安徽省积极推动5G与新兴产业深度融合，加快5G应用场景构建，以行业示范应用引领全省5G场景应用加快推广。截至2023年11月，累计建成5G基站11.8万座，排名攀升至全国第9位；行业应用场景拓展至690个，累计建成“5G+工业互联网”应用场景近300个，拥有5G工厂数量位居全国第四位，5G+工业互联网稳步发展为进一步推动“5G+工业互联网”融合创新发展，加快“5G+工业互联网”规模应用，打造5G全连接工厂高水平示范标杆，发挥典型示范和辐射效应。在安徽省经济和信息化厅的指导下，安徽省5G产业发展联盟自2020年以来，连续四年在世界制造业大会上发布全省“5G+工业互联网”创新应用，形成《安徽省“5G+工业互联网”创新应用汇编》。创新应用主要聚焦在采矿、家电制造、汽车制造、装备制造、原材料加工、消费品制造、电力等领域，具有较强的技术创新性、行业代表性和示范推广性。
本文摘编其中矿业类相关案例进行分享。
宝武马钢5G智慧矿山智慧料厂
安徽马钢矿业资源集团有限公司
中国电信股份有限公司马鞍山分公司
中国联合网络通信有限公司马鞍山市分公司
中兴通讯股份有限公司
中国宝武集团积极推进以智慧化运维、工业+AI为代表的众多智慧化项目。安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司、马钢股份公司港务原料总厂全面承接中国宝武使命愿景，以智慧制造推动绿色生产，打造5G智慧矿山智慧料场创新应用。
围绕马钢南山矿业、马钢港务原料总厂须迫切解决的智能化水平低、运行效率不高等发展现状难点、痛点问题，基于5G网络，结合边线云、AI计算、FlexE、SDN等技术，马钢南山矿业实现露天矿卡5G无人驾驶、5G+视频监控、5G+无人机巡检、5G+VR参观、5G+智能巡检、5G+数据采集等5G应用，马钢港务原料总厂实现5G+堆取料机无人驾驶、5G+3D数字料场、5G+智能视频巡航、5G+Al安全行为监管、5G+矿槽远程操作、5G+AR智能巡检等应用。助力马钢南山矿业、马钢港务原料总厂解决了工厂操作人员多、运行成本高、工作效率低、劳动强度大、作业环境差、监管手段少、运维评估难、网络部署杂等问题。进一步向实现中国宝武“现场操作室一律集中、操作岗位一律采用机器人、运维检测一律远程、服务环节一律上线”四个一律的目标推进。
1、5G网络覆盖
根据实际业务需求，在马钢南山矿和尚桥采场完成5G网络的部署包括5G室内分布系统、5G室外宏站。将南山矿MEC与南山矿数据中心部署在同一机房，支持云服务管理、设备联网、大数据分析等，使得园区的生产数据在本地处理计算，进一步降低时延。MEC使用2台交换机汇聚基站侧生产数据，三台服务器通过虚拟化的云计算OS(操作系统)，实现网关功能，服务器经虚拟化后，部署业务应用APP。结合业务特征针对性地建立MEC+切片场景下矿山关键业务的SLA流程监测和保障体系，实现矿山的无人驾驶车队与工程机械自动化。
在马钢祥云数据中心部署边缘计算中心(MEC)1套，在马钢港务原料总厂部署19处5G站点实现5G网络覆盖，5G专网与马钢高质量工业内网深度融合，保障马钢港务原料总厂6大功能应用稳定可靠。(1)大带宽：核心层互联带宽为100G，汇聚层至核心层带宽为40G，接入层至汇聚层带宽为10G，终端接入带宽为1G；(2)双平面：A、B双平面网络，正常时用于不同应用的传输，两网互为备份，异常情况时可互为逃生通道；(3)网络安全：以网络安全管理中心为核心构建马钢网络安全管理体系，建立“零信任机制”；(4)IPv6：采取IPV4、IPV6双栈运行，为实现工业现场5G终端海量接入打下基础；(5)FlexE技术：在主干线路为不同应用划分不同切片，确保物理隔离，构建马钢5G混合专网；(6)SDN技术：路由器和SDN控制器，采用SR-mpls，SRV6，实施骨干网络系统的SDN方案。
2、场景应用
智慧矿山应用场景主要分为远控类、机器视觉类、数据采集三大类业务，其中远控类，主要包括，露天矿山机械远控，露天矿卡无人驾驶，特种车辆/机器人遥控，运输设备远控。矿山设备数据采集，主要包括智能产线、人脸识别等。各类业务对5G网络的性能要求不同。如远控类业务需要网络具备低时延、高可靠、高同步精度能力；机器视觉类网络具备低时延、高可靠、大带宽能力，采集类业务则要求网络具备高密度接入、低功耗能力。目前在马钢南山矿已实现露天矿卡5G无人驾驶、5G+视频监控、5G+无人机巡检、5G+VR参观、5G+智能巡检、5G+数据采集等5G应用。在马钢港务原料总厂实现5G+堆取料机无人驾驶、5G+3D数字料场、5G+智能视频巡航、5G+Al安全行为监管、5G+矿槽远程操作、5G+AR智能巡检等应用。
(1)5G+露天矿车无人驾驶
通过部署在和尚桥采场部署5G SA网络，建设园区MEC平台，及UPF下沉，实现用户数据不出园区需求，同时大幅降低远程调度和控制操作时延，提高上行流量带宽，确保矿车无人驾驶稳定安全运行。无人驾驶矿车部署5G CPE，通过5G+MEC与云端通信，实现在远端无人驾驶实时监控回传，5G+MEC的低时延和大带宽也确保了无人驾驶车辆与远端控制中心实时连接，以及远程应急接管。并利用5G网络实现无人矿车与电铲(加装5G CPE)的协同作业。
矿车无人驾驶系统包括智能调度和监管系统(涵盖运输智能化调度，设备检测安全管理，数据分析管理，地图编辑管理)、无人运输仿真系统，矿用宽体自卸车无人驾驶系统，协同装载/卸载管理系统、应急接管系统、网络传输与定位系统等。各系统之间互相作用如下图所示。
装载作业场景：无人驾驶矿卡在装载作业区内行驶，需明确自身作业任务并周期性对外广播本车的实时位置、速度、方向、加速度等信息。同时装载设备(如挖掘机、电铲等)也需了解矿卡的实时行驶任务，并将自身的位置、朝向等信息广播出去。矿卡、挖掘设备和云控制中心须沟通明确整个装载协作流程(包括协同入场、装载、出场等步骤)。
作业保障场景：智慧矿山无人驾驶系统的高效生产作业得以正常展开，离不开后勤加油补水、维修保养等工作的顺利进行。而在这种作业保障的场景中也需要基于C-V2X网联基础通信设施提供服务保障。其中在检测到油量和水量不足的情况下，需与路侧及云控制中心协调，规划加油补水任务。根据机型及矿区实际情况，可安排无人矿卡行驶至加油区或安排加油车给设备补油两种操作方式。
(2)5G+无人驾驶矿车远程应急接管系统
远程接管处理是为保证智慧矿山无人驾驶百分百安全的一种必要手段。面对无人驾驶矿车意外突发情况，在无人驾驶矿车自动退出无人驾驶模式后，在远程生产调度中心的安全员通过5G+MEC网络远程接管系统远程操控无人驾驶矿车，将故障车辆快速驶离危险区域。
(3)5G+堆取料机无人驾驶
基于数字料场的三维模型数据、智能化感知设备及高清视频技术利用5G低时延特性，完成机载控制系统与远端智能决策系统的实时通讯，实现各系统间的协同，堆取料机的无人化运行。
通过5G接入和MEC的本地分流可以实现远程/无人驾驶的业务保障。结合使用网络切片技术，满足远程/无人驾驶网络需求，灵活实现切片网络资源的独立，保障网络质量及使用安全。
(4)5G+3D料厂
在马钢港务原料总厂，原有料堆、料条的堆取位置、高度、长宽等信息依靠人为观测，根据操作员经验判断料场情况进行作业计划的修改，原料管理手段单一、料厂利用率不高。为解决此问题，需对现有作业模式进行改造，在移动机上部署3D扫描仪，实时扫描料堆三维数据但在移动机部署有线光纤复杂，三维点云数据量大，wifi通讯时延较高无法及时准确回传料堆信息。现通过5G网络将3D扫描的海量点云数据回传至数据中心，对料堆、料条进行三维建模及计算，完成实时盘库、制定作业计划，项目实施后可实现料场精细化管理，生产效率提高20%。
(5)5G+智能监控
针对马钢矿业南山矿工业园区、车间厂房及重点生产线等区域状态综合监控、安防巡检等需求，通过高清摄像头或无人机拍摄监控视频，利用5G网络将视频实时回传至监控中心或云端，可采用移动终端随时查看厂区监控情况，生产视频监控数据和设备运行状态数据通过5G实现回传。在马钢港务原料总厂，基于5G高带宽特性，通过特定的过程连锁信息，根据设备电气的故障和报警信息快速定位故障点，自动调取设备的监控摄像头将影像投到大屏或推送到维护人员的终端，完成特定生产流程的视频巡航监视，巡航路线可自由定制。
(6)5G+生产行为智能监管
通过5G高带宽特性，实时回传作业现场4K高清视频，结合AI平台完成各类生产行为智能分析，对违规行为进行抓拍记录、实时告警。预防不规范行为导致的各类事故，避免事故造成重大人身伤害、设备损失。
(7)5G+无人机巡检
针对马钢矿业南山矿采场、铁路沿线、无人驾驶矿车等巡检需求，利用无人机对较大范围的矿山、铁路线、尾矿管线和高压线进行实时监测，通过无人机拍摄监控视频，锁定开采现状，通过5G网络将视频实时回传至监控中心或云端，针对生产及安全异常情况及时报警，降低巡检成本，提高巡检效率。且通过无人机对无人驾驶矿车实施跟踪，实时监控无人驾驶矿车。
(8)5G+VR参观
马钢南山矿采场环境恶劣，不适宜现场参观。VR虚拟现实融合了多媒体、传感器、新型显示、互联网和人工智能等众多技术，通过VR技术，在矿坑架设360度摄像头，并通过5G大带宽实时传输矿坑画面至生产调度中心，通过5G VR眼镜实时体验矿坑全景，避免矿坑恶劣环境下人工观测的安全问题。
(9)5G+运输带智能巡检机器人
通过改造智能巡检机器人，加装5G通讯模块，在矿石运输带内行人侧与非行人侧安装轨道，布置轨道式巡检机器人巡检，实现对矿石运输带的环境监测、设备状态监测，并与集控中心进行可靠、稳定、及时的数据交互。对数据、音频、视频进行深度分析，以实现环境、设施异常状况和设备故障的诊断、预警等功能。考虑到皮带机长度较长，现场环境恶劣，确保巡检频率及巡检时间，在一部皮带机行人侧安装轨道式巡检装置，往复运行。
(10)5G+数据采集和设备健康监测
针对南山矿选矿设备多、分散的特点，利用5G广覆盖的优势，针对矿区所有的大型选矿设备部署设备健康状态远程诊断系统。将选矿设备通过数据采集终端采集，并通过5G网络传回矿区数据中心，进行数据分析，故障诊断、健康评估，了解企业“安全与效益”的痛点。
(11)5G+AR智能运维
现利用5G+AR眼镜，实时记录每一部件的点检情况并进行分析，在复杂的工业环境，专家通过文字、图片、实时标注等多种空间标注形式实时指导，双方通过第一视角的实时交互、多方多地协同，仅通过云端交互、远程诊断就能快速定位问题并实时传输解决方案。
基于5G+MEC边缘计算技术的无人驾驶矿用卡车在马钢南山矿和尚桥采场露天矿山混编运行项目，充分体现现代通信、传感、信息与5G通讯技术融合，5G+工业互联网助力实现矿山生产过程的自动检测、智能判断与控制、智慧调度与决策，有效提高矿山资源综合回收利用率、动生产率和经济效益，节省运输成本4800万/年，降低人工成本，并提升矿山生产技术水平，推动矿山行业数字化转型，助力智慧矿山建设。
通过建设5G+工业互联网的智慧料场应用，助力马钢实现现场操作室集中控制、现场操作岗位智能化、远程运维检测的管理和统一的平台管理，解决操作人员多、运行成本高、工作效率低、劳动强度大、作业环境差、监管手段少、运维评估难、网络部署杂等问题，可降低人工费用560万元/年：减少事故损失15%，年节省费用约为147万元/年;派少意外事故发生20%，降低29万元/年：可替代现有光缆2/3，节约费用80万元：具有良好的市场效应。
