中煤平朔集团东露天矿 5G 专网服务项目
所在地市:山西省朔州市
参与单位:中煤平朔集团有限公司东露天矿、中国移动通信集团山西有限公司、中移物联网有限公司、中移数智科技有限公司
技术特点:在“全局性规划，高起点布局，全方位设计，分阶段实现”的建设思路下，根据集团政企的一矿一册相关要求，重点部署5G 网络+平台+应用，建设一张高质量5G 专网构建两大信息化平台，推进三项智能应用
应用成效:实现1台套无人矿卡作业和1台钻机无人值守，并投入试用，助力企业危险区域作业减员 20人，节约成本400万/年，生产效率提升10%
1、企业基本情况
平朔集团东露天矿由中国中煤能源集团公司投资建设，年生产能力达 2000 万吨以上，属于特大型露天矿，是我国为数不多的适合露天开采的优良矿田之一。2020 年4月，中煤集团下发了《中煤集团智能化工作面建设专项规划(2019-2023)(征求意见稿)》，东露天矿位列其中。其中5G 基础网络是东露天矿智能化示范煤矿建设的一个重要组成部分，东露天矿将通过 5G 网络实现部分生产作业区域的无线覆盖，保障无人矿卡、钻机无人值守等应用的需求。
2、“5G+工业互联网”应用情况
本项目部署5G专网运营平台，实现5G网络的资源管理告警管理、性能管理、运维管理以及面向5G网元的智能运维提供告警监控展示、自动派发故障单、性能指标预、资源监控统计、资源使用情况统计、业务质量分析等功能。
通过接口能力开放：开放5G专网自服务平台北向接口，提供网管原子能力给上层平台进行应用运维。
云服务开放：开放5G专网自服务平台的云服务能力，向网络用户提供云化部署模式，满足企业云管理需求。
私有化部署：将专网5G专网自服务平台各能力与系统打包私有化部署到客户侧，支持客户监管控一体运维。满足5G客户对专网运维质量、运营效率的要求。
中煤平朔集团东露天矿区主要覆盖区域为东露天采矿区等涉及无人驾驶所有区域，通过部署 5G 基站实现矿区无线覆盖;数据模块嵌入车辆控制终端，作为业务数据接入点，进行远程控制和无人驾驶；应用层承载客户自有业务。考虑到中煤平朔集团东露天矿区对带宽、时延、可靠性要求较高，5GNSA 仅能完成部分业务演示，无法满足智慧矿山全部网络需要，因此采用 5GSA+MEC 的组网架构。煤矿客户需求的 5G网络的覆盖范围是东露天矿南帮 1290平盘至西向东的爆破采装、运输、排土等作业区域，该区域东西运输距离长约 1800米，采装和排弃两个区域南北长度各约 600 米。通过网络模拟设计，新增 3个宏站，满足了东露天矿一台套无人驾驶卡车和一台无人值守钻机网络全覆盖，无盲区。
该项目为中煤平朔集团有限公司 (以下简称中煤平朔公司)东露天矿作业区域建设5G网络，网络覆盖一台套无人驾驶卡车 (卡车7台，电铲、推土机、洒水车、平路机、指挥车各1台，共计12台移动机械设备)和一台无人值守钻机，满足5G工业终端设备的传感器信息采集、视频监控、远程控制等场景的网络需求，实现矿车驾驶无人化、智能化。
1、项目实施方案
(1) 5G 专网的建设总体方案
中煤平朔集团东露天矿区主要覆盖区域为东露天采矿区等涉及无人驾驶所有区域，通过部署 5G 基站实现矿区无线覆盖:采5GSA+MEC的组网架构。
(2) 无线侧方案
考虑到中煤平朔露天矿生产作业区高度差大，选用垂直维度覆盖性能最好的 64TR 设备开展覆盖;对矿区办公区的网络覆盖同时兼顾行业应用和个人应用，选用 4TR 分布式皮基站设备解决网络覆盖。根据矿山特点共规划 7-8 个 5G基站，据业务部署情况分步实施，一期建设主要为 2.6G 网络根据业务量情况部分区域部署 2.6G+4.9G 双层网络,建设基站全部选取可移动式一体化基站，(即基站建设在拖车上便于移动)，保障矿区网络覆盖。
(3)核心网部署方案
5G 核心网功能实体为 MEC (边缘计算服务器)，核心网部署方案采用“5G+MEC+煤矿智能化应用”的方式，为中煤平朔集团的智能化建设提供强有力的技术支撑。利用 5G 的低时延、高带宽特性和 MEC 对业务的近端处理，为煤矿部署的自动驾驶、远程遥控驾驶、AR 远程协助/指导系统、单兵作业、高清视频监控、安全管控系统等应用提供最优网络支持。
(4)传输及配套方案
SPN 在组网和提供的业务方面完全可以替代目前煤矿原有工业环网，网络传输带宽高达 50G，为 5G 基站的接入提供了带宽保障。针对东露天煤矿部分区域不具备铺设光缆的场景，引入 IBT(智能波束跟踪)天线，解决塔体晃动给微波部署带来挑战，保障传输的稳定性。
(5)5G专网管理平台
山西公司协同物联网公司，为客户提供 5G 专网的同时配套提供 5G 专网管理平台，为矿山 5G 网络提供网络可视网络可管的平台，赋能企业对 5G 专网自运维、自管理。
5G 专网产品全流程自服务能力: 通过卡连接管理、切片管理等功能，辅助客户进行线上业务运营管理，满足客户根据其业务变化及时、自主调整专网服务的需求。
差异化的专网自运维能力: 通过专网质量监测、故障定界等功能，辅助客户对 5G 专网进行网络质量监测与故障诊断定界，满足其对网络的监管需求。
开放 API 接口实现自主开发:将自运维、自服务等平台核心能力与关键数据进行封装，通过能力开放支撑客户进行业务整合与自主应用开发。
(6)应用场景
矿卡无人驾驶依托于5G专用网络,在矿卡本体加装 CPE激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头、差分 GPS 定位等数据采集终端和车辆控制终端实现矿卡改装工作和无人矿卡作业。露天矿钻机无人值守在钻机本体加装远程操控系统及配套的控制传感以及视频监控终端，通过井下 5G 专网将钻机视频数据和钻机的控制信号回传到矿区边缘 UPF，最终传输到远程控制操作台和视频监控平台，实现露天矿钻机的无人值守。
2、项目价值
(1)经济效益
实现 1台套无人矿卡作业和 1台钻机无人值守，并投入试用，助力企业危险区域作业减员 20 人，节约成本 400 万/年，生产效率提升 10%。
(2) 社会效益
机该项目利用 5G 网络及其三大承载应用解决了：
1.人员通信、传感器信息采集、视频监控、远程控制等场景的网络需求;
2.矿区司机老龄化严重、年轻司机从业意愿低，招工困难的问题;
3.传统作业模式智能化程度低，缺乏大数据分析的智能管理手段的问题;
4.新建 5G 网络运维优受制于运营商的问题。真正为矿企客户节省了人力成本、管理成本和维修成本，助力矿企内部少人化、无人化的同时，保障了煤矿工人的生命安全，也提升了露天矿的生产安全。
(3)项目可推广性
本项目是山西省首个露天智能化煤矿 5G 网络服务项目由朔州移动负责建设实施，落地三大应用场景，给省内露天矿 5G+智慧煤矿领域的项目拓展提供思路和经验，具有场景示范效应，也为二期项目的合作打下良好基础。其中 5G 网络打开了矿山智能新市场；矿卡无人驾驶提供了矿卡驾驶新方式；钻机无人值守植入了钻机值守新方法；5G 专网运营平台创造了网络运维新方向，四新的成功落地，受到露天矿领域的广泛关注，彰显了公司智能化矿山的综合实力，增强了行业内的号召力，加快了推广复制的驱动力。四新促三力，推动露天矿智能化发展立标杆树形象，助力智慧矿山产业十四五规划起好步开好局。
