案例汇编 | 淮北矿业临涣5G+智慧选煤

淮北矿业股份有限公司临涣选煤厂

中国联合网络通信有限公司安徽省分公司

中国联合网络通信有限公司淮北市分公司

联通(安徽)产业互联网有限公司

1、项目背景

随着行业数字化变革席卷全球，包括制造业、交通、能源、医疗卫生、媒体、金融等在内的各行各业都在积极探索其数字化转型道路，在数据采集、传输、应用三个方面寻求新技术的突破。移动通信技术演进到5G时代，网络带宽、时延及可靠性、连接数等技术能力指标大幅提升，面对行业领域供给侧技术的发展与需求的旺盛，5G有效使能各行业数字化建设，并成为应用主力军。

近几年来，国家层面已出台大量政策，推进5G产业的发展、应用。2017年国务院出台《关于深化“工业互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》、2019年工业和信息化部出台《“5G+工业互联网”512工程推进方案》、2020年工业和信息化部出台《关于推动工业互联网加快发展的通知》和《关于加快推动5G发展的通知》等。5G已是成熟的信息通信技术，是实现经济社会数字化转型的重要驱动力量，也是新型基础设施建设的重要内容，5G+工业互联网已成为第四次工业革命的关键支撑，5G+工业互联网有利于推动工业化与信息化在更广范围、更深程度、更高水平实现融合发展，是经济社会高质量发展的有力抓手。

煤炭等能源行业是一个关系到国家能源安全、资源利用效率、民生环境的重要支柱产业，大部分基于传统运行和管理方式，更多依赖先进的生产设备和硬件来提升生产力。在中国制造2025和DT数据智能的今天，互联、集成、海量数据、创新和转型是能源行业走向智能的重要要素，这就要求能源企业更多从数据出发，将企业内一切有效数据进行采集和处理，并且将这些数据进行有效的利用。用恰当的方法让软件和硬件，虚拟和现实进行连接，让数据帮助业务成长，走能源企业的数据智能之路。针对煤矿行业的发展现状和未来趋势，煤矿行业需要将新一代移动通信5G网络、人工智能、大数据分析等新兴技术与企业内外部生产要素高度融合，在生产、管理和服务过程中实现自主决策、自主执行和自主演进。5G网络专有的大带宽、低时延、广连接、高速率、高可靠等特性能为建设提供更有力的基础网络保障，在5G基础上涌现出更多有效的创新应用。

2、项目内容

本项目“淮北矿业临涣选煤厂5G赋能'智慧选煤'项目”为淮北矿业临涣选煤厂建设了一套5G优质独立专网，提供专属覆盖、网络定制、数据隔离、高速高质的独立5G专网定制服务。实现选煤厂多样工业应用需求的大带宽、低时延、安全可靠的数据传输，满足厂区内生产、办公、管理等应用的通信服务需求。采用5G宏站广覆盖与5G室分重点覆盖互补结合的方式进行灵活组网，针对临涣选煤厂不同的工业生产场景进行基站部署建设，各类前端设备通过5G无线模组或外接5G无线终端的方式连接到5G基站，实现“5G+工业场景应用”融合。

5G专网在适合的场景中，助力选煤厂智能化系统的建设，内容主要围绕减人、创效和亮点三大部分，涉及智控中心、一体化协同管理平台、生产中心、安全中心、设备管理中心等。选煤厂的总体目标为通过对接集团+技术改造+自动化+信息化+智能化，以选煤生产过程智能化为重点，构建智能综合管控平台，达到稳定产品质量、定制生产、减少用工、节能降耗、节约成本，实现智能化的目的，最终打造成选煤行业智能化标杆。5G专网助力各类应用系统融合互通，促进该企业快速实现总体目标。

3、行业发展现状

2020年2月，国家发展改革委、国家能源局、应急管理部、国家煤矿安全监察局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部等八部门联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，明确了我国煤炭工业智能化发展的方向，吹响了我国煤矿智能化建设的号角。2020年9月，应急管理部、国家能源局、国家煤矿安全监察局在山东邹城组织召开全国煤矿智能化建设现场推进会，加速推动新一代信息技术与煤炭开发利用融合。

淮北矿区地质条件复杂，矿井资源逐渐枯竭，持续矿并后劲不足，煤炭产能难以提升；化工产品多处在价值链低端，产业结构有待进一步优化；煤炭、化工板块安全管理难度大。通过数字化转型破解企业生存发展所面对的痛点、难点，实现减员增安提效，促进低碳转型，提升安全保障水平;优化企业组织流程、管控方式，提高资源配置效率、运营效率和劳动生产率，降低企业人力成本、生产成本、管理成本、财务成本，保持自身的竞争优势；同时伴随着电子商务、互联网发展，市场需求更加多样化，通过数字技术应用，整合优势资源，优化商业模式，提高自身竞争力，适应不断变化的市场需求。

综上，从国家政策、产业政策、地方政策及集团公司发展的需求来看，加快数字化转型、建设数字淮矿，是顺应新发展阶段形势变化、抢抓信息革命机遇、构筑竞争新优势、加快建成现代化强企的内在要求，是贯彻新发展理念、推动高质量发展的战略举措，是推动构建新发展格局、建设现代化经济体系的必由之路，是培育新发展动能、激发新发展活力、弥合数字鸿沟，加快推进集团公司治理体系和治理能力现代化，促进集团公司全面发展和全面进步的必然选择。

选煤厂5G专网采取5GC(AMF/SMF/UDM)下沉+UPF下沉方式部署，其中在厂区部署一套5GC(含主备各一台)、在厂区部署一套UPF(含主备各一台)。大网UDM开卡数据同步至5G专网中的UDM网元，本地UDM网元负责签约数据访问及鉴权，5G专网环境下本地控制信令和业务信息流闭环在厂区内。

考虑到企业信息安全，5GC核心网接口开放，核心网网元必须基于全PP结构，高性能硬件处理和模块化大容量软件设计。

5GC控制面方案要求高可靠，自主可控，安全可。选煤厂的业多数据经本厂区的下沉网元UPF分流后，直接流转至本厂区内网，确保业务数据不出园区。

投标方大网侧的UDM专用功能负责选煤厂厂区终端的开卡/开户经过临涣选煤厂本地UDM网元与大网UDM网元之间的通路，实现大网数据同步临涣选煤厂的UDM。通过专网自服务平台，能够统一纳管选煤厂厂区的5G专网。

5G 基站系统由基带单元 BBU、射频集中控制单元rHub、射频拉远单元 RRU 组成，射频拉远单元又分为大功率 RRU，以及室分 PRRU。基站系统主要提供 5G 无线信号覆盖和大容量、高速率、低时延的数据传输网络。

根据无线覆盖目标，采用大功率基站完成室外区域覆盖，小功率基站完成室内区域覆盖。

为实现项目需求，本系统POC集群通信方案包含四个子系统：音视频对讲子系统、调度子系统、网管子系统、多媒体录播子系统。

POC平台将通信承载在大带宽、高速率的5G无线通信专网上，保证了音视频对讲子系统在音频、图像、视频通信方面对链路带宽的要求，满足语音单呼、组呼、短消息等功能。

本项目建设系统及网络，涉及5G无线通信系统核心网、轻量化IMS、POC集群通信平台、多媒体录播系统及EMS综合网管系统等多个通信和业务功能的融合通信。系统融合了生产办公、设备控制、智能监控、人员管理、调度指挥等功能。

为保证各个子系统网络相互独立，互不干扰，需要规划好各个子系统的IP地址，并进行VLAN划分，并通过合理的路由部署、数据配置，确保各子系统的网络维持独立性、又能满足必要的业务互通需求。

在5G+应用方面，实现了5G+受煤坑的设备巡检和控制、5G+精煤配仓、5G+车间数据采集应用、5G+AI安防监控系统、5G+皮带检测系统等创新应用。

通过5G+智能化建设，每年成本降低、提资增效、系统维护可带来约700万元的经济效益。

厂区陆续开通更多的5G应用，智能化建设带来的经济效益数额还会进一步增多。随着智能化水平的提高，管理及岗位人员对智能化工厂了解的不断深入，转变管理模式，优化组织结构，管理和生产效率得到大幅提升，降本增效深挖潜能，实现企业经济效益最大化、智能化建设和企业收益之间的滚动式发展。

产品质量方面：5G+智能化建设完成后，可实现产品质量智能调节，减少产品质量波动。将会以更合理的方式组织生产，通过分选系统的智能化，可实现密度波动范围控制在+0.003kg/L，将产品的灰分波动降到最低，参考同类型选煤厂智能化后产品回收率情况，智能化改造后每年可提高精煤产率0.2-0.3个百分点，预计每年可增加效益约500万元。通过产品配煤，提高销售产品质量稳定，减少低灰销售，预计每年可增加效益约300万元。

人员提效降本方面：通过智能化系统建设，可以较大程度减轻生产岗位人员的工作负荷。据测算建成后可分流24人，其中生产岗及机关分流12人占比现有人员的30%。人工成本按人均15万元/年估算，建设完成后，每年可节省人力成本约360万元。

临涣选煤厂通过5G+智能化建设所带来的经济(产业)效益估算如下:

数字化生态建设深化创新能力，发展新业务模式，注重上下游、外部生态的数字协同和价值创造，推动企业高质量发展。

生产管理方面：通过 5GCPE连接采集设备、感知仪器仪表，对生产工艺过程有效检验、检测，实现对原煤煤质信息变化准确收集、优化原煤配洗方案，实现重介和浮选生产过程智能化控制；优化精煤精准配装方案，提高精煤产品质量指标的稳定性，提升产品竞争力和客户满意度。

安全管理方面: 可实现生产现场实时感知预警，对人员、设备、设施、环境、操作等全方位、无死角、不间断的安全管控，有效防范安全事故发生。经营管理方面:通过 5G技术嵌入生产全过程的物资计划、消耗分析、成本管理、质量管理等流程、工序中，降低能源消费，减少碳排放。

人员组织方面：人员结构更加优化，资源配置更加合理，实现人员精干、组织高效，改善现场作业环境，提升职工幸福感。通过 5G+智能化应用建设，在科技创新、绿色可持续生产等方面都做出创新和样板，将选煤厂建设成本质安全型、质量效益型、科技创新型、资源节约型、和谐发展型的标杆企业。