近日，由工业和信息化部、湖北省人民政府共同主办的2023中国5G+工业互联网大会在湖北武汉召开。面向科技引领，大会发布了2023中国5G+工业互联网大会“年度标杆示范案例”，华能庆阳煤电公司申报的《华能庆阳煤电公司“两矿一核心”5G+工作面全景拼接项目》荣获该荣誉称号。
不仅如此，近年来华能庆阳煤电公司积极推动煤矿智能化建设，以千万吨级“两矿一核心”5G+研究为牵引，取得了一系列的智能化创新成果。2023年6月，《千万吨级“两矿一核心”5G+工作面全景拼接项目的可行性研究》荣获甘肃省第四届“创新杯”工业设计大赛铜奖。2023年5月，《集群性矿井两矿一核心5G+通信组网系统》取得了国家版权局计算机软件著作权等级证书。2023年8月，《千万吨级“两矿一核心”5G+工作面全景拼接项目研究》论文于国际级期刊《中国高新科技》发表。
此外，华能庆阳煤电还打造了包含安全生产运营企业门户、“一张图”综合信息服务平台等内容的自主可控安全生产决策平台，逐步形成跨行业、可推广、可复制的信创智慧管控平台和安全生产管理模式。案例载入了煤炭行业首部信创专题报告——《煤炭行业信息技术应用创新发展报告（2023）》。
本文分享华能庆阳煤电公司《千万吨级“两矿一核心”5G+的研究与应用》技术成果，场景聚焦于“多灾害复杂矿井条件下长距离皮带运输的SPN+AI人工智能监测”。
华能庆阳煤电有限责任公司（以下简称“华能庆阳煤电”）下属的核桃峪煤矿和新庄煤矿均为年产800万吨，是华能集团“两线、两化”战略，陇东千万瓦级“风光储输多能互补综合能源基地”建设的重要组成部分。核桃峪煤矿入选首批国家级智能化示范矿井，两矿均入选甘肃省智能化煤矿示范项目。
华能庆阳煤电千万吨级“两矿一核心”5G+研究课题通过深入探究核桃峪和新庄煤矿共用核心网，挖掘综采、掘进等核心作业的特点以及业务需求，结合5G DMN网络的优势与特点，对采掘、供电、运输、通风、排水、洗选、安全保障、经营管理等各项环节进行“智能互联”，达到设备远程操控、数据智能分析、精准监测预警、科学合理调度等目的，架构起一张全面感知网络、一条高速数据传输通道。研究内容包括井下5G+工业互联网平台、IoT创新管理平台、超级工业环网、超融合调度平台、700M 5G无线网等基础网络平台，促进煤矿智能化建设和煤矿危险场所的少人、无人的安全需求，协助煤矿增产提效，助力煤矿智能化建设。
1.双矿共用核心，建设5G DMN网络（5G 地下移动通信网络），提供约1Gbps上行传输速率，支持5G、NB-IoT以及4G信号覆盖。
2.利用SPN切片技术，实现采煤巷道及掘进巷道的通讯、定位、视频、广播、转载机、输送机等数据信息采集，形成工作面“人、机、环”的动态管理功能。
3.采煤机、掘进机采用远程控制双发选收方案来提升数据传输的稳定性和可靠性，为采掘机的无人化、少人化操作提供可基础保障。
本项目以华能庆阳煤电下属核桃峪煤矿和新庄煤矿为研究对象，共建核心网设置在核桃峪煤矿，新庄煤矿通过租用运营商专线，实现两矿核心共用。两矿井下工作面区域分别部署SPN光环设备，在工作面远距离供电区域设置BBU，实现算力下沉，并分别在远距离供电供液硐室内部署1台700M基站，用于采集顺槽皮带监控数据，顺槽内根据实际长度部署2-3台700M基站，工作面根据实际长度部署2-3台700M基站，实现采掘工作面采煤机、转载机、带式输送机、液压支架、摄像头、定位系统及矿用单兵设备的实时互联。
图1 DMN核心网共用拓扑
在核桃峪煤矿大埋深地热、高矿化度淋水等易腐蚀影响因素条件下，对长距离皮带系统（约10km）的托辊和皮带智能监测技术开展研究。启动多灾害复杂矿井条件下长距离皮带运输的SPN+AI人工智能监测的研究与应用项目，基于AI训练平台，通过大量的煤矿各类场景的样本数据训练，开发针对煤流运输场景的智能监测算法，实现带面损伤监测、断带监测、异物检测、煤量识别、跑偏检测、堆煤检测等检测功能；针对皮带撕裂监测的现场需求，研究基于线激光辅助的皮带撕裂检测技术，通过图像预处理、条纹分割、中心线提取、撕裂特征等算法研究，研发包含图像采集设备、线性激光设备、传输处理设备、辅助设备、检测软件的成套监测系统。通过研究，将形成一套较为完整的皮带智能监测技术方案，大幅度减少现场巡检人员和保障皮带系统长期稳定运行，在同类皮带监测场景中有广泛的推广价值。
图2 皮带运输的SPN+AI人工智能监测场景架构
华能庆阳煤电千万吨级“两矿一核心”5G项目，打破了以往建设项目一矿一建的建设方案，在5G头部网络架构上作出了改变。所提出“两矿一核心”的5G组网结构模式，是在矿井场景下以两个煤矿和一个数据中心为核心，通过5G网络实现多个煤矿之间、煤矿和数据中心之间的联网和数据共享。本项目以期借助先进的技术力量打造行业集群性矿井“多矿共核”的网络架构，建设5G“灯塔”煤矿的首个实践案例，为全国集群性矿井5G建设提供可复制推广的样板模型。
