山西紫金矿业 5G 智慧金矿项目
所在地市:山西省忻州市
参与单位:山西紫金矿业有限公司、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、中移数智科技有限公司
技术特点:低时延确定性网络:时延是远程控制优先需要考虑的问题，也是业界远程控制的主要障碍之一，在时延大的情况下，会加大远程操作的难度，也会因为时延出现误操作的情况。同时远程控制对时延抖动也有较高要求，如果时延抖动较大，会使得控制信息的下发和采集都出现偏差。5G 网络经实测，端到到的时延控制在25-30ms 之间，远程操作流畅，没有滞后感，大大提升了远程控制的体验和准确性。大带宽(上行):5G 具有超大上行带宽的特性，能够承载井下运矿车及铲矿车上高清摄像头视频大数据量的回传。可以通过多路高清摄像头的传输，实现井下机械的多路视角的监控，提升操作的安全性。同时通过视频的方式远控车辆，不需要大量的数据采集，再通过复杂的算法模拟化呈现，摆脱了国外远程控制软件对国内矿业的垄断及封锁，大大降低信息化改造的成本。
应用成效:该项目的实施，大幅减少下井人数，向无人化矿井的目标迈进了坚实的一步，从本质上提高了矿区安全管理水平，从根本上消除了矿业的安全隐患。同时远程无人化操作，降低了作业对环境的依赖，可忽略毒气粉尘的影响，同时改变了原有的作业流程，减少人员闲置的现象，大大增长了作业时间，提高的生产量，增加了企业生产效益，初步预估生产效率提升约30%。
1、企业基本情况
山西紫金矿业有限公司是紫金矿业集团股份有限公司(A+H 股上市公司)全资子公司，成立于 2005年9月,注册资金 15910 万元,是山西省人民政府在 2005 年第九届中国国际投资贸易洽谈会上签约的招商引资项目。公司地处繁峙县砂河镇义兴寨，现有员工 555 人，其中本科以上学历45 人,中级职称以上36 人。公司下设 14 个职能部门。公司持有山西紫金矿业有限公司和繁峙县义联金矿有限公司两个采矿权，拥有采矿权面积 7.2722 平方公里，采选规模 25 万吨/年，采矿方法为分层采矿法、削壁充填法和浅孔留矿法，选矿工艺为重选+浮选。截止 2020 年3月底，保有黄金储量17.68 吨。公司以义兴寨金矿为投资开发对象，经营范围为黄金及有色金属和非金属矿产品的开采、选冶、加工、矿产品销售、矿产地质、矿产资源勘查及其信息技术服务等。
自成立以来，在山西省地方各级政府及部门的大力支持下，公司始终坚持“矿业立企，报国惠民”的宗旨，依法经营，合规建设，取得了良好的经济与社会效益。截至 2020年3月底,公司累计生产黄金 15.98 吨、白银 331 吨、铜 6201吨、锌 14647 吨，铅 9111 吨。实现营业收入 50.48 亿元，利润总额8.32 亿元,净利润6.35 亿元，上缴国家税费超5.66亿元，各类社会捐助 5501 余万元，实现了企业又好又快发展。连续十年被评为繁峙县“纳税大户”，荣获了上级部门及集团 50 多项荣誉。
公司各项制度完善，证照齐全。按照国家要求，公司成立以来在安全环保方面累计投入资金超亿元，先后建成调度信息监控系统、井下安全避险“六大系统”、地压监测系统和尾矿库在线监测系统等，地下矿山、尾矿库、选矿厂均取得了安全生产标准化二级证书。先后建成 3000 立方工业废水回收池和生活污水二级生化处理系统，实现了矿区废水零排放;加强尾矿库坝体和排碴场边坡覆土绿化，有效改善了矿区环境，2019 年入选国家级绿色矿山。
公司始终坚持“生命比金贵，安全出效益”的安全理念和“绿水青山就是金山银山”的环保理念，在开发中保护在保护中开发。加快绿色矿山创建步伐，通过了国家级绿色矿山验收。推行“6S”管理，加大环境整治和保护力度，推行清洁生产，强化职业健康管理，走循环发展之路，建设资源节约、环境友好型企业。公司积极推行安全标准化工作通过了“五标一体”认证。加快推进“三化”建设，加强技术创新，先后通过了市级、省级企业技术中心和高新技术企业认定，通过了省级“两化融合”示范企业认定和国家级“两化融合”贯标体系认证。逐步把义兴寨金矿建设成为技术先进、管理科学、经济和社会效益显著的现代化黄金矿山，为山西省黄金工业发展和繁峙县地方经济建设做出更大贡献。
2、“5G+工业互联网”应用情况
实现了在井上控制中心对井下运矿车、铲运车的远程驾驶，减少操作人员，控制运行成本支出，推进企业实现高质量发展。
目前客户井下每个中段仅有一套 WIFI 设备作为井上井下通讯使用，大量区域无信号覆盖，无法满足客户井下视频回传、远程控制等场景的网络需求，严重制约了山西紫金矿业智能矿山建设。通过山西紫金矿业 5G 专网建设，项目基于 5G 无线通信技术建设的高速基础传输网络，实现井下 5G专网的统一规划、信息共享、维护方便和高可靠性。井上部署 ToB UPF、边缘云 MEC 服务器，实现本地数据分流到本地网络，数据不出矿区。并下部分区域实现 5G 无线覆盖，满足井下视频监控、井下远程控制等场景的网络需求。
1.项目实施方案
本期工程构建智能矿山信息高速传输及融合通信一张网，打造 5G 智慧矿山新一代高速、智能基础通信设施与云平台，满足未来可持续的智能化提升与信息化需求。
(1)网络方案
井下无线网络部分采取矿用 5G 双模大增益、定向外置天线+分体式隔爆化 RRU作为基础的 5G 分站覆盖单元，来满足“5G(NR2.6G)”网络协同覆盖。BBU和RRU 之间通过矿用阻燃光缆进行连接，单路设计不大于 3 级级联。UPF 在矿方独立部署、独立使用，满足数据不出矿及超低时延控制类业务需求。通过内置防火墙，保证网络的绝对安全。井上、井（下各）1 台 SPN，双业务板卡双路由进行保护，保障专网高可靠稳定运行。
（2）应用场景
远程操控运矿车:本项目在井下 950 矿房830工作面 1号矿石溜井和2号矿石溜井部署了13 台室分 pRRU 设备，对巷道进行了 5G网络的全段覆盖，经网络优化，目前信号覆盖以超出客户预期，良好覆盖(RSRP-80dbm)区域达到以上。针对 5G终端，目前主要是利用 5G CPE，并根据 CPE 的尺寸制作了 CPE 防护罩，在满足CPE 散热、防尘的情况下，解决了CPE 如何在实时运行的运矿车、铲矿车上固定的问题，使其能够适应矿井下的恶劣环境。未来将进一步利用室外型CPE，对系统进一步升级改造。
2.项目价值
(1)项目效益
该项目目前是山西省首例非煤 5G 井下应用项目，完成了矿区5G网络建设，构建矿区5G 专用通信网，通过井下5G基站的连续覆盖，实现了在井上控制中心对井下运矿车、铲运车的远程驾驶，减少操作人员，控制运行成本支出，推进企业实现高质量发展，为 5G+智慧矿业应用提供了首个参考案例，为其他同类矿业提供了示范。
本项目实施顺应了国家提出的“十二五”工业发展纲要有力的促进了我国智能化技术产业的发展，提速智慧矿井建设步伐。本项目建设可加快公司科技创新步伐，提升竞争力丰富信息化服务手段，改善信息化建设落后局面。本项目是智慧矿井建设新趋势的有效探索与实践、示范，对技术装备水平影响深远。其次对矿井机械设备远程控制提供了很好的基础，实施成功，可以引领国内远程驾驶升级改造的浪潮，凸显企业在创新方面的意愿和实力。为国内传统矿井提供改造模板，适合其他矿井复制实施。
综合来看，智慧矿井项目是全球首例 5G 井下应用案例通过 5G 特有的大带宽、低时延的特性实现了多路高清视频的实时回传，通过部署 MEC 设备边缘计算解决了低时延的问题，同时为企业应用的云化，预留了资源，为矿业未来端管边云协同的拓展预留商机。5G 的应用使井下大型机械远程驾驶成为现实，通过井下向井上作业的迁移，实现了矿业作业模式的革命，也本质上避免了恶劣环境对司机身体健康的影响，确保了职工的安全。
(2)项目可推广性
此项目是针对非煤矿业典型场景的 5G 创新，具备大规模复制的特性，可以快速复制至其他非煤矿井，具有很好的示范意义。另外矿井下 5G 应用属于独家网络，一旦拓展，拥有很强的排他性和较高的客户黏性。
随着 5G 生态的日渐成熟，未来，更多的智慧矿井应用，都可以基于现有 5G 网络进行更进一步的尝试和创新，助力传统矿业的新旧动能转换和国家高质量发展提供科技新动能。
