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全球首个5G-A曹家滩智能矿山“5G+工业互联网大会年度标杆范例”

11月20日由陕煤智引科技、陕煤曹家滩矿业、中国电信、华为、鼎桥通信,多方共同联合打造的全球首个5G-A (即5.5G)曹家滩智能矿山项目,成功荣获2023中国5G+工业互联网大会“年度标杆示范案例”。

在过去几年,5G已经在全球赋能超过1000座矿山,同时在智能矿山建设推进中也面临新的挑战,通过全面引入5G-A关键技术,解决行业痛点加速智能化进程。经多方努力以及持续攻关,11月初在全球首次成功将“本安低频大上行、通感一体、RedCap”等5G-A 的关键技术落地陕煤曹家湾煤矿,打造降本增效、本质安全、绿色节能行业新标杆,引领全球5G-A 智能矿山建设。

荣获5G+工业互联网大会年度标杆范例 ▾

超大型矿山智能化的三大门槛

陕煤集团曹家滩煤矿是我国最大的井工煤矿之一,核定产能高达2500万吨/年,拥有全球首个10米采高的智能综合采煤工作面。建设智能矿山,实现少人无人一直是其目标。

智能化过程中,曹家滩不得不面对协议不统一、数据孤岛突出、烟囱系统林立、井下数量繁多的设备孤立存在、无法实时互联互通等困境。

曹家滩迫切需要一张强大的5G网络,助其井下海量的终端快速接入,让数据能够自由流动、并汇入数据湖中,最终得以发挥价值。

对于曹家滩这种超大型矿山来说,5G井下专网建设不得不克服跨过三道门槛:

第一 是覆盖能力的门槛,井下环境狭长,不利于信号覆盖,而且采煤工作面频繁变动搬家,不允许多建基站。同时,防爆标准要求基站的发射阈功率不能超过6瓦,远低于地面上的基站发射功率,覆盖能力受到了进一步限制;

第二 是网络容量的门槛,传统低频网络频率资源有限,难以实现上行高容量传输,无法满足井下大量摄像头回传。就像一条不限速的高速公路,却只有一条车道;

第三 是终端成本门槛,传统5G模组的成本较高,导致设备接入率不高,就像“路修好了,却没有车跑”。

华为5G-A智能矿山应运而生

面对上述挑战,陕煤智引科技决定联合中国电信、华为、鼎桥通信等多家领先的ICT企业,率先把5G-A技术在曹家滩煤矿中开展先试先行,也是全球煤矿行业首例。这种“敢为天下先”的决心,其背后离不开华为在5G-A上的研发投入与技术创新,以及曹家滩煤矿在智能矿山建设的实践经验积累。

▸ 针对曹家滩煤矿的覆盖门槛,华为研发出5G-A低频本安基站(RRU),不需要放在其他防爆箱中,自身具备了防水防火防爆的能力,可全天候使用,瓦斯超标无需断电,可以提供更为稳定可靠的通讯保障。率先采用了先进的介质滤波器和硬件一体化等工艺,在小功率和小尺寸条件下,实现了更大的覆盖范围。同时,华为提出采用低频信号以应对信号的衰减,2个本安基站就能覆盖长约300米的综采工作面。

▸ 针对网络容量的门槛,华为利用端网协同技术,实现低频大上行SUL组网,不仅解决了覆盖问题,而且充分满足了井下大上行带宽的需求,上行速率超过500Mbps。

▸ 针对终端成本门槛,华为首次在矿山中引入5G–A中的RedCap技术,保证性能与覆盖能力满足井下需求的同时,降低了功耗、优化了成本,让设备接入率得到大幅提升。

简而言之,“高速”修好了,车大量跑起来了,而且大家都跑得够快。

曹家滩煤矿的五大5G-A应用

成熟的技术与丰富的应用是5G-A得以赋能矿山的前提。从顶层设计来看,曹家滩项目 通过1张5G-A网络,1个云平台,1个综合管控平台,打通116个子系统 。从应用层面来看,曹家滩煤矿已经基于5G-A,实现了智能主煤流运输、智能开采、智能辅助运输、智能掘进、智能供电与供排水等五大领域的应用。

比如,在智能主煤流运输方面,在5G-A的支撑之下,曹家滩煤矿的主煤流系统融合煤流计量,AI智能识别预警,巡检机器人等技术,实现了从工作面到上仓皮带的顺煤流一键启动,智能调速,多机协同联动和远程集控,原煤流系统启动时间由30分钟以上减少到10分钟以下。

再如,在智能开采方面,曹家滩煤矿利用5G-A 大上行、远覆盖、低延时等优势实现了采煤机自动割煤,支架自动跟机拉架,跟机视频自动切换,井上井下一键启停等,如今智能割煤常态化运行。

中国电信陕西公司党委书记、总经理上官亚非 表示:本次我们榆林分公司与合作伙伴合力打造的全球首个曹家滩5G-A智能矿山标杆项目,在技术应用等多领域实现了新的突破。接下来,我们将与生态合作伙伴一道,做好经验的提炼总结、技术的迭代创新、标杆的复制推广,把5G-A智能矿山解决方案推向全国,引领新一轮矿山行业智能化发展。

陕煤集团曹家滩矿业公司党委书记、董事长雷亚军 表示:我们始终坚持创新发展理念,依托生产模式“智能化、实时化、少人化、无人化”的深刻变革,持续推进智慧矿山进程。

陕煤智引科技公司董事长冯炫 表示:陕煤智引科技作为一个“年轻”公司,依托陕煤集团资源平台优势,坚持科技赋能,持续大力投入,已经攻克了多项关键核心技术,实现行业领域科技创新的引领。此次通过5G-A关键技术赋能,在陕煤曹家滩特大煤矿打造,树立“易部署、高安全、多应用”的全球5G智慧矿山新标杆,积极推进陕煤 “5G工业智能化”部署。

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