安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司

中国电信股份有限公司马鞍山分公司

中兴通讯股份有限公司

1、项目背景

现阶段矿山井下辅助运输主要还是采用轨道机车，由于辅助运输系统的移动目标分散，机车行车规律性差，多为矸石车、物料车、空车、空机头作业任务，物料运输通常无明显的时间限制，行车路线不固定，每列车司机单点作业，经常会随意停放物料车，造成运输轨道区段会被长时间占用，其它车辆经过时需人工判断临时避让，现有技术手段无法实现规则化、程序化和可统筹调度的有机整体。矿井机车均为人工驾驶，操作环境差和技术保障手段缺乏导致轨道机车运输事故频发。随着矿山企业对生产运输安全和减员增效的要求，使矿井运输系统向信息化、数字化、智能化的新型监控模式转变，研制矿井机车无人驾驶系统可以将井下电机车运输环节规则化、程序化，实施电机车智能化控制，减少司机和相关人员岗位，提升矿井物料生产转运效率，减少或避免矿井重大生产运输安全事故，提高矿井生产运输管理无人化、自动化和信息化水平。

本次姑山矿业有限公司井下白象山铁矿井下无人电机车5G通讯项目是在白象山铁矿的-500层面的几条矿料运输线路进行无人电机车改造，需要对这些运输线路范围内进行5G网络建设，使该片区域内实现5G网络信号覆盖。还需要对电机车及轨道进行专业化改造，使电机车具备无人化运输的标准要求。由于白象山铁矿-500层面区域广泛，计划分批次进行无人电机车改造，本次无人电机车改造选择其中几条运输线路，后续将根据姑山矿业有限公司的生产及资金计划继续进行改造。

2、项目需求分析

(1)传统的电机车是由人工进行操作，由于人工操作的主观性，操作时会出现疲劳，或者不按规程操作，导致出现安全事故等问题的发生。而无人驾驶系统则是通过AI技术、定位技术以及与互联网相结合的方式，实现无人化操作，可以避免人工疲劳驾驶，误操作导致的事故发生。

(2)多数矿山处于高海拔地区或者是井下较深的地区，采矿环境比较恶劣，并且不安全。随着时代的发展，工作人员对工作环境的要求提高，导致矿山招人难，而无人驾驶系统的技术能够在一定程度上解决这些问题。

3、项目建设内容

结合姑山矿实际需求，以电机车自动驾驶系统为主体，轨道监控、调度指挥和视频监控为辅助，以5G专网为系统数据、移动视频的实时传输提供无线通道，将井下机车的运行状态、监测参数、机车位置、动态视频、信号灯状态、道岔状态、重要地点视频、装矿机状态、调度信息等直观的在控制室内上位机显示器集中监视。实现电机车运输作业的可视化监控与自动调度，通过信号机、道岔的自动或远程闭锁控制、车皮物料的自动跟踪与管理，确保运输安全，实现促进矿井物流运输信息化水平的提升。

1、项目方案

本次项目采用公网专用的逻辑专网形式建设，基于4G/5G公网平台将UPF/MEC下沉到矿区数据中心部署。企业核心生产运行数据不出矿本地转发，员工手机接入业务和公网保持一致在姑山矿40台4G/5G融合基站，汇聚到地面BBU(基带单元)通过传输网络将用户面数据接入矿区中心机房的UPF/MEC。控制面的鉴权、认证、计费等业务由公网5GC完成。

根据矿井环境及实际需求，制定本次5G站点覆盖方案，每个PRRU设置成一个小区，实现独立小区效果。由于PRRU间距较远，合理布放汇聚单元安装位置，尽可能多带PRRU。同时采用矿用隔爆型UPS电源作为市电断电后井下设备的后备电源，UPS电源备电时长大于2小时，满足40℃环境温度下，内部温度不超过35℃的要求。由于矿井下环境恶劣，所有安装设备、光缆和光电复合缆布放符合矿井安全标准，注意防潮，确保光网建设完成后可以安全、长期、有效运作。

同时本项目建设一套视频监控系统，包含57个溜井视频监控、14个巷道监控摄像头，使各个电机车视频能够动态跟踪机车运行，并通过主干网络连接到地面指挥中心，在控制室视频监控上位机显示，实现对监控点位的实时在线监视，用于高效处理突发事件。

5G+无人电机车应用部署后，依托5G+AI技术，识别并下不安全行为，减少井下违规作业行为；基于5G+远程控制技术，减少并下作业人员，从根本上降低井下事故发生率，同时降低人员下井成本；基于5G+远程监测技术，实时监测设备状态，降低维修成本;基于5G+智能化建设，加强井下作业规范，遏制事故发生，提高生产效率。

2、项目特色

(1)电机车使用无人驾驶系统运输更安全

建立井下巷道的三维模型，通过前探测雷达扫描与三维模型匹配，再结合机车视频的自动识别，可以检测前方的轨道上是否有人、是否有具它设备，机车之间是否有足够的安全距离，必要时采取自动紧急刹车，实现自主安全。具体体现如下:

①增加车前雷达障碍物检测功能，实现主动安全防护。

②系统增加远程断电功能，出现问题紧急断电，防止溜井的跑矿。

③增加5G 专网，实现双网冗余，防止机车断网失控。④机车及各设备自身健康状况监测技术。

⑤车载终端实时采集车辆各个系统的数据，自动分析机车的各项指标是否正常，只有正常的机车才能投入运行。

(2)无人驾驶电机车更节省

①实现自动装矿，无须遥控放矿，节省人力。

②实现轨道衡自动计量，无须遥控开车计量，节省人力。

③实现电机车自主巡航，结合主动的雷达障碍物检测，无须遥控探作，节省人力。

(3)更高效

无人驾驶电机车安装成功后，不仅可以无人运行，还可以自动装卸矿，可365天24小时运转(设备维护保养及时充分的前提下)，比起以往的人员固定时间作业时间，不仅时间延长了，机器的动作频率更高，更匀速。

针对目前矿山井下作业的安全要求、痛点、需求等问题，部署5G+无人电机车应用，实现井下矿石的无人运输、并下电机车的自动或遥控运行、自动或远程遥控装矿等功能，减少并下作业人员数量、作业危险性，从而更能保障运输安全、提高运输效率，推动实现矿山的自动化。同时该平台还可提供工业互联网的“端-管-云-用”一体化解决方案，降低信息化投入、提高运营效率，实现商业模式创新。

地下无人值守，优化生产模式。从有人到无人，从传统运输设备到智慧化升级，不仅仅是人员上的少人、无人，更代表着整个产业模式的迭代升级。

精简作业人数，降低劳动成本。5G+无人电机车正式投入使用后，通过合同的作业时间规划安排，可以一人操作多辆电机车，实现减员增效。

改善工作环境，提升本质安全。无车电机车无需人员现场操作，且运输作业区域禁止人员进入，从根本上杜绝了人员的安全风险。智能运行机制，促进管理变革。5G+无人电机车的正式投入运行使用，标志着矿山企业向智慧矿山的转变迈进了一步，企业的智慧化管理水平得到了进一步的提升。