全面拥抱5G:神东煤炭集团打造数智化全球标杆

(计育青/文)30多年来,神东煤炭集团积极采用国内外先进技术和设备,打造了千万吨矿井群的“神东模式”,成为世界煤炭行业安全、高效、绿色、智能生产的典范。5G时代来临之后,神东煤炭集团又积极应用5G技术来推进自身的数字化、智能化转型,取得了巨大的成功。在近日举行的2022世界5G大会“5G与智慧矿山论坛”上,神东煤炭集团智能技术中心主任崔亚仲介绍了在5G应用上取得的最新成果。

煤矿智能化先锋

神东煤炭集团是国家能源集团的骨干煤炭企业,主要负责管理神府东胜煤田骨干矿井、山西保德煤矿以及配套项目的生产运营。目前神东拥有大型现代化安全高效矿井13个,总产能超过2亿吨,采掘机械化率100%,资源回采率80%以上,原煤生产效率最高达到150吨/工,直接工效最高达到1170吨/工,主要指标达到国内第一、世界领先水平。

截至2022年,神东煤炭集团有12矿13井通过了地方政府智能化验收,建成24个智能综采工作面、26个智能掘进工作面,井下固定岗位实现了无人值守,应用了五大类、153台机器人。在基础网络环节,神东煤炭集团建成了全球采矿行业规模最大的企业级5G专网,13个矿井全部实现5G技术应用,上湾矿区更是成功试点了“5G+电动车+无人驾驶”的综合应用。

在矿区作业面之外,神东煤炭集团还从2020年起开始建设生产运营协同调度系统,将企业的运营管理模式从“单一专业化分析”向“集团全面汇总预测”转变,推动企业管理和运营向着数字化、智能化方向演进。

全场景数智化

据崔亚仲介绍,神东煤炭集团引入5G技术的目标是实现井下所有场景的数智化升级,包括工业控制、数据接入上传、语音通信、监测监控、人员定位等。为此神东煤炭集团与中国电信、中国联通、华为和中兴通讯等合作,搭建了基于5G网络的“两网一云一底座五平台N应用”。整个系统由33台核心交换机、127台汇聚交换机、127台HUB、38台BBU、900台PRRU以及1300公里长的主干光缆构成,服务范围300平方公里,能够支持4万人工作。“目前井上下接入设备有30多万台,主干网络采用了100G技术,这是全世界最大的企业级5G专网。”崔亚仲说。

神东5G专网有六大优势。一是井上下一体化,而且横跨陕、蒙、晋三省,兼用中国电信、中国联通两大运营商的基础设施以及华为、中兴通讯两家厂商的系统设备。二是规模化部署应用了低功率、高压防爆、高可靠性的井下专网设备,为井下5G的规模部署探索了前进之路。三是首次在全矿井应用了100G承载网方案。四是在井下实现了稳定的超宽带上行。五是在空间狭小的作业面部署了5G漏缆天线,不但少干扰、免切换,实测还能够支持低于50ms时延的远程控制。六是首次将5G和UWB技术融合应用,为无人驾驶等场景提供了大带宽、低时延和精准的井下定位导航能力。

崔亚仲表示,神东煤炭集团的创新成果获得了8项国家专利、5项软件著作权,为井下5G复杂组网及高标准覆盖探索出了一条可行路径。

多种多样的5G+应用

在神东煤炭矿区,目前已经实现了智能综采、智能掘进、无人驾驶、机器人、智能矿灯、智能视频、顶板检测、无人机等5G+应用。

智能综采方面,神东矿区共有29个综采工作面,如今都实现了5G网络全覆盖,主要用于采煤机、巡检机器人等移动设备的远程监测和控制。神东矿区还建成了国内首套基于5G技术的连采机智能掘进系统,该系统利用惯性导航、激光引导、光学测距、5G网络传输技术和自动卷缆等技术,实现了连采机自主行走、自动截割、视频监控和远程干预控制。

神东矿区还构建了“人-车-巷(路)-云”协同控制的全矿井自动驾驶架构,测试了矿井上下衔接的5G+UWB无人驾驶系统,打造了“车辆无人驾驶+远程控制”的双冗余、高安全性无人驾驶平台。崔亚仲表示,神东煤矿集团下属的上湾矿从2021年9月开始试用无人驾驶技术,现有1台19人座车和1台5座指挥车具备无人驾驶功能,可在井口至综采工作面运行,最大速度每小时15公里,至今已累计安全行驶10万公里左右,预计3个月以后可以投入常态化运行。

神东矿区使用的智能机器人非常多,现有采煤机器人23台,掘进类机器人5种29台,运输类机器人3种6台,安全防控类机器人11种90台,救援类机器人1种5台。在工人随身使用的设备方面,神东矿区应用了基于智能穿戴理念的5G智能矿灯,具备移动语音等多种功能,为矿井内的工作协调、智能化调度做好了准备。

此外,还有用于设备状态、现场环境、人员行为识别的5G+智能视频应用,基于应力、移动传感器的5G+顶板检测应用,服务于矿区大范围巡查的5G+无人机应用等。神东煤炭集团还与华为合作开发了专门面向矿山行业的操作系统“矿鸿”,在5G行业应用创新领域取得了卓越的成绩。

经过几年的探索,崔亚仲认为部署大量先进的软硬件设备固然很重要,但更重要的是矿产行业自己要有进取精神和技术能力,让5G、云、大数据和智能化技术真正发挥出应有的价值,毕竟矿山的智慧化、数字化转型,最终还是要在一个个普通员工的手上落地。“智慧矿山的科技要素会随着时间不断变化,一些新的技术和应用也会在探索中不断涌现,这需要包括矿山企业、ICT厂商、运营商等在内的整个产业生态共同努力。” 崔亚仲说。

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