通信世界網(wǎng)消息（CWW）我國(guó)礦業(yè)年產(chǎn)值超過(guò)6萬(wàn)億元人民幣，占全國(guó)GDP比重超過(guò)7%，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中有著“壓艙石”作用。國(guó)家高度重視礦山行業(yè)的智能化發(fā)展，出臺(tái)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》等多項(xiàng)政策，推動(dòng)礦山行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。2022年，預(yù)計(jì)礦山智能化總體投資規(guī)模達(dá)千億元人民幣以上，能夠帶來(lái)長(zhǎng)期穩(wěn)定收益，5G智慧礦山正成為領(lǐng)軍企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的“新賽道”、戰(zhàn)略布局的新方向、垂直行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。

礦山分為露天礦山和井下礦山兩種，智能露天礦山“無(wú)人化”“少人化”是發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)推廣無(wú)人礦卡作業(yè)、礦用機(jī)械遠(yuǎn)程控制兩大場(chǎng)景，打造本質(zhì)安全型礦山；智能井下礦山推進(jìn)5G基站本安隔爆認(rèn)證，重點(diǎn)拓展5G井下融合組網(wǎng)、高清視頻監(jiān)控、無(wú)人化采掘三大類場(chǎng)景，提升井下作業(yè)安全水平。

智慧礦山5G應(yīng)用分析

如表1所示，5G智慧礦山體現(xiàn)在遠(yuǎn)程設(shè)備操控（5G+礦用機(jī)械遠(yuǎn)程控制、5G+無(wú)人礦卡作業(yè)）、目標(biāo)與環(huán)境識(shí)別（5G+高清視頻監(jiān)控）、大數(shù)據(jù)采集、5G+井下融合組網(wǎng)等應(yīng)用，這些都是助力企業(yè)降本增效的典型應(yīng)用場(chǎng)景。

表1 5G智慧礦山典型應(yīng)用場(chǎng)景分析

5G網(wǎng)絡(luò)的接入不僅意味著“速度變快”，更體現(xiàn)了信息交互、萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代變革。同時(shí)，5G應(yīng)用對(duì)解決礦山安全生產(chǎn)和降本增效的核心訴求將產(chǎn)生巨大的影響。

5G技術(shù)引領(lǐng)智慧礦山數(shù)字化轉(zhuǎn)型

礦山發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)礦山（控制電氣化、裝備機(jī)械化、人工決策執(zhí)行等）、自動(dòng)化礦山（機(jī)電一體化、儀器/儀表自動(dòng)化、IT應(yīng)用等）、智慧礦山（裝備智能化、控制協(xié)同化、決策在線化）3個(gè)階段。

智慧礦山的發(fā)展趨勢(shì)必然是“機(jī)械化換人，自動(dòng)化減人”。5G增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）、低時(shí)延高可靠（uRLLC）、海量機(jī)器類通信（mMTC）三大特性可有效解決有線技術(shù)移動(dòng)性差、組網(wǎng)不靈活、井下環(huán)境鋪設(shè)困難等問(wèn)題，突破現(xiàn)有無(wú)線技術(shù)在可靠性、連接密度、傳輸能力等方面的局限，圍繞無(wú)人采掘、礦卡無(wú)人駕駛等場(chǎng)景推進(jìn)“5G+安全生產(chǎn)”落地。

5G 700M+2.6GHz打造礦山新型基礎(chǔ)設(shè)施

5G 700M+2.6GHZ端到端融合專網(wǎng)方案為礦山提供高可靠通信，能夠滿足復(fù)雜工況環(huán)境中對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時(shí)延、泛在化的需求。輕量化5G行業(yè)核心網(wǎng)占地小、功耗低、高度集成、一體化運(yùn)維，且整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、傳輸抖動(dòng)性及穩(wěn)定性完全優(yōu)于傳統(tǒng)5G單頻組網(wǎng)，為5G高清視頻通話、礦井采掘、機(jī)電、運(yùn)輸、“一通三防”等裝備提供支撐和保障，實(shí)現(xiàn)低成本5G網(wǎng)絡(luò)在井下重點(diǎn)生產(chǎn)場(chǎng)景的覆蓋，為礦井裝備智能化應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5G+行業(yè)應(yīng)用提升企業(yè)生產(chǎn)力

5G網(wǎng)絡(luò)允許大量無(wú)線設(shè)備組網(wǎng)通信，降低布線復(fù)雜度和難度，極大節(jié)約了井下設(shè)施空間；端到端（D2D）通信技術(shù)作為一種冗余通信技術(shù)，在5G技術(shù)條件下支持自組織網(wǎng)絡(luò)及多跳技術(shù)，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡且暢通，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性；5G技術(shù)可以顯著減少鏈路傳輸?shù)哪芰繐p耗，為智慧礦山的綠色通信提供技術(shù)基礎(chǔ)；5G技術(shù)的低時(shí)延、高可靠性能提高智慧礦山的安全性與效率。5G整體解決方案在智慧礦山的全面應(yīng)用，極大程度提升了設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)的安全性，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)整體運(yùn)行情況，顯著提升維護(hù)效率，融合組網(wǎng)可降低礦山5G組網(wǎng)建設(shè)成本40%以上。

5G+行業(yè)應(yīng)用解決方案

產(chǎn)研生態(tài)面向礦山行業(yè)提供了“1+1+4”整體解決方案，包括1張5G專網(wǎng)、1個(gè)礦山行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、4個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

1張5G專網(wǎng)

礦山網(wǎng)絡(luò)具備典型的生產(chǎn)區(qū)域封閉特點(diǎn)，對(duì)安全和性能有較高要求。針對(duì)5G+井下融合組網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性、上行速率要求高的場(chǎng)景，采用5G獨(dú)立組網(wǎng)模式，提供專網(wǎng)專用、專屬上行及定制化專網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和集成能力，以無(wú)線資源專用打造差異化能力。

1個(gè)礦山行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

礦山行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可接入礦山設(shè)備，并集成礦山各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)、合作伙伴創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)有效整合、集中管控、及時(shí)處理，保障礦山各生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景

一是5G+井下融合組網(wǎng)，以井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)/SPN為傳輸網(wǎng)絡(luò)主干，以5G無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)為分支主體，并融合多種無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下各個(gè)區(qū)域的無(wú)線覆蓋，可保障井下快速變化的通信需求。

二是5G+高清視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)傳輸井下人員、設(shè)備高清視頻至地面監(jiān)控平臺(tái)，并基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員行為異常、設(shè)備故障、環(huán)境突變等不安全因素的智能識(shí)別與報(bào)警，實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)透明可視化。

三是5G+礦用機(jī)械遠(yuǎn)程控制，基于5G專用網(wǎng)絡(luò)，在礦用機(jī)械遠(yuǎn)程控制本體加裝遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)、配套的控制傳感以及視頻監(jiān)控終端，基于遠(yuǎn)程控制操作臺(tái)和視頻監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)礦用工程機(jī)械的遠(yuǎn)程控制，滿足礦區(qū)無(wú)人化采掘場(chǎng)景需求。

四是5G+無(wú)人礦卡作業(yè)，基于礦用卡車改裝、邊緣計(jì)算、無(wú)人調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦卡的精準(zhǔn)?？俊⒆灾鞅苷系葻o(wú)人駕駛控制和編組作業(yè)集群，提升礦區(qū)安全駕駛水平和工作效率。

山東能源集團(tuán)5G云網(wǎng)融合智慧礦山項(xiàng)目

山東能源集團(tuán)以煤起家，為推動(dòng)傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)脫胎換骨提質(zhì)增效，他們堅(jiān)持“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人”發(fā)展方向，積極推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)與煤炭工業(yè)深度融合，于2019年11月率先開(kāi)通了全球首個(gè)5G井下網(wǎng)絡(luò)。截至目前，已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了5G+電機(jī)車、5G+鏟運(yùn)車、5G+鑿巖臺(tái)車、5G+碎石機(jī)等場(chǎng)景的應(yīng)用，并投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

網(wǎng)絡(luò)部署方案

如圖1所示，通過(guò)5G賦能智慧礦山建設(shè)，在井上礦區(qū)、井下作業(yè)區(qū)分別采用5G宏站、微站進(jìn)行覆蓋。

圖1 山東能源集團(tuán)5G云網(wǎng)融合智慧礦山網(wǎng)絡(luò)部署方案

礦區(qū)場(chǎng)景以5G宏基站、微基站、室分為主，采用SA組網(wǎng)方案，新建5G BBU放置礦區(qū)機(jī)房、MEC服務(wù)器下沉到礦區(qū)機(jī)房?jī)?nèi)。

5G應(yīng)用場(chǎng)景

5G遠(yuǎn)程操控實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”深度應(yīng)用，帶動(dòng)礦業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換。圍繞井下鑿巖、鏟裝、運(yùn)輸?shù)V石等環(huán)節(jié)，落地5G+鑿巖車、5G+鏟運(yùn)車、5G+電機(jī)車3個(gè)遠(yuǎn)程操控場(chǎng)景。

5G+AI 井下智能鑿巖：炮孔定位精度提高50%以上，減少井下鑿巖工人50%，效率提升200%。

5G+井下鏟運(yùn)機(jī)遠(yuǎn)程駕駛：鏟運(yùn)機(jī)出礦效率提高50%以上，減少井下操作人員40%，設(shè)備利用率提升100%。

5G+井下電機(jī)車遠(yuǎn)程駕駛：每臺(tái)電機(jī)車一天減少5人/班以上，減少井下操作人員50%，生產(chǎn)效率提升25%。