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加快数字化转型 推动高质量发展 “5G+工业互联网”典型应用系列报道|5G专网“下井”,智慧煤矿“升级”!
走进准格尔煤田麻地梁井下240米

坐在宽敞明亮的办公室里,采煤机司机身着白衬衫,只需动动手指,就能精准操控位于井下240米深处的采煤机,实现远程“一键采煤”;远在千里之外,通过手机里的专用App,就能实时查看矿区情况,地上各个角落、井下各项作业,均一目了然……

在内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔煤田西南部,隶属皖北煤电内蒙古智能煤炭有限责任公司的麻地梁煤矿如今凭借5G技术,撕掉了曾经属于煤炭行业的“傻大黑粗”标签,走在传统能源行业智慧化转型的潮头。目前,麻地梁煤矿在井上矿区、井下综采面和主井巷道已实现5G网络覆盖,5G“一键采煤”、高清视频回传、智能巡检机器人等应用均已落地,无人矿山建设已具雏形,走上了一条更智能、更安全、更高效、更环保的高质量发展之路。

5G换人,煤矿工人“得见天日”

乘坐专用防爆胶轮车,在井下行进了3000多米后,记者才进入麻地梁煤矿的采煤工作面。这里垂直深度约为240米,巷道里昏暗湿冷,头顶、脚下、巷道壁都是煤层,随着矿灯灯光可看到四周闪现出金属质感的光泽,不时有水滴从头顶的煤层渗出,不远处就是巷道尽头,支架林立,空间更显逼仄。

在传统煤矿,每班二三十名矿工需要在这样“不见天日”的环境中伴随着巨大的噪音和粉尘工作至少8个小时,但在麻地梁煤矿智能507综采工作面,记者只看到五六个矿工的身影。

“利用5G大带宽、低时延的优势,我们在地面就能通过智能采煤系统远程精准控制采煤机的开停,让井下工作面实现少人化作业,大幅降低劳动强度、减少人员配置、提高安全性。”内蒙古智能煤炭有限责任公司机电信息中心主任周圆指着采煤机向记者介绍。

与此同时,在距离采煤工作面行进距离约6000米的智能调度集控中心,工作面各个角度的实时高清4K影像通过5G网络呈现在大屏幕上,周圆提到的“5G﹢智能采煤系统”就是在这个集控中心进行操控的。

麻地梁煤矿地质储量达6.8亿吨,年产能达500万吨,2019年4月被列入内蒙古自治区第一批智慧矿山试点示范企业。同年11月,麻地梁煤矿与中国移动内蒙古公司合作,成功部署井下5G基站并组网应用,实现了井上矿区、矿井主巷道、运输巷道等区域的5G信号覆盖,成为自治区首家实现5G应用的井工煤矿。

2020年5月,中国移动内蒙古公司助力麻地梁煤矿建设的“5G﹢智能采煤系统”正式投入使用。该系统集无线通信系统、视频控制系统、智能控制系统于一体,建立了以液压支架自动跟机、采煤机记忆割煤为主、人工过程干预为辅的作业模式,做到了无人跟机作业、有人安全值守。目前,麻地梁煤矿的智能综采工作面较以往每班减少至少15人。

“机械的精准远程控制对通信网络的带宽、时延有很高的要求,5G网络建成之前,WiFi、4G都很难实现。”周圆说,麻地梁煤矿井下5G网络下行峰值速率达800Mbps、上行速率达80Mbps,接入端到端时延小于20毫秒,切换时延为10~20毫秒。

相比地面各种场景,井下的5G网络建设实在是挑战重重。煤矿环境复杂、安全性要求极高,5G基站不仅要防爆、防潮、防尘,还必须能抵抗来自诸多井下电气设备的电磁干扰。

为尽快满足麻地梁煤矿对5G的需求,网络建设者加班加点,不断探索、创新、突破。“年初新冠肺炎疫情比较严重的时候,我们和麻地梁煤矿也保持了每周两次云视讯会议的沟通频次。”中国移动鄂尔多斯分公司副总经理郎庆春说,“疫情平稳后可以安装井下5G基站时,为了不影响煤矿生产,我们的小伙子每天深夜11点下矿,闷头工作五六个小时,就这样连续一个星期通宵达旦地工作,也不喊苦不叫累。井下环境很复杂,我们最初设计的理论覆盖情况与井下实际不太一致,进行了反复调测才成功,也积累了很宝贵的经验。”

记者了解到,除了5G“一键采煤”、高清视频回传,5G智能巡检机器人也在麻地梁煤矿发挥着积极作用。在主井井口房,5G智能巡检机器人在皮带机上灵活地移动着,它能对井下变电所、水泵房、皮带巷等特殊场景进行巡检,并将采集到的视频、环境声音以及甲烷、温度、烟雾等数据实时回传到后台,每年可为麻地梁煤矿节约电费300万元,减少岗位工与巡检工40余名。

“井下作业人员越多,发生事故的概率越大,煤矿对智慧化、无人化发展的需求十分迫切。随着5G进入井下,我们在全国范围率先把5G部署到采煤工作面、应用到采煤工业流程上,做到了井下少人化、无人化作业,实现了智慧煤矿的再升级。”内蒙古智能煤炭有限责任公司党委书记、董事长吴劲松表示。

目前,麻地梁煤矿通过“5G﹢工业互联网”应用已将功能独立的各个子系统集成于智能调度集控中心,建成了整个矿区管理、运行的“大脑”,具备调度通信、安全管理、设备管理、远程集控等功能,实现了全矿区固定岗位和车间的无人值守。

5G赋能,智慧煤矿大有可为

5G应用带来的显著成效激发了麻地梁煤矿建设智慧煤矿的新思路。“很快,我们就将实现5G无人矿车、5G无人掘进机等应用。下大力气做‘5G﹢智慧煤矿’,不仅是为了实现煤矿高质量发展,也是为了改善煤矿工人的生产环境,让煤炭事业后继有人。”吴劲松表示。

作为深耕行业一辈子的老煤炭人,每当说起传统煤矿工人工作环境恶劣、劳动强度大,一个小失误就可能付出健康乃至生命的代价时,吴劲松都感慨颇深。

“机械化换人、自动化减人”曾是煤炭行业“科技强安”行动的一句响亮口号,如今,随着5G技术的到来,“智能化无人”成为新趋势。5G技术可以把煤矿工人从艰苦的工作环境和高强度的体力劳动中解放出来,最大限度实现“无人则安、人少则安”。

记者了解到,麻地梁煤矿和中国移动内蒙古公司将于8月底完成25个井下5G基站、两个地面5G宏站的部署,实现矿井上下5G通信并网投用。目前,双方正在推进“5G﹢井下防爆无轨胶轮车无人驾驶”应用,预计9月试运行。“进行5G无人驾驶升级改造后的井下防爆胶轮电动车,将实现L4级——高度自动化,在限定的道路和环境中可由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作。以后,我们还要搞一个井下乘车服务,像滴滴打车一样,矿工可以在App上叫车。”

随着应用场景的丰富化、复杂化,“5G﹢智慧煤矿”还有许多难题需要解决。“目前,智慧煤矿相关技术标准、管理标准还有待制订和修订,相关设备的技术规范和检测规范也有待明确,关键模组的价格还相对较高。”郎庆春坦言,“5G﹢智慧煤矿”是一个跨行业、富技术的系统创新,需要政产学研用全链条协同推进。

煤炭行业作为我国重要的能源基础行业,是我国国民经济的重要组成部分。国家发改委、国家能源局、工信部等八部委联合发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出,到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化;到2035年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。未来5年是我国煤矿智能化加快实现的5年,也是5G加速普及推广、加大对垂直行业赋能力度的机遇期,提升煤矿智能化水平,促进我国煤炭行业高质量发展,“5G﹢智慧煤矿”大有可为!

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