可靠性成制約5G技術(shù)， 在井下應(yīng)用關(guān)鍵
近年來，煤礦智能化建設(shè)屢獲政策支持。相關(guān)統(tǒng)計顯示，截至今年8月底，我國已建成智能化采掘工作面401個，且這一數(shù)據(jù)有望在今年底升至550個。
但煤礦智能化建設(shè)并非易事。在中國工程院院士王國法看來，煤礦智能化的基本過程雖與工業(yè)過程控制基本一樣，但煤礦地下空間的問題比地面更復(fù)雜，對通訊的要求極為嚴(yán)格，傳統(tǒng)4G+WiFi的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)難以滿足這種差異化需求。
“而5G網(wǎng)則可為智能化煤礦鋪就一個‘高速公路網(wǎng)’，加快煤礦開采數(shù)據(jù)可視化、開采過程透明化、開采設(shè)備智能化、開采現(xiàn)場少人化的進(jìn)程，進(jìn)一步提升我國煤礦本質(zhì)安全生產(chǎn)水平。”王國法表示。
然而，礦用5G技術(shù)并不是簡單地將地面技術(shù)移至井下。煤礦開采為常態(tài)化移動性地下作業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，地質(zhì)條件經(jīng)常變化，線纜極易斷裂、接觸不良，對井下通信系統(tǒng)及設(shè)備的可靠性要求極高，采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、運輸車輛等主要生產(chǎn)設(shè)備需要無線網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。因此，可靠性成為制約5G技術(shù)在井下應(yīng)用的關(guān)鍵。
此外，普通地面5G設(shè)備也不能直接用于煤礦井下。以5G基站為例，該設(shè)備發(fā)熱量極大，功率可達(dá)數(shù)百瓦，而礦用5G基站的功率必須在6瓦以下，且須按照防爆標(biāo)準(zhǔn)處理。
而現(xiàn)在，這些“卡脖子”問題或許不再是“攔路虎”。記者了解到，由山東能源集團(tuán)研發(fā)的全球首套礦用高可靠5G專網(wǎng)系統(tǒng)，包括了礦用5G核心網(wǎng)、5G基站、5G基站控制器、5G高可靠控制器、5G邊緣計算控制器、5G CPE、5G智能手機(jī)等，可廣泛適用于極端嚴(yán)苛的煤礦生產(chǎn)控制場景，目前已順利拿到國家礦用5G系統(tǒng)“安全標(biāo)志證”，并已在山東能源兗州煤業(yè)鮑店煤礦、東灘煤礦投用。
礦用5G時延縮短， 近200倍
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，為讓煤礦工人從井下復(fù)雜環(huán)境中解放出來，不少企業(yè)都上馬了智能化采煤設(shè)備。但此前受制于傳輸信號的低速率和不穩(wěn)定性，工作人員仍需在作業(yè)一線對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，不能真正實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。
那么，解決了“可靠性”難題的礦用5G技術(shù)又有何“過人之處”呢?
“4G網(wǎng)絡(luò)大約有3-4秒的延時。傳輸有延時，我在后方控制機(jī)器，信號到現(xiàn)場機(jī)器還會有一段時間。機(jī)器在延時過程中會有一定危險，如果延時較高，我們不敢嘗試無人操作。”山東能源兗州煤業(yè)鮑店煤礦綜掘二區(qū)區(qū)長許松告訴記者，現(xiàn)在使用礦用高可靠5G網(wǎng)后，延時已大幅降至20毫秒。
工欲善其事、必先利其器。借助這一5G系統(tǒng)，鮑店煤礦真正實現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控、“采煤不見煤”。“自動跟機(jī)率和記憶截割率達(dá)到了90%以上，以前綜放工作面生產(chǎn)人員每班需要14-16人，現(xiàn)在僅需7人，工效達(dá)到156噸/工。” 鮑店礦采煤副礦長徐長厚對記者表示，地上遠(yuǎn)程操控、高清視頻實時回傳、智能機(jī)器人無人巡檢等已在鮑店煤礦成為現(xiàn)實，采掘一線實現(xiàn)減員50%以上，產(chǎn)能提高了一倍以上，實現(xiàn)了國內(nèi)首個真正意義上的智能化綜放工作面常態(tài)化運行。
中國聯(lián)通首席技術(shù)官傅強(qiáng)表示，此前，山東聯(lián)通與山東能源集團(tuán)聯(lián)合成立了國內(nèi)首家“5G+智慧礦山”聯(lián)合實驗室，未來將共同推動礦用高可靠5G專網(wǎng)系統(tǒng)在行業(yè)全面落地實施。記者了解到，明年，山東能源集團(tuán)將把這一專網(wǎng)系統(tǒng)率先推廣至集團(tuán)內(nèi)10-30家煤礦，加速煤礦智能化建設(shè)。
煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)， 現(xiàn)雛形
事實上，近年來，山東能源集團(tuán)在煤礦智能化建設(shè)領(lǐng)域已走在全國前列。山東能源集團(tuán)董事長李希勇告訴記者，目前山東能源集團(tuán)已研發(fā)攻關(guān)“先進(jìn)電液控及傳感器、采煤機(jī)智能截割、工作面自動找直、5G高可靠應(yīng)用”等國內(nèi)領(lǐng)先的7大智能開采關(guān)鍵技術(shù)，建成80個智能采煤工作面、71個智能掘進(jìn)工作面、10個智能礦山示范點，36對礦井取消夜班采掘作業(yè)，累計減少井下作業(yè)人員9700余人。下一步，將以智能產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，打造5G+智能礦山解決方案，構(gòu)建貫穿創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。
“5G助力智慧礦山在建設(shè)中實現(xiàn)透明化、高清視頻與圖片處理、實時信號傳輸，與煤礦智能化建設(shè)高度契合，大力支撐了煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。”國際歐亞科學(xué)院院士鄧中亮介紹。
最新數(shù)據(jù)顯示，我國目前5G基站已超60萬座，終端連接數(shù)超1.5億。今年上半年，全國已累計開展5G創(chuàng)新應(yīng)用400多項。隨著產(chǎn)業(yè)配套的基本成熟和網(wǎng)絡(luò)成本的持續(xù)下降，5G正為我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動力。
“當(dāng)前5G技術(shù)在煤礦井下應(yīng)用還存在幾個難點：一是如何突破井下5G功率限制、加大覆蓋范圍;二是快速維護(hù)有待進(jìn)一步加強(qiáng);三是5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新較快，已有的5G系統(tǒng)要跟上這一快速迭代步伐;四是打破芯片壟斷任重道遠(yuǎn)。”山東能源集團(tuán)兗礦信息化中心總工程師劉坤表示。
對于如何進(jìn)一步推進(jìn)5G技術(shù)與煤礦深度融合，王國法認(rèn)為，需在構(gòu)建好傳輸平臺的基礎(chǔ)上,更加注重平臺與應(yīng)用場景和先進(jìn)技術(shù)的融合,解決一直困擾煤礦智能化開采的泛在感知、實時可靠傳輸、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、快速智能決策、混合現(xiàn)實遠(yuǎn)程操作等難題。
