走进5G+智能化煤矿 “样板间”

文｜李清波

新春时节，位于山西省晋中市寿阳县的潞安化工集团新元公司一片繁忙景象。这里是全国首座在井下建成5G 网络的煤矿，5G 如何帮助井上井下互联互通？矿工日常工作有何变化？产能和安全如何兼得？让我们一起实地走访5G+智能化煤矿“样板间”。

光：照亮的不仅是巷道

潞安化工集团新元公司

矿井口搭建了喜庆的春节背景墙，升井通道旁边铺着红地毯、挂了红灯笼，LED大屏上放着幻灯片、播放着欢快的祝福歌曲。在机修车间里，升井的故障备件和修理好的备件吊装运转不停。早上10时，白班倒班工人和机修班工人乘坐无轨防爆胶轮车从3号和9号煤井上下往返。升井的工人们走进矿灯、瓦斯报警仪专用储存室，将设备放入自己的专属柜子充电，再去更衣室沐浴，从而结束整个轮班。

“5G+智能化煤矿的建成对一线工人最直接的影响就是井下工作环境得到极大改善，在这样的环境工作，我们感觉很自豪、很幸福。”刚刚升井的综采队二组检修班工长白景说。

作为每天白班作业的前哨站，检修班要为白班生产排除所有的设备故障。“以前，如果采煤机等大型设备出现了我们无法修理的故障，最直接的做法是让上海、天津等地的厂商派人来检修，路上最少也得花一天时间，而现在，通过单位配备的防爆手机可以在地下直接联系天南海北的厂家，与对方工程师在线沟通，提高检修效率。”检修班工人说。

新元公司技术人员调试井下5G基站

无轨防爆胶轮车是矿工上下井非常便捷快速的工具，往返于矿井入口和各个综采面，可减少矿工攀爬三四千米的巷道，节约大量的体力，从出发到工作场所只需行走几十米，而且每一个转载点都有防尘措施，防尘帘、防尘喷雾，再加上个人随身携带的便携式自救器，保障安全的同时降低了患职业病的风险。

综采区作业采用的是2715制，2个生产班各7个小时，1个检修班5个小时，年仅26岁的综采队二组技术员关铁钢就是井下生产第一负责人，主要负责施工措施的编制，保证措施执行无偏差，井下有哪些需要更换的大型备件都由他来指导。

支架护顶保护巷道，采煤机进刀开始割煤，顶溜衔接煤块运输，皮带接力连接地面选煤生产……煤炭生产大体有4个流程。生产班最主要的任务是割煤，采煤机锋利地切割着煤层，通过生产溜把切割下的煤炭转运到皮带上，然后再输送到地面。生产溜就是整个综采工作面第一个运煤的装置。“随着生产组织的进度加快，生产溜因为负荷增大而报出来的故障最近比较常见，所以给割煤、拉架（搭支架）、顶溜（生产溜）3个工作设置了智能化程序，一旦出现故障，设备将会同步停机，这就需要我们时刻留意，掌握工作进度，不能过快。”关铁钢说。

采煤机根据煤层走向延伸，走到哪里支架就需要跟到哪里，类似千斤顶撑起整个煤层顶板。采煤机行走的路线并非全部是水平路线，高高低低的支架，形成的综采面作业空间也是起伏不定，这就需要关铁钢时刻盯在现场，他要保证采煤机的前进沿着煤层走，少走弯路。

一个煤矿的先进程度主要体现在工人的工作环境上，没有氧气时，可以坚持45分钟的自救器、矿灯之外的照明设施、无处不在的防尘措施、能按时补充能量的工作餐，这些温暖照亮了每一位职工的心。

电：守护矿工生命线

2022年，新元公司地面供电集控中心刚刚完成了技术改造。对机电动力部供电队来说，开关柜一键顺控视频双确认系统和在线智能巡检系统的完善意味着安全水平和劳动效率的又一次提升。这座2007年建成的煤矿采用了当年最先进的供变电技术，在5G+智能化煤矿改造期间，不断进行“自我升级”。

走进供电集控中心，抬眼望去，大屏幕上显示着，智能巡检机器人沿着配电柜外固定路线逐一巡视，每到一处，机械臂伸长脖颈探出摄像头，观察开关柜各项数据、灯光指示是否异常，开关温度是否正常，指示灯与集控中心是否一致，随后将检查结果以文本形式发送给集控中心监控后台。

工人正在维修瓦斯报警器

任正非在新元煤矿井下

“我们改进的一键顺控视频双确认系统为变电站开关柜遥控校验提供了一种全新的、可视化的校验确认手段，工作站客户端站端可以完整展示整个操作过程中的监控画面。”供电队技术员刘跃说。

新元公司供电电源从寿阳县白家庄220千伏变电站引入两回110千伏主母线，是整个煤矿生存运行的保障。

两回电源常年保持一回运行一回备用，煤矿的生产运行、矿工的生命保障都依靠它。极端情况下，运行电源出现故障，备用电源需要在1秒之内完成切换，但是设备全部重启需要一定时间。以保障矿工呼吸的风机系统为例，停电意味着井下的瓦斯无法排出到地面，大气压力也无法将新鲜空气压入地下，井下工人的自救器只能维持45分钟。供电系统的故障和检修超时都是以生命为代价，所以煤矿建设时都必须使用最先进的设备和系统，以提升安全性和可靠性。下一步，供电集控中心会将数据分享给调度室，以供应急情况下领导层决策参考。

指挥：无延迟遥控地下煤山

5G+智能化煤矿建成的时间节点，并不是进化和发展的终点。作为整个煤矿生产的中枢神经，调度室是5G和智能化矿井的中枢指挥系统。“以前的有线光纤信号和4G基站传递上来的视频信号都非常卡顿”，调度室业务组长冯志民在煤矿工作了12年深有感触。

以前听到报修故障的渠道都是接听到固定电话，进而安排指令，但由于煤矿的封闭性和沟通不便性，报修、巡检、大修和检修计划的预判都是依赖于人工经验。如今，无处不在的传感器和视频监控可以让调度员脑中勾勒出地下生产的图景。

得到矿长书面授权的调度室拥有矿内调动一切人员和生产资料的权限。调度室因此汇聚了井下门类最全的各类数据，安全、环境、控制、电气、监控等，每一类数据之下又拥有大量的设备，最终的数据庞大而繁杂。

冯志民说，有了海量的数据，仍然不能缺少一线感受和体验。为了保障调度员不脱离一线，除了需要最少两年的下井经验，他们还需要调度轮班后，在每个月内固定完成一定的下井次数，就怕他们太过于依赖数据，忘记真实感受，脱离了实际。

5G+智能化煤矿建成后，冯志民最直观的感受是减员增效，减少的工作人员、工作量都被传感器取代，减少了不必要的巡检，根据报故障的来源安排巡检工作，效率更高，人员更少。

5G：地下开花、地上结果

2019年，任正非曾号召华为向谷歌军团学习，但其实，煤炭军团早已和智能化意愿极强烈的新元公司形成了紧密的合作关系，双方成立了联合创新实验室，5G+智能化矿山在山西省晋中市寿阳县有了雏形。2020年12月7日，任正非深入新元煤矿矿井考察了新型智能化设备在井下现场的应用情况。

时至今日，新元煤矿地面工业厂区设置了多达9个5G基站，地下则安装了特制的防爆基站，这些基站撑起了密集的数据，然后传输到网络上。经过防爆化处理的5G基站只有电脑主机大小，它的传输频率高、速度快、时延低，但是绕射能力差。

有技术员表示，井下通信、视频等各类数据传输最可靠的仍然是有线路线，例如智能矿灯、记录仪。5G需要解决例如巡检机器人、采煤机等移动设施的数据传输问题，5G技术的速度和稳定性在地下更能发挥好作用，好钢要用在刀刃上。

“在300米长的巷道内，巡检机器人拖着数百米长的各类数据线来回往返，在恶劣的环境下，故障率极高。不可移动设备有光纤传输数据，而这类移动设备非常需要一个稳定的无线环境，但是原先的无线网络，比如W i-F i，信号并不稳定。”武宏旺说。

技术人员在井下采用构筑超宽基础网络，满足视频监控和5G视频通话等业务演进对网络大带宽的需求，在组网方式上，采用了环形组网，在多点故障情况下，能利用冗余链路自动恢复业务，数据就像奔跑在中断的绕城高速上，最终顺利到达目的地。

新元煤矿是全球首次采用了华为SPN切片技术的煤矿，通过井下一张物理网可达到多张物理网的隔离承载效果，可将主干网络时延降低到1毫秒以下。

5G+智能化矿井办公室主任冀杰说：“井下采煤机、掘进机、水泵、压风机、开关等设备远程控制，皮带异物、人员违章等重要场景视频智能识别，保障安全监控、精确定位系统人员车辆的海量数据量都可以实现网络制式归一了，网络运维复杂度大大降低了。每一套数据就像千层饼中的一层，无论多少层，带宽都足以容纳，而且切片方式可以灵活调整，切片内的业务互不干扰。目前，我们的带宽利用率不到一半，给未来的智能化改造留足了空间和遐想。”

人们对于5G+智能化矿井最长远的期待是井下无人作业，新元公司副总经理崔志芳表示，这一目标目前来看仍然遥不可及，新元公司将继续在深化5G工业互联网、采掘智能化工作面、作业流程智能管控平台、设备全生命周期、AI智能分析、井下物流一体化派送等场景应用上先行先试，当好“样板间”。