长治潞安化工高河煤矿 5G 智慧矿山项目
所在地市:山西省长治市
参与单位:中国移动通信集团山西有限公司、山西潞安化工集团山西高河能源有限公司、华为技术有限公司、上海山源电子科技股份有限公司、中移数智科技有限公司技术特点:成功打造了全国首个基于 5G VONR 的矿山5G 专网，改变传统 5G 专网单一数据传输能力，免费为客户提供井上5G 覆盖，同时依托智矿通 5G 核心网，客户本地无需新建核心网，极大降低矿山 5G 专网建设成本。
应用成效:智能综采面人数由原来的24 人，减少到17 人，考虑到轮休，实际减少人员 19 人，综采效率提升25%;智能掘进面当班人数从13人降到了6-7人,掘进效率提升了30%;传感无线回传安装拆卸变得更简单、降低维护成本 20%，搭配管理平台节省运维平均时长2小时;A 智能识别&巡检机器人实现设备和工作环境异常状态检测，中央变电所和固定碉室减少巡检人员2名，巡检效率提升40%，保障生产作业安全可靠;智能管控平台把“采、掘、机、运、通”等系统数据实时采集、统一展示和动态更新，实现生产环节智能管控;经过效益测算，共减少井下危险岗位人员 25人左右，降低人工成本约500万/年，提升产业效能约350万/年。
获奖情况:第五届绽放杯三等奖
1、企业基本情况
高河能源是由潞安化工集团和泰国万浦集团共同出资，潞安化工集团控股的中外合作企业。矿井于 2012 年建成投产，核定年生产能力 750 万吨。
根据国家及山西省有关智能化的文件要求，高河能源被山西省确定为首批智能化示范煤矿和智能化工作面试点建设单位;2020 年11月被国家能源局确立为国家首批智能化示范矿井之一。
长期以来高河致力于打造安全、绿色、高效的现代化智能矿山，秉承“减人增安、无人则安”的智能化建设理念，紧紧围绕“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的目标,大力推广应用新工艺、新技术、新装备。
2、“5G+工业互联网”应用情况
山西移动联合高河能源，针对高河能源智能化建设述求，在全矿井打造了“矿山 5G 专网、云数据中心、智能管理控平台”三大基础信息设施，依托三大基础信息设施建设了N项智能化应用。在网络方面，项目基于山西移动集中云化架构的智矿通 5G 专网，试验成功了全国首个井下 5G“新通话”弥补了井下无法语音通信和权限管理的短板。在平台方面，提供 5G网络网络可视、网络可管服务，同时满足井下“采、掘、机、运、通”等数据的实时采集与动态更新,实现矿井生产环节的智能管控。在应用方面，搭载着 5G 网络技术的 5G+智能综采、5G+智能掘进、5G+巡检机器人、重点区域 AI 智能识别等应用，帮助煤矿企业安全生产、提质增效和节能减排，实现了 5G 网络从单一传输能力到通信生产、管理的深度融合，进一步提升矿山 5G 产品能力，加速矿山行业向信息化、数字化、智能化迈进。
为贯彻落实山西省煤炭行业供给侧结构性改革，推动智能化技术与煤炭产业融合发展的文件精神，按照国家发改委等八部委下发的《关于印发<关于加快煤矿智能化发展的指导意见>的通知》(发改能源 (2020) 283 号)精神和我省《关于印发<山西省煤矿智能化建设实施意见>的通知》 (晋能源发(2020)247号)要求，高河能源以潞安化工集团“1+3+N”智能化矿井建设规划及潞安化工集团“十四五”发展规划为蓝本，制定了高河能源智慧矿山 2022 年建设规划方案。
规划中明确高河能源作为国家首批智能化示范煤矿，先行先试，向数据要生产力，科学推进全要素、全链条、全方位的智能化矿井建设，建成“5G+一张网融合通信平台”“云数据中心”和“智能管控平台”，重点加快 5G 无线通讯网络多场景、多功能应用，同步推进工业厂区 5G+智慧园区建设。为实现生产协同优化、风险快速响应、决策精准高效奠定了坚实基础。
高河能源公司是潞安化工集团主力矿井之一，国家智能化示范煤矿为建设目标，建设完成了“智矿通”产品体系。通过搭建一张煤矿行业内网，将煤矿的生产办公数据进行汇聚，并通过一个 APP 建立统一入口，以数据为核心带动煤矿智能化产业链由“被动跟随”到“主动出击”的改变，筑巢引凤、合力共赢的朋友圈，是凝聚煤矿智能化生态的新力量。全面提高了矿井安全管理水平、经营运营水平，实现了“降本增效、提质增安”。
(一)项目实施方案
1.智矿通5G 网络建设
高河能源重点打造智矿通 5G 网络覆盖，为全面建设智能矿山打下坚实的网络通讯基础。创新地以“井下尊享+井上专享一张 5G 网”为底座，提供语音+数据一张网。
(1)核心网部分：井下和园区 5G 基站通过数据专线语音专线连接到智矿通核心专网，为井上下用户提供专网数据和语音业务。
(2)传输部分：通过自建 SPN 全光工业环网综合承载矿区无线和有线的视频、控制、传感等各类业务数据，提供安全稳定的传输服务。
(3)无线部分
井上无线部分：使用移动大网基站，接入智矿通核心网,提供井上智矿通 5G 专网服务。
井下无线部分：井下自建 5G 通信设备(隔爆型BBU+RHUB+PRRU)实现井下无线覆盖，为矿井井下各类5G应用场景提供大带宽、低时延、广连接、高可靠的智矿通 5G专网服务。
“智矿通”5G 专网可提供专网语音业务和数据业务。
语音功能
支持 4/5G 融合，承接矿区通信业务，提供数据业务和语音服务，同时可平滑扩容。
实现煤矿专网环境中短号互通、VoNR、VOLTE 等语音功能，重新定义了煤矿专网中的井下通话，改变了以往煤矿井下专网仅能实现本地数据传输的单一能力。
数据功能
支持煤矿井下的生产终端包含采煤机、摄像头等，以及其他各种行业终端通过 5G CPE 或内置的 5G 模组借助无线大上行技术接入 5G 专网。
实现典型的数据场景如综采面视频回传、掘进面视频回传、室智能巡检机器人信息回传等业务数据回传。
白名单管理
在语音业务上，可以根据煤矿客户需求，满足 SIM 卡数据白名单管理:
1)提供煤矿专网白名单、权限管理等功能;白名单之内的用户可以访问内网(本地+云端数据平台)，VIP 用户可以访问外网;
2)井上、井下卡:可以访问内网;
3)VIP 手机卡:既可以访问内网，还可以互联访问网;
2.平台建设
①OneCyber5G专网运营平台
1) 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。
2)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。
3)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。
②智能管控平台
基于高河能源MOS 智能矿山管控平台 (一期)，系统整体架构进行全面优化升级，向下融合智能装备、传感器、子系统，向上支撑开发安全生产协同管理、管控一张图、智能调度、自动化监测、智能决策分析、安全动态诊断、预警报警体系、AI 视觉分析、透明地质保障系统等模块。
③智矿通 APP
智矿通APP 基于云原生的微服务架构，提供算力资源支持灵活的生态集成方式，兼顾未来平台扩展性和生态融合能力。用户管理层面--通过单点登录打通用户体系，实现一个账号多系统互认互通;数据集成层面--通过丰富的数据传输协议支持，实现多源异构数据的汇总与统一服务;数据开放层面--支持将内部数据以标准格式导出至第三方系统，具备良好的兼容性和扩展性。智矿通 APP 开放API 接口，满足矿区日常办公、生产作业和经营管理等智能化应用的统一接入和部署，支持手机、平板等移动终端的部署。
3.应用场景
高河能源智慧矿山累计落地五个 5G 智能化应用，具体如下：
1) 5G 智能掘进：通过对掘进机整机工况参数监测、工作面视频远程监控、掘锚机关键部位位置自主检测、人员安全预警、机身自主定位导航、远程可视化控制、冲击等灾害的预测预报、5G+双发选收网络框架等技术问题，从而将工作面环境、设备和人员有机和谐地统一起来，最终将人从恶劣危险的工作环境中解放出来，实现“安全、高效、绿色”掘进，按照总体设计、分步实施的原则，充分考虑集成导航信息、设备状态信息和监控平台，实现多机联动数字化监控;自动截割模块接口。
2)5G智能综采：通过对采煤机设备监测和精细建模，实现对采煤机相关数据监测统计，如采煤机速度、牵引电流载割温度等，明确各类监测数据的正常值区间与预警、告警闹值，监测采煤机设备的各类故障情况，为发生故障后提供相应解决处理方案、以及检修计划的安排依据。提供对采煤机运行姿态监测，如抬臂高度、通过的液压支架数量及采煤作业区域关键视频监控，实时掌握采煤机运行工况，同时利用 5G网络对接采煤机实现远程控制，通过平台操控采煤机启停功能实现远程监视。
3)变电所智能巡检：矿用巡检机器人内置 5G 模组，利用 5G传输高清视频和双光谱图像，利用数字李生技术，通过 5G网络，把设备巡检数据实时叠加在视频图像上，实现了设备数据与视频图像的一体化，实现了机器替代人工，胜似人工的巡检目标。同时可与电力监控联动，达成事件驱动型的快速反应机制。
4)AI分析安全隐患智能感知预警平台：平台由摄像头采集的视频监控数据由井下环网传入井上服务器，并进行异常场景预警及预警信息储存归类。由此搜集的异常数据可进行截图准证，并生成异常行为数据样本集。样本集通过标引，可整理生成安全隐患知识库，从可支持自动进行三违及异常行为识别。视频展示大屏可对监控视频数据进行智慧监测，发现异常时，视频监控平台可进行声、光报警，并记录异常场景的地理、时间及类型信息。安全隐患管理平台可支持安全隐患数据挖据，支持后续延缓管理。
(二)项目价值
(1)项目效益
①解决矿山 5G 专网语音通信和白名单控制的问题:
“智矿通”5G 专网在满足井下 5G 语音、视频通话基础上，可提供 5G 通信权限管理功能，保障井下通信安全，提高井下安全水平。
②解决矿山 5G 应用从生产、办公、管理的统一接入:
智矿通APP目前已实现健康检测、日常学习、作业监管订餐出行和打卡考勤等应用场景，体现了高河智能化应用对矿工生活和工作的关怀，提升了矿井工人的工作效率和井下安全生产水平，让矿工有更多的获得感、认同感和幸福感。
③解决远程掘进高清视频卡顿、远程控制效果不佳的问题:
智能化掘进工作面在国内率先实现了 5G 和掘进工艺的深度融合，实现了远程控制、姿态实时监测、自动截割、自动纠偏等功能，工作面当班人数从 13 人降到了 6-7 人，掘进效率提升了30%，实现了掘进作业工序的智能化、少人化。
④解决远程综采控制时延长、通讯线缆繁多的问题:
智能综采工作面的建设，使得生产班工作面作业人数由原来的24 人，减少到了17 人，单日生产班出勤人数减少14人，考虑到轮休，实际减少人员 19 人，按年平均工资 15 万计算，每年节约人工成本285 万元。
⑤解决人工巡检工作量大、传统通信传输带宽有限的问题:
5G 巡检机器人和 AI 智能识别能够准确有效地识别井下特定工作场景下的异常行为，改变传统人工巡检耗时长、效率低、易出错的问题，实现巡检作业机器替人，减少了井下作业人员，提高作业效率。
(2)项目可推广性
山西移动打造的智矿通 1+1+1+N 产品体系，是真正站在通信服务“国家队”的角度，结合煤矿行业特色而打造的适应 5G 矿山标准化新服务。目前已经在高河能源成功落地，已在全省复制推广3 座煤矿，分别是晋能控股集团同忻矿晋能控股集团三元矿、山西焦煤集团马兰矿，具备规模复制推广的条件。
