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　　◆無論是傳感層、傳輸層、控制層還是后端的應(yīng)用開發(fā)層，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足煤礦智能化的要求，需要從系統(tǒng)工程的角度，利用5G技術(shù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)、創(chuàng)新應(yīng)用場景和新業(yè)務(wù)模式

　　◆建成5G網(wǎng)絡(luò)不等于完成了5G建設(shè)，應(yīng)用場景的規(guī)劃和開發(fā)才是重頭戲，而基于5G支撐的AI、云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等恰恰是5G有用和應(yīng)用賦能的具體體現(xiàn)

　　◆有條件的煤礦，特別是新建煤礦，要積極推進 5G 應(yīng)用；其他煤礦要因地制宜，分類、分級發(fā)展，在5G應(yīng)用過程中，要盡可能把工作做得踏實，力戒浮躁、濫造概念、形式主義

　　在智能化發(fā)展大步向前的趨勢下，煤礦正在積極擁抱5G技術(shù)。

　　6月5日，地處呂梁山深處的山西焦煤集團霍州煤電呂臨能化龐龐塔煤礦覆蓋100多公里巷道的煤礦井下商用5G專網(wǎng)基本建成；5月初，陽煤集團宣布新元公司建成全國首個5G煤礦專網(wǎng)……煤炭大省山西正在推進5G和煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用。

　　不止山西。6月18日，山東省第一個煤礦井下5G基站在山東能源臨礦集團菏澤煤電公司郭屯煤礦開通。

　　今年初，陜煤集團陜北礦業(yè)張家峁公司成功布置首批5G基站并進行應(yīng)用組網(wǎng)，實現(xiàn)了礦區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

　　去年年底，安徽皖北煤電集團控股的內(nèi)蒙古智能公司麻地梁煤礦開通井下首個5G基站……智慧礦山建設(shè)不斷躍上新臺階。

　　5G商用牌照發(fā)放一年剛過。在5G手機日漸“親”民的同時，煤礦5G技術(shù)應(yīng)用也漸行漸近，5G技術(shù)開始為煤礦智能化發(fā)展賦能。

　　5G技術(shù)契合煤礦智能化發(fā)展需求

　　無論是傳感層、傳輸層、控制層還是后端的應(yīng)用開發(fā)層，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足煤礦智能化的要求，需要從系統(tǒng)工程的角度，利用5G技術(shù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)、創(chuàng)新應(yīng)用場景和新業(yè)務(wù)模式

　　“5G在煤礦的應(yīng)用與5G的商業(yè)化應(yīng)用基本上是同時起步的，但目前還處于應(yīng)用的第一步。”中國煤炭科工集團首席科學家、中國工程院院士王國法接受《中國煤炭報》記者采訪時說。

　　5G，第五代移動通信技術(shù)，是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，也是繼4G、3G和2G系統(tǒng)之后的延伸。其特點是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。

　　在王國法看來，5G技術(shù)所有的工業(yè)化控制跟煤礦的智能化控制基本上是一致的。

　　“5G技術(shù)最顯著的大帶寬、低時延、廣連接的三大特點，正好契合了煤礦智能化發(fā)展需要更廣泛數(shù)據(jù)接入、更大數(shù)據(jù)傳輸帶寬和更低延時控制的支撐，為打通煤礦智能化開采上下行傳輸?shù)母咚偻ǖ赖於�了基礎(chǔ)。”王國法說。

　　關(guān)于大帶寬。建設(shè)智能化煤礦的核心是數(shù)字。智能化的本質(zhì)是把所有的物理化現(xiàn)象都數(shù)字化，這就需要上下傳輸大量的數(shù)據(jù)，需要大帶寬做支撐。

　　通常情況下，一座煤礦井下會有300路語音通信、500路視頻監(jiān)控通信、1000臺設(shè)備控制、50000點傳感器通信等業(yè)務(wù)需求。每路通信占用的帶寬分別為64K、8192K、1K、1K，總帶寬需求約為4200M。而目前，煤礦企業(yè)普遍采用千兆工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)建設(shè)井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)，井下工業(yè)生產(chǎn)過程需要的帶寬遠遠超過其承載能力。

　　為了解決傳輸帶寬的問題，煤礦企業(yè)普遍采用重復建設(shè)多個工業(yè)環(huán)網(wǎng)的辦法，但這將導致井下網(wǎng)絡(luò)呈“蜘蛛網(wǎng)”，不僅建設(shè)成本巨大、維護困難，而且網(wǎng)絡(luò)可靠性差。

　　關(guān)于時延，也很好理解。就像人們通常從電視上看到的視頻連線采訪那樣，這邊說完，那邊還要等一下才能接收到信號、做出反應(yīng)。這就存在一個時延的問題。

　　“有些領(lǐng)域，時延高一些影響不大，但真正的煤礦智能化、無人化開采或安全生產(chǎn)，沒有實時控制和低時延做支撐，是實現(xiàn)不了的。”王國法說。

　　實際上，煤礦智能化建設(shè)的好多方面都卡在通信上。以工作面無人化開采為例。工作面無人開采時，需要煤礦工人在地面操作井下設(shè)備。這時，井下機器的運行軌跡需要精準的定位、實時的數(shù)據(jù)傳輸，還有大量的設(shè)備連接，如果出現(xiàn)延時，會造成一連串的影響。“5G技術(shù)帶寬夠，時延低、連接廣，恰好滿足這些要求，為井下無線通信提供了技術(shù)性支撐。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會信息化分會秘書長王丹識說。

　　在陽煤集團黨委書記、董事長翟紅看來，煤礦井下地理條件復雜多變，在支護強度大、信號衰減快等特殊環(huán)境下，推廣無線通信意義重大，“5G技術(shù)在煤礦是剛需，是安全生產(chǎn)的堅強保障”。

　　中國煤炭科工集團開采研究院有限公司副研究員趙國瑞表示，無論是傳感層、傳輸層、控制層還是后端的應(yīng)用開發(fā)層，發(fā)展煤礦智能化都須對傳統(tǒng)煤礦業(yè)務(wù)場景進行重塑，而煤礦智能化應(yīng)用和系統(tǒng)融合等對承載的網(wǎng)絡(luò)也提出了新要求和新標準。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足煤礦智能化的要求，需要從系統(tǒng)工程的角度，利用5G技術(shù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)、創(chuàng)新應(yīng)用場景和新業(yè)務(wù)模式。

　　“光速”入井各方有熱情有行動

　　20余家大型煤炭集團、煤炭高等院校已開展了5G技術(shù)相關(guān)合作、研究和項目推進工作；盡管井下特殊的環(huán)境給5G技術(shù)在煤礦落地帶來諸多困難，但其推進速度已經(jīng)跑在很多行業(yè)的前面

　　在國家新基建戰(zhàn)略和八部委《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》的導引下，煤礦企業(yè)、三大運行商和華為公司等信息龍頭企業(yè)對于5G技術(shù)在煤礦的應(yīng)用都有很高的熱情。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計，目前，20余家大型煤炭集團、煤炭高等院校已開展了5G技術(shù)相關(guān)合作、研究和項目推進工作。

　　在成立實驗室和聯(lián)盟等方面，山東兗礦集團、山東聯(lián)通、中興通訊合作成立了5G+智慧礦業(yè)聯(lián)合實驗室。中國煤炭科工集團、中國礦業(yè)大學（北京）與中國聯(lián)通組建了地下空間5G技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用聯(lián)合實驗室。神華信息公司、航天重型工程裝備公司等發(fā)起成立5G+車聯(lián)網(wǎng)+智能裝備聯(lián)合創(chuàng)新實驗室。山西陽煤集團、中國移動、華為公司作為核心合作團隊成立了5G通信煤炭產(chǎn)業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新聯(lián)盟。中國移動聯(lián)合清華大學、中國礦業(yè)大學（北京）、陽煤集團、中國煤炭科工集團、華為公司等70多家單位成立了5G智慧礦山聯(lián)盟。

　　在推進項目落地方面，煤炭行業(yè)首批基于5G技術(shù)實現(xiàn)駕駛無盲區(qū)的大型礦車在內(nèi)蒙古扎哈淖爾露天煤礦投入運行。陜煤集團蒲白建莊礦業(yè)建成5G基站。內(nèi)蒙古移動聯(lián)合華為公司在內(nèi)蒙古麻地梁煤礦成功部署井下5G基站并組網(wǎng)應(yīng)用。河南能源焦煤公司與中國移動河南公司簽訂5G合作協(xié)議，共投入14個5G基站，可實現(xiàn)60臺無人車的無人駕駛，13臺挖機、10臺鉆機的5G遠程控制等應(yīng)用。

　　在推進試點方面，山西焦煤集團建設(shè)了柳灣選煤廠5G+智慧工廠建設(shè)。國家能源集團以上灣煤礦為試點，研究采用5G移動通信與精確定位、語音擴播等系統(tǒng)的集成分站設(shè)備，實現(xiàn)對上灣煤礦井下大帶寬、高可靠、低時延的5G信號全覆蓋。

　　盡管井下特殊的環(huán)境給5G技術(shù)在煤礦落地帶來諸多困難，但其推進速度已經(jīng)跑在很多行業(yè)的前面。

　　以建成的煤礦井下商用5G專網(wǎng)為例。2019年9月，中國聯(lián)通、龐龐塔煤礦、富華宇祺公司三方簽訂煤礦井下5G戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同進行井下5G設(shè)備改造。

　　2019年12月，龐龐塔煤礦進行5G井下測試，獲得第一手實測數(shù)據(jù)。

　　今年3月26日，聯(lián)通（山西）產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司成功中標龐龐塔煤礦井下5G專網(wǎng)項目。

　　4月15日，雙方正式簽署全國第一個5G井下商用合同，開始在龐龐塔煤礦實施5G工程。

　　6月5日，龐龐塔煤礦井下5G專網(wǎng)基本建成。

　　6月中旬，新華社在陽煤集團新元公司井下534米深處，帶來了全球首場井下5G高清直播。而這震撼世人的一幕，僅發(fā)生在陽煤集團、中國移動、華為公司成立5G通信煤炭產(chǎn)業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新聯(lián)盟的10個月之后。

　　“陽煤集團強力推進5G+智能化煤礦建設(shè)，在較短時間內(nèi)初步建設(shè)了煤礦5G網(wǎng)絡(luò)，打造了5G+智能化煤礦的雛形，為全國提供了煤礦5G建設(shè)的示范。5G+智能化煤礦建設(shè)雖然只是邁出了第一步，但這個第一步意義重大，使我們看準了方向、瞄準了目標、堅定了信心。”王國法說。

　　作為地下空間5G技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用聯(lián)合實驗室的負責人之一，王國法表示，中國煤炭科工集團和中國聯(lián)通已在多個煤礦開展了井下組網(wǎng)測試和通信測試，和中國礦業(yè)大學（北京）共同研究了5G基站等的測試技術(shù)和測試方法，與應(yīng)急管理部、安標辦等多次討論，推動5G技術(shù)在煤礦應(yīng)用標準體系的建立和5G安全管理辦法的盡快出臺。

　　據(jù)了解，中國移動的“5G+計劃”就是要利用5G的超大帶寬、超低時延、海量連接實現(xiàn)萬物互聯(lián)，從而賦能各行各業(yè)。目前，中國移動已經(jīng)建設(shè)超過30萬個5G基站，覆蓋了全國300個以上城市。

　　中國聯(lián)通正在以龐龐塔5G智能礦井為標桿，推廣“5G＋智能礦山”，助力煤炭開采生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化與變革。他們還與同煤集團、中煤集團、晉煤集團、陜煤集團等國內(nèi)重點煤炭生產(chǎn)企業(yè)進行5G技術(shù)交流，簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議。中國聯(lián)通人士透露，未來希望至少為全國1/3以上的礦井提供服務(wù)，助力煤礦智能化升級。

　　諸多難題待解煤礦要因地制宜

　　5G技術(shù)從研發(fā)之初就不僅僅是建設(shè)一張網(wǎng)而已，其核心要義在于對新一代信息技術(shù)的強有力支撐或者賦能，應(yīng)用場景的規(guī)劃和開發(fā)才是重頭戲

　　據(jù)介紹，目前5G技術(shù)在煤礦應(yīng)用過程中已經(jīng)解決了一個比較突出的問題——上行帶寬窄。

　　通常民用5G中上行帶寬是比較窄的，下行帶寬寬，也就是說用戶需要下載的數(shù)據(jù)比較多。而煤礦或者說所有的工業(yè)控制，需要上行帶寬寬，也就是說，要傳上來的東西多，下達的命令少。許多通信專家認為，5G在煤礦不適用的理由也主要是因為這個。目前，上行帶寬的峰值已經(jīng)達到1100兆，而4G上行帶寬的峰值是150兆。

　　實際上，井下復雜的環(huán)境與普通地面有很多不同。在所有的工業(yè)應(yīng)用中，煤礦是最復雜的。煤礦推行5G技術(shù)，還有很多難題需要解決。

　　王國法認為，一是適應(yīng)井下條件的5G設(shè)備研發(fā)和安標認證標準問題。因缺乏相關(guān)檢驗標準，目前5G設(shè)備都只能按一般電氣數(shù)字設(shè)備取證，而無5G系統(tǒng)安標證。二是場景設(shè)計和落地問題。5G技術(shù)條件下場景驅(qū)動特征明顯，從提出場景到應(yīng)用落地涉及技術(shù)研發(fā)、供應(yīng)鏈改造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智能終端和應(yīng)用研發(fā)以及商業(yè)化運營等系列環(huán)節(jié)，是一個產(chǎn)業(yè)生態(tài)，不是單純的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)問題。三是商業(yè)模式問題。目前的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運行必須依賴電信運營商的核心網(wǎng)，如何設(shè)計合理的商業(yè)模式將直接影響煤礦企業(yè)的使用意愿和雙方的商業(yè)利益。四是思維模式的改變。5G技術(shù)為一些新技術(shù)的應(yīng)用提供了可能，傳統(tǒng)的技術(shù)模式可能因此被打破，要積極探索新業(yè)態(tài)、新模式和新方法。

　　王丹識表示，5G在煤礦井下部署存在技術(shù)難題，如5G信號覆蓋受巷道斷面、巷道起伏度、巷道墻壁光滑度、天線吊掛位置、巷道煤塵等因素影響較明顯；5G在煤礦應(yīng)用還屬于試點和實驗性階段，部署5G組網(wǎng)試點成本高、耗電大；各大企業(yè)存在對5G應(yīng)用實質(zhì)概念不清等問題。5G真正能應(yīng)用到煤礦核心應(yīng)用場景，發(fā)揮其真正優(yōu)勢，還有很長的路要走。

　　“5G本身是一項通信技術(shù)。但5G概念已經(jīng)遠遠超過了5G通信技術(shù)本身，實際上要推進的是5G+。”王國法說，“必須把5G跟大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈，還有云計算、邊緣技術(shù)、切片技術(shù)等融合到一起，這就不僅僅涉及運營上的事情了。”

　　煤礦5G建設(shè)實際上是在建一條高質(zhì)量的高速公路，路修好了，有沒有車跑，是一個問題。從技術(shù)發(fā)展的角度看，5G技術(shù)從研發(fā)之初就不僅僅是建設(shè)一張網(wǎng)而已，其核心要義在于對新一代信息技術(shù)的強有力支撐或者賦能。因此，建成5G網(wǎng)絡(luò)不等于完成了5G建設(shè)，應(yīng)用場景的規(guī)劃和開發(fā)才是重頭戲，而基于5G支撐的AI、云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等恰恰是5G有用和應(yīng)用賦能的具體體現(xiàn)。

　　“對于煤礦智能化來說，5G技術(shù)是來賦能的。高速公路修好了還要建服務(wù)區(qū)，要有車輛、監(jiān)控設(shè)備等，需要5G各種應(yīng)用場景的技術(shù)，后面要開發(fā)的工作還有很多。”王國法說。

　　他同時指出，5G在煤炭行業(yè)應(yīng)用尚處于初級階段，在總的發(fā)展方向上是毋庸置疑的，煤礦企業(yè)要對其有正確和清醒的認識。對煤礦智能化來說，5G是很重要的支撐，有條件的煤礦，特別是新建煤礦要積極推進5G應(yīng)用。跟煤礦智能化一樣，推進煤礦5G應(yīng)用要因地制宜，分類、分級地發(fā)展。在5G應(yīng)用過程中，要盡可能把工作做得扎實，力戒浮躁、濫造概念、形式主義，才能收到實效。

　　王丹識建議，應(yīng)加大對工業(yè)行業(yè)5G技術(shù)標準、解決方案等研發(fā)支持，鼓勵各行業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)，盡快突破核心關(guān)鍵技術(shù)。“現(xiàn)階段從技術(shù)、成本、安全等各角度看，應(yīng)以鼓勵先進企業(yè)和煤礦試點為主，對示范項目給予一定的政策扶持和資金支持，但要避免一哄而上、大范圍低水平建設(shè)問題發(fā)生。”他說，“同時，要充分發(fā)揮行業(yè)組織作用，鼓勵各行業(yè)成立5G相關(guān)聯(lián)盟組織，推動技術(shù)研發(fā)、標準制定等工作，使各行業(yè)找準5G發(fā)展和應(yīng)用方向。