山西乡宁焦煤集团台头煤焦有限责任公司7202智能5G综采工作面建设项目
所在地市:山西省临汾市
参与单位:乡宁焦煤集团台头煤焦有限责任公司、中国移动通信集团山西有限公司、华为技术有限公司、上海山源电子科技股份有限公司、太原向明智控科技有限公司、中移数智科技有限公司
技术特点:结合5G关键技术和煤矿井下实际需求实现井下重点场所的5G无线网络覆盖，为智慧矿山的建设提供网络基础。基于5G 专网，利用 5G 大带宽、低时延、广连接特性实现了在地面对采煤机的一件启停等操作，切实减少了工作面作业人员数量;建设融合通信调度平台等5G+应用，为煤矿实现无人化、少人化目标提供坚实基础。
应用成效:减少作业人员，缩短作业时间，降本增效。
1、企业基本情况
山西乡宁焦煤集团台头煤焦有限责任公司 (以下简称台头煤矿)成立于2006年4月12日，经营范围包括矿产资源开采:煤炭开采;煤炭销售;煤炭洗选与加工。作为乡宁焦煤集团主力矿井，台头煤矿坚持“节约资源和保护环境’秉承“科学发展、安全发展、绿色发展”发展理念，以建设安全、高效、绿色矿山为目标，大力实施“绿色矿山”战略,积极引入 5G 技术建设智慧矿山和智能化综采工作面的试点矿井，打造智能矿山的标杆，构建人与自然和谐共生的发展局面。
2、“5G+工业互联网”应用情况
本项目在井上调度中心、井下综采面等重点工作场所建设井下5G 专网，实现 5G 无线网络重点区域覆盖，建设高清移动通信、超高清视频回传、全景漫游工作面等煤矿井下应用场景，通过井下 5G 智能手机通讯，实现井上井下协同作业，有效地解决矿方井下运维人员不足的问题;通过 5G大带宽，实现了高清视频无线回传，满足了综采工作面应用视频数据实时上传的需求;利用 5G 低时延特性，实现地面对工作面采煤机设备的远程操作，实现工作面监控数据、视频回传等应用。
国内煤矿综采工作面往往会面临复杂化的情况，为了克服恶劣的条件与完成非常大的操作工程，我们需要持续提升煤矿综采工作面的技术水平，实现综采工作面的智能化开采。国内对于矿井采煤工作面设备自动化的要求越来越高，前提是设备间存在一个复杂的无线网络问题，其中有些问题完全可以依靠短工作面微波通信的方式实现，既节约了成本，又避免了工作面布 置电缆太多，且易损坏等多种不利局面。
为了解决煤矿井下泛在感知难、多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题，问题结合 5G 关键技术和煤矿井下实际需求实现井下重点场所的 5G 无线网络覆盖，建设高清移动通信、超高清视频回传、全景漫游工作面等煤矿井下应用场景，为智慧矿山的建设提供网络基础。基于 5G 专网，利用5G 大带宽、低时延、广连接特性，实现了在地面对采煤机的一件启停等操作，切实减少了工作面作业人员数量;建设融合通信调度平台等 5G+应用，为煤矿实现无人化、少人化目标提供坚实基础。
1、项目实施方案
本项目依托先进可靠的 5G 通信系统对 7202 运输顺槽以及综采工作面进行全覆盖，基于 5G+MEC 核心网架构，保证端到端安全、可靠、稳定以及生产数据不出矿，实现煤矿井下的融合组网和融合通信，以及对重要生产环节的远程控制和实时监控。最大程度减少了工人现场操作，降低了劳动强度。完成了煤矿井下语音、视频、数据的统一接入、调度、管理、联动及煤矿融合组网的统一管理。
(1)台头矿井下5G专网系统：利用5G-PTN 与已有网络建设融合，解决井下融合组网问题，适应井下复杂的工作环境，并最大化复用已有网络投资。将移动 5G 基站引入井下，实现井下工作面的无线覆盖，保证端到端安全、可靠、稳定，满足基本通信需求的基础上，赋能生产环节，同时提供与网络强相关的 5G 专网服务平台，实现煤矿行业语音视频、数据的统一接入、调度、管理、联动及煤矿融合组网的统一管理。
1)网络结构如下
2)部署方案如下
在核心机房部署 5G-MEC 边缘计算中心，实现数据本地分流处理，业务不出矿区:网络传输采用多芯光缆直接连接地面SPN 传输设备和井下BBU;井下共部署 prru6台，实现井下7202运输顺槽、7202 综采面的 5G 网络覆盖，并在5G专网基础上，设计井下高清移动通信等应用。
(2)5G+综采远控：通过 5G 网络大带宽、低时延的特性，为井下割煤机等设备的提供远程控制通道。割煤机、刮板运输机等设备的智能化控制传感器以及视频监控终端，通过 5GCPE 接入 5G 专网将数据回传至远程控制操作台，实现对井下割煤机、刮板运输机等设备的远程控制，适应井下少人化、无人化的发展。
网络结构如下:
台头煤矿现场测试“远程一键采煤
（3）高清视频监控：利用 4K 超高清摄像仪借助 5G 超千兆上行将井下生产回传至地面监控平台。地面控制中心需要对并下综采情况实时监控,基于5G+MEC+高清隔爆摄像头，充分利用煤矿 5G 大量采集的自动化、信息化、视频化数据资源，实现类人判断，识别不安全状态、危险场所替换人、安全管理不靠人、提示不安全行为看护人。
网络结构如下:
7202综采工作面5G 摄像仪:
(4)融合调度通信：实现井下有线调度、无线终端、应急广播的互联互通、统一调度，为生产、维修、巡检提供了有力的工具。采用“多媒体调度+桌面触摸屏多媒体调度台”整体解决方案，在矿端调度机房部署智能调度平台，通过数字中继与台头矿现有南京北路有线调度系统实现互联互通、统一管理、智能联动，打通了不同厂家、不同通信系统之间的互通有无的壁垒网络结构如下:
台头煤矿融合调度服务器
2、项目价值
(1) 项目主要成果
本项目利用 5G-PTN 万兆传输与已有网络建设融合，解决井下融合组网问题，适应井下复杂的工作环境，并最大化复用已有网络投资。通过 5G 网络大带宽、低时延的特性，为井下割煤机等设备的提供远程控制通道。利用超千兆上行5G 网络的特点，工作面部署 4K 摄像仪，实现远程实时监控煤矿井下工作面应用场景;实现井下有线调度、5G 终端、应急广播的互联互通、统一调度，为生产、维修、巡检提供了有力的工具。应用于煤矿综采面，实现了以下效果：
1)在正常生产过程中，通过液压支架自动跟机、采煤机记忆隔煤技术，结合设备姿态反馈、工作面视频监控，实现在顺槽集控中心对自动化设备的远程控制 (干预)，最大程度减少工人操作，降低劳动强度;
2) 实现在监控中心对工作面设备的监测及集中控制功能；
3) 实现对工作面设备、人员的无盲区监视 (数据及视频)，确保工作面设备与人员安全;
4)实现在地面对工作面设备实时监测，具有对工作面设备的控制功能。
(2)项目效益
本项目的实施使 7202 工作面实现了采煤机记忆截割液压支架自动跟机拉架、采煤机自动割三角煤、液压支架三角煤区域自动跟机拉架、三机设备远程控制、顺槽皮带远程控制、转载机迈步自移、工作面无线通讯，具有国内行业先进水平的自动化功能，全面提高了矿井安全生产保障能力，达到了提高劳动功效、降低劳动强度、减少作业人员、保障安全生产的目的，使用效果良好。
1)智能综采工作面减少了作业人员，减轻了工人劳动强度。原综采工作面每个生产班需要 20 人，目前7202自动化工作面每个生产班只需 5人，其中操作人员3人、安全管理人员 2 人。每个生产班减少 15 人。自动化在采煤工作面的成功应用，使得各工序作业都自动完成，减少了人工拉架推溜等操作，工人劳动强度降低，达到了机械化换人、自动化减人的目的。
2) 缩短了作业时间，提高了工作效率。通过采煤机的记忆截割、液压支架的自动跟机移架，缩短了各工序作业时间，提高了生产工效，实现了高产高效。
3)延长了设备使用寿命，降低了生产成本。工作面所有设备实时监测、自动诊断，出现故障实时显示、报警，可及时检查维护和消除故障，保证每台设备在最佳工况下运行，设备使用寿命延长，减少了设备维护费用，降低了生产成本。
4)提升了员工技能水平，促进了队伍建设。自动化工作面的安装、调试、开采，我们做了长时间的学习、培训，经考核择优录用各岗位的人员，尤其在集中控制、系统维护故障诊断处理、设备检修等关键岗位人员更是优中选优。在项目实施初期，煤矿成立了自动化工作面设备维护小组，全程参与到了自动化工作面的安装、调试、运行中来，这支队伍由初次接触自动化工作面的新手，逐渐变成了一支能够完全胜任综合自动化开采的高素质人才队伍。
5)增强了安全保障能力，促进了安全管理。自动化工作面人员少，自动化程度高，设备本质安全性能好，人为操作失误率低，告别了密集劳动和贴机操作，安全保障能力得到显著提高。
(3)项目可推广性
在“超千兆上行”、“万兆组网”高可靠、有效的传输基础上，依托 5G 无线网络实现煤矿井下人员通信、传感器信息采集、井下视频监控、井下远程控制等场景的网络需求，有效解决煤矿长期存在的安全生产信息无法全方位监测、传递时效性和准确性不高等问题，实现煤炭信息化和自动化生产，推进井下少人化、无人化、智能化。
