本着经济实用的原则，实现 27 个子系统的 5G 承载，使矿井大数据得到高效传 输应用。2022 年要做到 5G 人员定位上线、5G 切片规模应用。继续完善 5G+ 智能化建设，实现矿区全面感知、全面智 能化控制，建成国内 5G+ 矿山的新标杆。
邓成军 吕梁鑫岩煤矿董事长
鑫岩煤矿隶属于吕梁东义集团煤气化有限公司，可采储量16099万吨，矿井核准生产能力240万吨/年。5G发展伊始，鑫岩煤矿就积极响应国家号召，积极拥抱5G+智能矿山建设，希望通过5G+智能化实现安全、少人、提效的目标，最终实现安全、生产、管理的智能化，实现企业数字化变革，提高企业盈利能力。鑫岩煤矿是全国首批实现井下全覆盖的矿井之一，2020年被选为首批国家智能化矿井示范单位。2021年6月，鑫岩煤矿以一期5G网络与应用建设项目为基础，加快智能化子系统与5G网络的融合建设，启动9大智能化子系统5G融合建设项目，2021年11月已完成项目建设进入验收阶段。在项目建设上线过程中联合山西移动、华为公司、山源科技等生态伙伴推进5G网络组网优化，孵化适配矿山行业的规建优服务；5G+智能矿山业务开始由“开的通”向“用的好”转变。安全生产是煤炭企业的第一要务，煤炭百万吨死亡率2018年0.093，2019年进一步下降到0.083(死亡事故170起、死亡316人)，仍是美国的5倍，澳大利亚的11倍，处于世界产煤中等发达国家水平。如何利用移动通信技术，改善劳动生产环境，减少下井人员降低生产安全事故。当前，煤矿行业平均用工年龄45+，因危险因素多、工作环境差、劳动强度大、工作时间长等因素，招聘年轻人难度逐年增加，5-10年可能面临无工可用情况，而煤矿行业当前仍是我国能源支柱产业，如果通过智能化手段以及移动通信技术解决行业用工问题。煤矿采掘机运通各系统分布在长达几十公里的井下隧道中，井下交通、运输、调度困难，很多场景靠步行，为了监测人、机、环各类生产以及安全数据，当前主要采用人工抄表，现场操作方式，效率低实时性差，如何解决分布在井下各处的生产系统集中操作问题，降低工作量，提升工作效率。井下之前为配合不同生产、通讯、管理系统建设了承载不同业务系统的多种制式的多个网络，5G当前具备通过一张统一的网络承载不同类型的业务需求能力，解决多种网络系统运行维护难的问题。由于煤炭行业不同系统对网络的要求差异巨大，且行业对系统以及网络的安全性、可用性、稳定性要求极高，项目组主要集中力量围绕以下三个方面开展课题攻坚工作：应用层面，推进智能化应用与5G融合，稳步推进矿山智能化：瞄准行业痛点，联合山西移动以及华为公司以及OT生态厂家，上线8大智能业务子系统，使5G+智能矿山切实解决煤矿实际生产中实际问题。网络层面，推动网络关键特性落地，加速网络适配行业：联合山西移动以及华为公司首发高可用MEC“风筝方案”，与山西移动、华为、山源以及行业OT生态厂家实现各子系统固定场景下的5G与环网主备能力。服务层面，孵化规建优集成服务，建立业务与网络融合的桥梁：联合山西移动与华为，基于8大智能业务子系统上线，孵化规建优集成服务，通过技术手段解决了行业业务需求与网络握手问题，通过明确的业务需求规划网络，保障网络最终可用性与稳定性，最终使网络与应用服务好行业，解决行业业务问题，创造实际价值。基于统一的5G网络，吕梁鑫岩煤矿5G智慧矿山项目主要开展了以下8个方面的5G应用探索：主斜井主要通过绞车运输物料，最大提升、下放重量 50 吨；该系统通过 5G 实现提升机的运行控制、各部件系统 的运行信息和状态监控等。变电所属于井下供电系统，主要由高压开关、低压开关和移动变电站组成；该系统可通过 5G 读取和控制高压 / 低压开关实时状态，并视频监控井下变电所室内状况。副立井通过罐笼实现提人、提物，提升重量 7.5 吨；该系统可通过 5G 实现绞车自动启停运转，将罐笼提升、下放到指定位置，并实时监测绞车运行的状态。无极绳绞车以循环钢丝绳牵引矿车、平板车等运输设备，实现物料及大型设备远距离运输；该系统可通过 5G 实现绞车远程控制、定位，运行实时画面监控。猴车通过驱动轮和钢丝绳作循环无极运行，矿工乘坐吊椅实现长距离运送；该系统可以通过 5G 远程对猴车进行启动、停车、预警等操作，并实时监控运行状态。鑫岩煤矿井下主排水自动化系统有水泵 3 台，两用一备。设计了一种基于西门子 S7-300PLC 以及 iFIX 组态软件的井下排水集控系统。该集控系统可根据水位变化按照设定高水位自动启泵排水，低水位自动停泵全自动运行。实现远程集中控制，一键启动和一键停止功能。发生故障及时发出语音报警自动倒机功能。上位机通过 iFIX 组态软件显示实时数据，从而达到井下排水无人值守。
无极绳绞车以循环钢丝绳牵引矿车、平板车等运输设备，实现物料及大型设备远距离运输；该系统可通过5G实现绞车远程控制、定位，运行实时画面监控。有轨电机车，主要用于井上井下物料运输；无人电机车系统通过 5G 回传周边环境与运行状态，实现远程 启 / 停、加 / 减速、鸣笛、照明等操作。可实现自动驾驶、远程驾驶以及手机终端控制驾驶。从煤炭企业角度讲，5G网络与智能化应用子系统建设可降低人力投入，在部署5G后，采矿工作效率提升了约10%，矿石产量增加。综采队人工成本约为15万/人/年，直接节省975万/年。从OT角度讲，促进了智能化子系统的市场发展，按照每智能化子系统平均60W计算，复制30个矿可实现增收1.4亿。从5G行业角度讲，规建优服务的孵化，在降低5G与行业融合难度的同时，将拓展项目服务占比，做大5G服务整体蛋糕约15%。从行业以及企业角度讲，通过智能化子系统建设实现了部分岗位井下少人、无人或降低工作量诉求。部分工作岗位可以在井上实现集中监控与操作，井下设备状态可在集控中心统一监控与管理，实现井下“少人则安，无人则安”。同时，井上舒适的工作环境将为行业人才引进提供便利条件，提升行业岗位竞争力，蓝领变白领的同时，让矿工远离危险和恶劣的工作环境，让家人和社会安心。此外，鑫岩煤矿通过8个子系统上线孵化的规建优服务，为煤炭行业和5G融合提供了坚实的后盾，让5G和行业应用“加”出新动能。“多方得利”才有助于解决5G行业应用落地难的困局。审视鑫岩煤矿成功的背后，运营商中国移动与设备商华为的协力参与，成为项目推进的重要因素。该项目中国移动山西公司于2020年7月通过公开招标方式成功中标鑫岩煤矿5G通讯系统项目后，第一时间派驻了团队来到煤矿，并在3个月后完成了全部55套设备到货、安装、开通，建成了鑫岩煤矿井上井下一体化5G专用网络。同年11月，鑫岩煤矿便通过中国移动5G专网链路实现了井下智能工作面远程开采，单班安全生产11刀煤，开采约1万吨煤，完全实现全天候通过中国移动5G专网远程控制生产。同时华为也同样协同鑫岩煤矿、中国移动，参与了项目需求的探索创新。2021MWC上海期间，华为与山西移动、鑫岩煤矿联合推出了5GtoB公网专用风筝方案，三方在服务创新上进行了业务画像、快速集成、协同优化等工作，精准测算并将各业务系统对5G网络的需求转换为网络规划，标准化了煤矿的场景集成实施，保证了网络速率、时延、可靠等关键指标适配业务。本项目井下5G一张网的基础上实现了各类智能化子系统的应用的上线，实现了5G建设从“铺路”到“跑车”的跨越，并在子系统业务上线过程中，推动了5G网络演进以及行业服务能力的孵化。从行业以及鑫岩煤矿角度看，5G与智能化应用融合，才刚刚迈出第一步，距离行业智能应用百花齐放还有很远路要走。鑫岩煤矿三期将继续聚焦行业应用于5G融合，继续深入推进智能矿山建设，规划包括掘锚一体的智能化掘进面在内的19个5G智能化应用上线；同时在上线过程中将继续推进网络演进与功能优化，完善规建优以及后续运营运维服务体系，为5G+智能矿山行业添砖加瓦。
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