5G技术赋能阳煤煤矿智能化

在500多米深的井下机电硐室，一个小小的巡检机器人正沿着轨道自主行走。它虽然个头不大，本领却不小，不仅能进行360度视频监测、音频采集、红外热成像，还能精准记录设备故障发生的时间、地点以及类型。从远程监测到远程监控，井下机电硐室的作业方式被彻底颠覆，新元公司真正实现了无人值守、无人巡检。

阳煤集团新元公司总调度室

5G技术为什么要下井?

从通信行业来看，5G技术正式投入商用以来，譬如云游戏、云AR/VR、个人视频直播等业务风生水起，让消费者耳目一新。但是，在业内人士看来，消费端的业务提升仅仅是4G技术服务的自然演进。5G技术的巨大价值要得到充分发挥，关键在于工业互联网。

从煤炭行业来看，我国现有煤矿5300多处，分布区域广泛，开采地质条件复杂多变，煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。

工作人员调试井下机电硐室巡检机器人

中国煤炭工业协会副会长刘峰表示，大容量快速通信一直是智慧矿山发展的主要技术瓶颈。5G技术具有超高速率、超低时延、超大连接的特点，能够为煤矿物联网的实现提供有效解决方案。

5G技术下井克服了哪些困难?

2019年9月5日，阳煤集团、中国移动、华为公司成立5G通信煤炭产业应用创新联盟;2019年9月21日至10月1日，各方多次深入研讨后，确定新元公司为5G技术矿井试点。

在中国矿业大学(北京)原副校长、教授孙继平看来，5G技术下井，首先要解决防爆问题。针对此问题，创新联盟对5G基站进行了特殊防爆改造，成功研发出首款矿用5G基站。

技术人员讲解5G基站设备

“另外，井下环境狭小，要求我们把基站做得尽量小型化，功能要尽量强大。”华为公司全球5G市场部部长赵志鹏介绍。

在精准授时上，地面上的5G基站由卫星定位系统进行精准的同步授时。如果时间不能同步，设备之间数据传输就会产生误差。

“井下500多米显然无法接收卫星信号。为此，我们专门研发了井下5G基站网络同步授时技术，精度为100纳秒以下，也就是亿分之一秒。”中国移动山西分公司能源行业5G技术总监吕乐说。

5G技术应用在生活中，更多的是下行需求。对于矿井而言，则是监测数据上传量大、指令下传量小。为此，创新联盟将传统大下载的上/下行2:8时隙比研发调整为大上传3:1时隙比，单个基站上行峰值速率达到1100Mbps(兆比特每秒)以上，下行峰值速率达到300Mbps以上，满足了工业上传下控需求。

此外，创新联盟研发了大功率分体式矿用5G BOOK基站和矿用大增益天馈，确保只要通过两个5G基站，就可以为煤矿一个最复杂的综采工作面提供完整、全面、有效的5G网络服务。

5G技术下井现在能做什么?

“现在我正在小列车集控室，进风巷工作面正常。”5月27日，新元公司跟班队长郗书博在地下534米，“搭乘”5G网络与井上总调度室进行视频通话。

5G网络因其显著的性能优势，革新着传统井下作业模式。

井上看清井下——和4G网络小于20Mbps的上行带宽相比，新元公司5G专网具有超千兆上行带宽，使单站拥有同时传送50路以上4K高清画面的能力，结合视频智能AI分析技术，让技术人员“身临其境”。

井上控制井下——相较于4G网络、WIFI网络大于50ms的时延，5G网络小于20ms的低时延、快切换和抗干扰、高可靠的能力，使远程控制成为现实。

末端设备轻松“剪辫子”——借助5G网络，职工可以轻松“剪”掉井下工业环网末端的设备通信线缆，同时方便移动设备。

井下万物互联、多网归一、统一运算——5G网络海量连接和大带宽的特性，使井下每个系统一张网、信息互相隔离的情况成为过去。

阳煤集团党委书记、董事长翟红介绍，近年来，新元公司井下系统已减少操作人员321人。

5G技术未来还需要做什么?

6月9日，阳煤集团与中国煤炭工业协会签署了5G+工业互联网与智能化矿山建设企业技术标准框架协议，借助阳煤集团示范项目的原创和先发优势，共同研究制定煤矿5G总体网络框架、工业互联网应用平台及相关技术要求标准。

结合应用场景对5G网络进行设计优化，深入推进各链条的“剪、看、控”能力，同样是工作重点。

中国移动上海产业研究院副总经理陈豫蓉告诉记者，下一步，要提升5G网络能力，开发通用5G网络物联网模组，实现现有设备“即插即用”;通过不断升级VR高清视频、热成像、激光扫描、智能AI识别等技术，实现暗环境画面可见。

5G技术下井将推动煤炭产业链的巨大变革。但5G技术工业应用研发投入大，涉及领域广，需要政府、行业、企业通力合作，成立更广泛的技术应用联盟，互有重点，互通有无，互相借鉴，扩大5G+智能煤矿产业生态圈。

“5G技术倒逼我们转变思路，推动基于5G技术的设计理念变革，加强基于5G传输技术的煤矿设备及其智能控制系统的研发。”翟红说。