走進5G+智能化煤礦 “樣板間”

文｜李清波

新春時節，位于山西省晉中市壽陽縣的潞安化工集團新元公司一片繁忙景象。這里是全國首座在井下建成5G 網絡的煤礦，5G 如何幫助井上井下互聯互通？礦工日常工作有何變化？產能和安全如何兼得？讓我們一起實地走訪5G+智能化煤礦“樣板間”。

光：照亮的不僅是巷道

潞安化工集團新元公司

礦井口搭建了喜慶的春節背景墻，升井通道旁邊鋪著紅地毯、掛了紅燈籠，LED大屏上放著幻燈片、播放著歡快的祝福歌曲。在機修車間里，升井的故障備件和修理好的備件吊裝運轉不停。早上10時，白班倒班工人和機修班工人乘坐無軌防爆膠輪車從3號和9號煤井上下往返。升井的工人們走進礦燈、瓦斯報警儀專用儲存室，將設備放入自己的專屬柜子充電，再去更衣室沐浴，從而結束整個輪班。

“5G+智能化煤礦的建成對一線工人最直接的影響就是井下工作環境得到極大改善，在這樣的環境工作，我們感覺很自豪、很幸福。”剛剛升井的綜采隊二組檢修班工長白景說。

作為每天白班作業的前哨站，檢修班要為白班生產排除所有的設備故障。“以前，如果采煤機等大型設備出現了我們無法修理的故障，最直接的做法是讓上海、天津等地的廠商派人來檢修，路上最少也得花一天時間，而現在，通過單位配備的防爆手機可以在地下直接聯系天南海北的廠家，與對方工程師在線溝通，提高檢修效率。”檢修班工人說。

新元公司技術人員調試井下5G基站

無軌防爆膠輪車是礦工上下井非常便捷快速的工具，往返于礦井入口和各個綜采面，可減少礦工攀爬三四千米的巷道，節約大量的體力，從出發到工作場所只需行走幾十米，而且每一個轉載點都有防塵措施，防塵簾、防塵噴霧，再加上個人隨身攜帶的便攜式自救器，保障安全的同時降低了患職業病的風險。

綜采區作業采用的是2715制，2個生產班各7個小時，1個檢修班5個小時，年僅26歲的綜采隊二組技術員關鐵鋼就是井下生產第一負責人，主要負責施工措施的編制，保證措施執行無偏差，井下有哪些需要更換的大型備件都由他來指導。

支架護頂保護巷道，采煤機進刀開始割煤，頂溜銜接煤塊運輸，皮帶接力連接地面選煤生產……煤炭生產大體有4個流程。生產班最主要的任務是割煤，采煤機鋒利地切割著煤層，通過生產溜把切割下的煤炭轉運到皮帶上，然后再輸送到地面。生產溜就是整個綜采工作面第一個運煤的裝置。“隨著生產組織的進度加快，生產溜因為負荷增大而報出來的故障最近比較常見，所以給割煤、拉架（搭支架）、頂溜（生產溜）3個工作設置了智能化程序，一旦出現故障，設備將會同步停機，這就需要我們時刻留意，掌握工作進度，不能過快。”關鐵鋼說。

采煤機根據煤層走向延伸，走到哪里支架就需要跟到哪里，類似千斤頂撐起整個煤層頂板。采煤機行走的路線并非全部是水平路線，高高低低的支架，形成的綜采面作業空間也是起伏不定，這就需要關鐵鋼時刻盯在現場，他要保證采煤機的前進沿著煤層走，少走彎路。

一個煤礦的先進程度主要體現在工人的工作環境上，沒有氧氣時，可以堅持45分鐘的自救器、礦燈之外的照明設施、無處不在的防塵措施、能按時補充能量的工作餐，這些溫暖照亮了每一位職工的心。

電：守護礦工生命線

2022年，新元公司地面供電集控中心剛剛完成了技術改造。對機電動力部供電隊來說，開關柜一鍵順控視頻雙確認系統和在線智能巡檢系統的完善意味著安全水平和勞動效率的又一次提升。這座2007年建成的煤礦采用了當年最先進的供變電技術，在5G+智能化煤礦改造期間，不斷進行“自我升級”。

走進供電集控中心，抬眼望去，大屏幕上顯示著，智能巡檢機器人沿著配電柜外固定路線逐一巡視，每到一處，機械臂伸長脖頸探出攝像頭，觀察開關柜各項數據、燈光指示是否異常，開關溫度是否正常，指示燈與集控中心是否一致，隨后將檢查結果以文本形式發送給集控中心監控后臺。

工人正在維修瓦斯報警器

任正非在新元煤礦井下

“我們改進的一鍵順控視頻雙確認系統為變電站開關柜遙控校驗提供了一種全新的、可視化的校驗確認手段，工作站客戶端站端可以完整展示整個操作過程中的監控畫面。”供電隊技術員劉躍說。

新元公司供電電源從壽陽縣白家莊220千伏變電站引入兩回110千伏主母線，是整個煤礦生存運行的保障。

兩回電源常年保持一回運行一回備用，煤礦的生產運行、礦工的生命保障都依靠它。極端情況下，運行電源出現故障，備用電源需要在1秒之內完成切換，但是設備全部重啟需要一定時間。以保障礦工呼吸的風機系統為例，停電意味著井下的瓦斯無法排出到地面，大氣壓力也無法將新鮮空氣壓入地下，井下工人的自救器只能維持45分鐘。供電系統的故障和檢修超時都是以生命為代價，所以煤礦建設時都必須使用最先進的設備和系統，以提升安全性和可靠性。下一步，供電集控中心會將數據分享給調度室，以供應急情況下領導層決策參考。

指揮：無延遲遙控地下煤山

5G+智能化煤礦建成的時間節點，并不是進化和發展的終點。作為整個煤礦生產的中樞神經，調度室是5G和智能化礦井的中樞指揮系統。“以前的有線光纖信號和4G基站傳遞上來的視頻信號都非常卡頓”，調度室業務組長馮志民在煤礦工作了12年深有感觸。

以前聽到報修故障的渠道都是接聽到固定電話，進而安排指令，但由于煤礦的封閉性和溝通不便性，報修、巡檢、大修和檢修計劃的預判都是依賴于人工經驗。如今，無處不在的傳感器和視頻監控可以讓調度員腦中勾勒出地下生產的圖景。

得到礦長書面授權的調度室擁有礦內調動一切人員和生產資料的權限。調度室因此匯聚了井下門類最全的各類數據，安全、環境、控制、電氣、監控等，每一類數據之下又擁有大量的設備，最終的數據龐大而繁雜。

馮志民說，有了海量的數據，仍然不能缺少一線感受和體驗。為了保障調度員不脫離一線，除了需要最少兩年的下井經驗，他們還需要調度輪班后，在每個月內固定完成一定的下井次數，就怕他們太過于依賴數據，忘記真實感受，脫離了實際。

5G+智能化煤礦建成后，馮志民最直觀的感受是減員增效，減少的工作人員、工作量都被傳感器取代，減少了不必要的巡檢，根據報故障的來源安排巡檢工作，效率更高，人員更少。

5G：地下開花、地上結果

2019年，任正非曾號召華為向谷歌軍團學習，但其實，煤炭軍團早已和智能化意愿極強烈的新元公司形成了緊密的合作關系，雙方成立了聯合創新實驗室，5G+智能化礦山在山西省晉中市壽陽縣有了雛形。2020年12月7日，任正非深入新元煤礦礦井考察了新型智能化設備在井下現場的應用情況。

時至今日，新元煤礦地面工業廠區設置了多達9個5G基站，地下則安裝了特制的防爆基站，這些基站撐起了密集的數據，然后傳輸到網絡上。經過防爆化處理的5G基站只有電腦主機大小，它的傳輸頻率高、速度快、時延低，但是繞射能力差。

有技術員表示，井下通信、視頻等各類數據傳輸最可靠的仍然是有線路線，例如智能礦燈、記錄儀。5G需要解決例如巡檢機器人、采煤機等移動設施的數據傳輸問題，5G技術的速度和穩定性在地下更能發揮好作用，好鋼要用在刀刃上。

“在300米長的巷道內，巡檢機器人拖著數百米長的各類數據線來回往返，在惡劣的環境下，故障率極高。不可移動設備有光纖傳輸數據，而這類移動設備非常需要一個穩定的無線環境，但是原先的無線網絡，比如W i-F i，信號并不穩定。”武宏旺說。

技術人員在井下采用構筑超寬基礎網絡，滿足視頻監控和5G視頻通話等業務演進對網絡大帶寬的需求，在組網方式上，采用了環形組網，在多點故障情況下，能利用冗余鏈路自動恢復業務，數據就像奔跑在中斷的繞城高速上，最終順利到達目的地。

新元煤礦是全球首次采用了華為SPN切片技術的煤礦，通過井下一張物理網可達到多張物理網的隔離承載效果，可將主干網絡時延降低到1毫秒以下。

5G+智能化礦井辦公室主任冀杰說：“井下采煤機、掘進機、水泵、壓風機、開關等設備遠程控制，皮帶異物、人員違章等重要場景視頻智能識別，保障安全監控、精確定位系統人員車輛的海量數據量都可以實現網絡制式歸一了，網絡運維復雜度大大降低了。每一套數據就像千層餅中的一層，無論多少層，帶寬都足以容納，而且切片方式可以靈活調整，切片內的業務互不干擾。目前，我們的帶寬利用率不到一半，給未來的智能化改造留足了空間和遐想。”

人們對于5G+智能化礦井最長遠的期待是井下無人作業，新元公司副總經理崔志芳表示，這一目標目前來看仍然遙不可及，新元公司將繼續在深化5G工業互聯網、采掘智能化工作面、作業流程智能管控平臺、設備全生命周期、AI智能分析、井下物流一體化派送等場景應用上先行先試，當好“樣板間”。