5G+煤礦智能化白皮書： 讓煤礦更安全更智能

胡媛

2020年10月14日，在ICT中國(guó)·2020中國(guó)高層論壇中的“5G+智慧能源”分論壇上，中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)、陽(yáng)煤集團(tuán)、國(guó)家能源、中煤能源、陜煤集團(tuán)、山東能源、中國(guó)煤炭科工集團(tuán)、安標(biāo)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心有限公司、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信、華為、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）等多家產(chǎn)業(yè)伙伴聯(lián)合發(fā)布了《5G+煤礦智能化白皮書》。

白皮書基于當(dāng)前5G技術(shù)在井工煤礦的應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述了礦井5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則、礦井5G應(yīng)用場(chǎng)景、礦井5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、礦井5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求等，并提出建設(shè)煤礦5G應(yīng)用生態(tài)的倡議。

白皮書形成了煤礦智能化發(fā)展對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求基線，對(duì)加快5G智能化煤礦建設(shè)，促進(jìn)5G與現(xiàn)有有線、無(wú)線系統(tǒng)的融合，推動(dòng)5G在智能礦井的規(guī)模部署和商用具有重大指導(dǎo)意義。

經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，當(dāng)前各大煤礦企業(yè)都已經(jīng)具備一定的ICT基礎(chǔ)設(shè)施，但因?yàn)槿狈攲右?guī)劃，各個(gè)系統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)集成為主，系統(tǒng)間缺乏互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)無(wú)法融合;而且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制式繁多，維護(hù)困難。利用5G大帶寬、低時(shí)延、多連接能力，使得礦山具備整體一張網(wǎng)的能力。

5G技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下，能夠準(zhǔn)確、全面、清晰地獲取井下各種安全生產(chǎn)和環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)井上井下高清音視頻通話、各種數(shù)據(jù)快速傳輸、設(shè)備遠(yuǎn)程控制等應(yīng)用，為礦井安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，助力礦山企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

隨著運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署，產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，5G在智能礦山的應(yīng)用和探索也在進(jìn)入加速階段。

山西、陜西、山東、內(nèi)蒙、貴州、新疆等多家領(lǐng)先礦山企業(yè)對(duì)礦井下5G具體應(yīng)用的實(shí)操性、對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的具體需求，以及未來(lái)衍生出的需求都有了深入的理論分析以及實(shí)踐驗(yàn)證，均形成了寶貴的經(jīng)驗(yàn)資產(chǎn)。

“由中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)、煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟主導(dǎo)，聯(lián)合煤炭生產(chǎn)企業(yè)、科研院所、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商、煤機(jī)裝備企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈的力量，共同編制了本篇白皮書，旨在強(qiáng)化共識(shí)，形成煤礦對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的需求基線以及實(shí)踐參考，端到端共同加速5G在煤礦的應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)煤礦智能化發(fā)展。”

據(jù)《5G+煤礦智能化白皮書》，礦井5G通信系統(tǒng)總體架構(gòu)需包含以下五點(diǎn)。

5G網(wǎng)管平臺(tái)（NMS）：至少支持礦山用戶實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的網(wǎng)元設(shè)備狀態(tài)查詢和故障查詢，支持本地設(shè)備的維護(hù)與操作。

5G核心網(wǎng)平臺(tái)（5GC）：基于運(yùn)營(yíng)商集成及企業(yè)集成2種模式，靈活選擇核心網(wǎng)部署模式。核心網(wǎng)的部署需要考慮集團(tuán)下各個(gè)礦井的數(shù)據(jù)連接及匯集;同時(shí)，部分功能利用邊緣計(jì)算下沉到礦山園區(qū)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，保障數(shù)據(jù)不出園區(qū)，并滿足低時(shí)延的業(yè)務(wù)需求，以及業(yè)務(wù)分層隔離的切片需求。

5G傳輸網(wǎng)絡(luò)：井下傳輸網(wǎng)絡(luò)建議成環(huán)部署，一條光纖斷路，可用另外一條鏈路傳輸，滿足可靠性要求。

5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：基于并下無(wú)線應(yīng)用場(chǎng)景（以上行為主），能支持時(shí)隙翻轉(zhuǎn)功能（如UL：DL=3：1的時(shí)隙配比），滿足并下大容量的視頻回傳能力，滿足設(shè)備遠(yuǎn)控的低時(shí)延等要求。

5G終端：不只需要考慮本安型的通訊智能手機(jī)、USB Dongle、CPE，還需要考慮各種模組內(nèi)嵌或外接工業(yè)設(shè)備，以及環(huán)境感知等。未來(lái)，隨著5G終端成熟，可逐步把并下遠(yuǎn)控、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控、無(wú)人駕駛等業(yè)務(wù)遷移到5G網(wǎng)絡(luò)上。