“我現(xiàn)在所在的是井下機電硐室，信號很好，設(shè)備運行一切正常。”5月27日，在山西新元礦井下534米的采煤面，潞安化工集團新元礦綜采隊技術(shù)員郗書博正通過防爆5G手機與調(diào)度中心的記者現(xiàn)場視頻連線。在他身旁，小小的巡檢機器人正靈活地進行著360度音視頻采集檢測、瓦斯、紅外熱成像等檢測工作；礦井上，記者所處的新元礦調(diào)度中心內(nèi)，工作人員正通過電腦實時監(jiān)測井下的情況，井下瓦斯?jié)舛?、溫濕度、采煤量等?shù)據(jù)在電子屏幕上一覽無余。
“安全生產(chǎn)是礦山行業(yè)的紅線。”一直以來，傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)面臨礦工作業(yè)艱苦危險、開采效率難以提升等問題，隨著5G等智能化技術(shù)與礦山產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，傳統(tǒng)礦井的作業(yè)方式被徹底顛覆——從“人工巡檢”到“動動鼠標”，從“親自下礦”到“遠程監(jiān)控”，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為礦工安全撐起“保護傘”，千年古老行業(yè)煥發(fā)智慧新生機。
智能化轉(zhuǎn)型升級勢在必行
作為人類世界使用的主要能源之一，煤炭被譽為“黑色金子”“工業(yè)食糧”。數(shù)據(jù)顯示，我國煤礦能源生產(chǎn)占總礦產(chǎn)的74%，能源消費占比達67%，每年開采量約為35億噸，且85%來自井下開采。
5月27日上午，《中國電子報》記者走進潞安化工集團新元公司煤礦調(diào)度中心。透過一塊大屏，記者看到新元礦井下的采掘工作場景——礦井下猶如一座微型的地下城市，里面的巷道錯綜復(fù)雜，一臺臺掘進機、采煤機、皮帶機、液壓支架等大量機械設(shè)備正井然有序地執(zhí)行著采掘、運輸、洗選以及生產(chǎn)輔助等日常作業(yè)。作業(yè)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)秸{(diào)度中心的控制屏上，井下的“風吹草動”，調(diào)度中心的工作人員都了如指掌。
潞安化工集團新元公司相關(guān)負責人喬鴻波告訴《中國電子報》記者，人工井下作業(yè)存在的問題顯而易見，一方面，煤礦采掘工作面地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，水、瓦斯、粉塵等自然災(zāi)害的潛在威脅普遍存在。新元礦實行“一個檢修班、兩個生產(chǎn)班”24小時“三班倒”制度，除8小時工作時間，工人每日上、下井還要額外耗費2小時，日常勞動強度極大。另一方面，對礦業(yè)企業(yè)來說，隨著人口紅利的消失以及人們對井下作業(yè)危險性的擔憂，越來越多的人不愿意從事井下工作，煤礦招工難、用工難的問題日益凸顯。
安全問題始終是煤礦生產(chǎn)的頭等大事，傳統(tǒng)礦山行業(yè)信息化、智能化升級勢在必行。然而，在礦井下部署設(shè)備并非易事。煤礦井下環(huán)境特殊，礦井下封閉性巷道多，鐵制設(shè)備眾多，對信號屏蔽嚴重。傳統(tǒng)有線傳輸信號雖然穩(wěn)定，但井下地形復(fù)雜，設(shè)備繁多，給布線造成了很大的困難；WIFI等無線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離短、穿透性差不穩(wěn)定。此外，和露天地面環(huán)境不同，井下作業(yè)設(shè)備移動性高，設(shè)備信息采集和視頻數(shù)據(jù)上傳需求突出，對上行速率要求高，4G帶寬小、時延高，無法滿足安全生產(chǎn)業(yè)務(wù)的通信需求。
“無人化、可視化”成礦井新模樣
據(jù)喬鴻波介紹，煤礦井下的日常作業(yè)過程會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)：包括空氣溫度和濕度、巷道壓力等環(huán)境數(shù)據(jù)，采煤和掘進工作面、運輸轉(zhuǎn)載點等視頻數(shù)據(jù)，井下重要崗位工作人員的通信對講數(shù)據(jù)，以及液壓支架和泵站遠程集中控制等控制類數(shù)據(jù)。
5G的大帶寬、低時延特性讓智能化掘進機、采煤機、巡檢機器人等設(shè)備的遠程操控成為可能。2020年4月，中國移動、華為公司在新元礦開通了國內(nèi)首個“超千兆上行”的煤礦5G專網(wǎng)，提供了3:1上下行時隙配比，上行峰值速率可達1100Mbps，下行速率300Mbps，時延小于20毫秒，單站的有效覆蓋半徑為300米。
如今，新元礦井下“一頭（掘進頭）一面（采煤面）一硐室（機電硐室）”的每一臺設(shè)備都可以做到“令行禁止”，身處操作室的操作員下達指令后，井下的設(shè)備可以立即同步做出反應(yīng)。設(shè)備上部署的4K攝像頭模擬駕駛員駕駛視角，同時在四周的環(huán)境中布置廣角攝像頭，拼接360°全景影像，然后將這些視頻影像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制室，讓操作員擁有“千里眼”。
喬鴻波告訴記者，采掘是井下安全風險最高的場景。智慧化升級之前，采煤工作是由一個個礦工來完成，采煤后，工作人員要走到煤層下檢查“落山”情況，采掘后任何一處煤層沒有坍塌，都會囤積巨量的瓦斯氣體，當空氣中瓦斯?jié)舛冗_到8%-15%時，煤礦極易發(fā)生爆炸。應(yīng)用礦山機器人后，把工作人員從現(xiàn)場“解放”出來，機器人的傳感器會實時采集空氣中的瓦斯含量、風速、水文數(shù)據(jù)，并根絕采掘情況判定是否繼續(xù)掘進，實現(xiàn)了采掘作業(yè)“少人、無人作業(yè)”的轉(zhuǎn)型。
插上了“智慧翅膀”，新元礦每個采煤面的綜采隊作業(yè)人員從原來的120人縮減至如今的70人，大大降低了作業(yè)人員危險發(fā)生率，生產(chǎn)流程也實現(xiàn)了透明化、智能化、高效化，降本增效近千萬元。
采礦行業(yè)成“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”行業(yè)標桿
5月27日，在采礦行業(yè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”現(xiàn)場工作會上，工業(yè)和信息化部發(fā)布了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”第一批重點行業(yè)和應(yīng)用場景，涉及五大重點行業(yè)，十大應(yīng)用場景。其中，這個千年古老行業(yè)——采礦行業(yè)，成為5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首批重點推廣的五大行業(yè)之一。
作為重要切入點，采礦業(yè)的5G數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級不是“錦上添花”，而是切實解決采礦企業(yè)發(fā)展痛點難點的“基本工具”和“剛需”，也是從根本上改變傳統(tǒng)礦業(yè)的開采、運營、管理模式的“法寶”。近年來，采礦行業(yè)需求增速放緩、環(huán)境制約趨緊、要素成本上升，亟待強化與新一代信息通信技術(shù)的融合創(chuàng)新，推動礦業(yè)提升產(chǎn)業(yè)層次、增強競爭優(yōu)勢、提高經(jīng)營水平，加快高質(zhì)量發(fā)展，推進行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
山西是產(chǎn)煤大省，曾“點亮”過全國一半的燈。工信部信息通信管理局局長趙志國在接受《中國電子報》記者采訪時指出，在采礦行業(yè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用推廣方面，山西省產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)良好、轉(zhuǎn)型需求迫切、示范效應(yīng)顯著。在“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”第一批行業(yè)和場景遴選的標準上，主要是基于代表性、應(yīng)用成效性和推廣潛力性三個發(fā)面的考量。
目前，山西省潞安化工集團新元煤礦、焦煤集團龐龐塔煤礦的“5G+智慧礦山”建設(shè)已經(jīng)為采礦行業(yè)的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用探索了實施路徑，樹立了可供行業(yè)復(fù)制推廣的標桿。在示范引領(lǐng)下，山西省包括鑫巖煤礦、鄉(xiāng)寧臺頭煤焦、麻家梁煤業(yè)等十余座煤礦正開展基于5G的智能礦井建設(shè)，已經(jīng)在內(nèi)蒙，山東，陜西等全國多個省市的礦山建成400多個智能化采掘面。未來幾年，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將從打造“樣板間”加速向出售“商品房”轉(zhuǎn)變。
記者從采礦行業(yè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”現(xiàn)場工作會上了解到，山西省將加大“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在采礦業(yè)的應(yīng)用范圍與規(guī)模，“由點到面”“由此及彼”，用二到三年的時間，將5G等新技術(shù)應(yīng)用推廣到1000個采掘面，并擴展到煤礦、金屬礦、非金屬礦等多類礦體。除山西以外，陜西、甘肅、河南、內(nèi)蒙古、山東等地也在積極推進“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”創(chuàng)新發(fā)展，加快探索利用“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”驅(qū)動采礦業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的新路徑。后續(xù)，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將從采礦行業(yè)、電子設(shè)備制造業(yè)、裝備制造業(yè)、鋼鐵行業(yè)、電力行業(yè)加速向港口、能源、交通等更多行業(yè)拓展，形成更大范圍、更深層次、更高水平的創(chuàng)新應(yīng)用。
