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          2. 新華通訊社主管

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            5G支撐采礦業加速“智變”
            2021-09-13   記者 梁曉飛 張磊 王皓 太原報道 來源: 經濟參考報

              “5G網絡,對于別的行業是錦上添花,但對于采煤行業來說,就是雪中送炭。”山西一位參與5G煤礦建設的負責人由衷感慨。

              5G技術問世不久,煤炭大省山西就把5G網絡帶到了數百米深的礦井深處。2019年5月,山西新元煤礦在地下534米處開通了我國首個煤礦井下5G網絡,成為全球最深的5G網絡。此后,全國煤礦智能化建設明顯提速。在山西,類似的智能煤礦已有16座。

              在近日召開的2021世界5G大會上,“新元煤礦5G智慧礦山項目”榮獲5G應用設計揭榜賽決賽一等獎。“5G+煤礦”的奇妙組合,再度引發關注。

            2021中國國際數字經濟博覽會于9月6日至8日在河北石家莊舉行,“智慧5G+”運用成為本次博覽會上的一大特色亮點。圖為參觀者在博覽會5G智慧展區參觀。

              新華社發(陳其保 攝)

              一趟全新的“地心之旅”

              智能巡檢機器人、一鍵呼叫“網約車”、實時手機視頻通話,黑黝黝的礦井被科技賦予新的活力。記者日前來到晉能控股集團塔山煤礦,深入地下500米,實地探訪5G智慧煤礦。換上礦工服,隨身攜帶GPS定位卡、氧氣自救器、5G礦用防爆手機等裝備,記者乘坐無軌膠輪車,開啟了全新的“地心之旅”。

              漆黑的巷道中,駕駛位右前方一塊明亮的導航屏幕首先吸引了記者的注意。“我們當前的行車軌跡,正清晰地顯示在地面指揮中心的大屏上。”同行的塔山煤礦綜采二隊電工陳建龍說,有了它,這輛車就具備了“網約車”功能。

              大學畢業后,陳建龍已經在井下工作了9年。“井下不能帶手機、刷視頻,連設備維護也不能上網查資料。每天下午2點多下井,上來就晚上11點多了,中間幾乎與世隔絕。”

              在巷道上方,可以看見山西聯通與華為公司聯合部署的5G基站。陳建龍說,5G入井后,各個作業點的畫面、數據都能實時傳回地面。“井上井下被網絡連起來了,曾經的隔絕感也漸漸消除。”

              經過40分鐘的井下路程,記者抵達了二盤區變電所和水泵房。這里相當于煤礦的“心臟”,為井下設備提供電力。寬敞明亮的工作區域內,20多臺電氣設備整齊擺放。井上指揮中心一聲令下,自動巡檢機器人就可啟動工作,將檢查的信息實時傳輸到地面。

              “有了智能巡檢機器人的幫助,變電所和水泵房的人工工作量可減少80%以上。”塔山煤礦研發中心主任王偉光說,巡檢機器人搭載傳感器,能夠感知周邊環境,每天產生的數據量有4萬多條,能夠及時發現異常情況,第一時間排查隱患。

              從水泵房離開時,記者體驗到了井下“一鍵叫車”的便捷。只需要在手機上打開相應的叫車軟件,點擊用車申請,不到一分鐘,附近的一輛膠輪車就來到了面前。

              大約20分鐘后,記者來到井下8303綜放工作面,采煤機、液壓支架、運輸皮帶隆隆作響,降塵水霧自動噴灑。潮濕的環境里,眼鏡頓時蒙上了一層水汽。

              “這是人員定位基站,那是位移傳感器……”站在一根根液壓支架間,陳建龍一一為記者介紹。采煤一線設備繁多,一個工作面光傳感器就有1500多個,每個機器后面都有一條線路,這些光纜、信號線匯總到井下控制臺。控制臺隨采煤機移動,一條線路出了故障,就需要一根一根地排除,工作量之大難以想象。

              塔山煤礦副總經理張興說,5G基站入駐采煤工作面后,已經有11種傳感器改為無線傳輸。原先采煤工作面一個班20多名礦工,經過智能化改造,目前已減員30%至40%。

              結束井下采訪后,又經過約40分鐘車程,記者回到地面。此時天色已黑,煤炭仍在源源不斷地隨著運輸皮帶涌出地面。

              智能化替代成行業剛需

              一改往日的“黑”面孔,穿西服、打領帶,坐在屋里把煤采,礦山的智能化改造讓煤礦工人換新顏。

              記者走訪多座5G煤礦發現,智能化進一步降低了煤礦企業綜合維護成本,極大提高綜采效率,讓無人化、少人化的井下開采成為可能。以往20人班組完成的任務由現在每班七八個人便可完成,并且全都離開了工作面。依托這種智能化綜放開采設備和技術,塔山煤礦實現了用設備替代人工,將采煤工效提升了42%,生產能耗較以往降低了5%以上。

              “生產設備的數字化升級大大減少了資源的浪費,過去很多崗位工人三班倒生產,現在實現了人力解放。”王偉光說,“人力解放并不是辭退工人,而是培訓工人由強體力勞動向高技術含量轉型,把‘藍領’變成‘白領’。”

              對于礦山行業來說,安全生產高于一切。

              日前,由晉能控股集團與國內科研院所聯合研發的,全國首臺適用于井下開展常態化危險氣體巡檢的機器人正式下井。它可以替代以往的瓦檢工,在井下巷道復雜地形,可以進行現場環境探測和音視頻采集,進行井下危險氣體的常態化巡檢。

              “各種智能化操作系統信息一網傳輸,礦井在智能化操作、安全生產以及生產效率等方面實現了重大變化。井下只要出現風險點,便會通過4K高清攝像頭、NB傳感器等設備將數據精準、迅速回傳至地面總調度室,井上的指令下達沒有了時延,安全性和生產效率大大提升。”張興說。

              煤炭行業的“智變”正在加速推進。新基建不僅保障采掘業安全、智能、綠色開采,也給煤炭行業帶來了新一輪的產業調整。煤炭行業也在試圖突破“數據孤島”的瓶頸,進行一場數字化革命。

              落地關鍵在于應用

              中國工程院院士王國法表示,我國煤礦智能化建設仍處于培育示范階段,距離實現全面智能化還有不小差距。目前,我國煤礦智能化建設還存在諸多“痛點”須全力消除。痛點之一就是,5G應用場景和生態匱乏,有待進一步挖掘。

              “5G網絡應用,對煤炭行業來說是必然趨勢。”張興坦言,從4G到5G,在日常生活中的應用過渡得很自然,但對于煤礦來說,需要克服很多困難,應理性考慮,不能盲目追求高大上。

              首先,5G信號在井下的傳播面臨很多苛刻的要求。井下巷道、密布的電纜、管路和拐角等都會對信號形成干擾,這些都會對技術攻關提出新要求。“簡單說,在地面只需要28個基站就可以實現對園區的全覆蓋,但在井下128個基站都很難達到使用要求。”張興說。

              其次,許多現有的井下設備還未搭載適用的5G模塊。“就像4G手機跑不了5G網絡一樣,有了5G網絡只是第一步,還需要相應的設備或模塊。”張興說,目前煤礦對礦用5G模塊的需求非常迫切,市面上有哪些產品,就用哪些產品。

              以傳感器為例,5G網絡搭建完成后,理論上講,所有井下傳感器都可以變成無線的。但目前,塔山煤礦只應用了11種無線傳感器。“如果這些問題解決不了,就談不上減員增效的問題。”張興說。

              再次,5G只是搭建了一個通信網絡,智能化建設仍有許多技術受限。比如,理想的智能化割煤是一種“透明割煤”,需要建立井下三維模型,只割煤不割石頭或矸石。然而,目前的物理探測技術只能探出一個輪廓,分辨不清哪些是煤炭、哪些是石頭。

              王國法表示,地質探測技術與裝備的智能化,探測信息的數字化、模型化及地質信息與工程信息的有效融合,是打造“透明地質”或“透明工作面”的基礎。目前,受地質探測理論、技術與裝備發展水平的限制,“透明地質”技術保障支撐能力明顯不足。

              “煤層就像一個夾心蛋糕,大家都想要把煤炭采干凈,留下矸石。這一想法并沒有卡在通信領域,問題出在傳感器和數據分析方面。”張興說,5G煤礦這架“飛機”已經飛起來,但關鍵要落地,不能在空中解體。而落地的關鍵在于應用。

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