5G为采矿撑起安全伞——山西新元矿井“5G＋工业互联网”应用纪实

图为新元公司技术人员正在调试智能化综采工作面5G基站

“我现在所在的是井下机电硐室，信号很好，设备运行一切正常。”5月27日，在山西新元矿井下534米的采煤面，潞安化工新元公司综采队技术员郗书博正通过防爆5G手机与调度中心的记者现场视频连线。在他身旁，小小的巡检机器人正灵活地进行着360°音视频采集检测；矿井上，记者所处的新元矿调度中心内，工作人员正通过电脑实时监测井下的情况，井下瓦斯浓度、温湿度、采煤量等数据在电子屏幕上一览无余。

“安全生产是矿山行业的红线。”一直以来，传统的煤炭生产面临矿工作业艰苦危险、开采效率难以提升等问题，随着5G等智能化技术与矿山产业的融合发展，传统矿井的作业方式被彻底颠覆——从“人工巡检”到“动动鼠标”，从“亲自下矿”到“远程监控”，“5G+工业互联网”为矿工安全撑起“保护伞”，传统行业正焕发智慧新生机。

智能化转型升级势在必行

作为人类世界使用的主要能源之一，煤炭被誉为“黑色金子”“工业食粮”。数据显示，我国煤矿能源生产占总矿产的74%，能源消费占比达67%，每年开采量约为35亿吨，且85%来自井下开采。

5月27日上午，《中国电子报》记者走进潞安化工集团新元公司煤矿调度中心。通过一块大屏，记者看到新元矿井下的采掘工作场景：矿井下犹如一座微型的地下城市，里面的巷道错综复杂，一台台掘进机、采煤机、皮带机、液压支架等大量机械设备正井然有序地执行着采掘、运输、洗选以及生产辅助等日常作业。作业数据实时传输到调度中心的控制屏上，井下的“风吹草动”，调度中心的工作人员都了如指掌。

潞安化工新元公司党群部部长乔鸿波告诉《中国电子报》记者，人工井下作业存在的问题显而易见，一方面，煤矿采掘工作面地质环境复杂，水、瓦斯、粉尘等自然灾害的潜在威胁普遍存在。新元矿实行“一个检修班、两个生产班”24小时“三班倒”制度，除8小时工作时间，工人每日上、下井还要额外耗费2小时，日常劳动强度极大。另一方面，对矿业企业来说，随着人口红利的消失以及人们对井下作业危险性的担忧，煤矿招工难、用工难的问题日益凸显。

安全问题始终是煤矿生产的头等大事，传统矿山行业信息化、智能化升级势在必行。然而，在矿井下部署设备并非易事。煤矿井下环境特殊，矿井下封闭性巷道多，铁制设备众多，对信号屏蔽严重。传统有线传输信号虽然稳定，但井下地形复杂，设备繁多，给布线造成了很大的困难；WiFi等无线网络传输距离短、穿透性差、不稳定。此外，和露天地面环境不同，井下作业设备移动性高，设备信息采集和视频数据上传需求突出，对上行速率要求高，4G带宽小、时延高，无法满足安全生产业务的通信需求。

“无人化、可视化”成矿井新模样

据乔鸿波介绍，煤矿井下的日常作业过程会产生大量的数据，包括空气温度和湿度、巷道压力等环境数据，采煤和掘进工作面、运输转载点等视频数据，井下重要岗位工作人员的通信对讲数据，以及液压支架和泵站远程集中控制等控制类数据。

5G的大带宽、低时延特性让智能化掘进机、采煤机、巡检机器人等设备的远程操控成为可能。2020年4月，中国移动、华为公司在新元矿开通了国内首个“超千兆上行”的煤矿5G专网。

如今，新元矿井下“一头（掘进头）一面（采煤面）一硐室（机电硐室）”的每一台设备都可以做到“令行禁止”，身处操作室的操作员下达指令后，井下的设备可以立即同步做出反应。设备上部署的4K摄像头模拟驾驶员驾驶视角，同时在四周的环境中布置广角摄像头，拼接360°全景影像，然后将这些视频影像通过网络传输至控制室，让操作员拥有“千里眼”。

乔鸿波告诉记者，采掘是井下安全风险最高的场景。智慧化升级之前，采煤工作是由一个个矿工来完成，采煤后，工作人员要走到煤层下检查“落山”情况，采掘后任何一处煤层没有坍塌，都会囤积巨量的瓦斯气体，当空气中瓦斯浓度达到8%~15%时，煤矿极易发生爆炸。应用矿山机器人后，把工作人员从现场“解放”出来，机器人的传感器会实时采集空气中的瓦斯含量、风速、水文数据，并根绝采掘情况判定是否继续掘进，实现了采掘作业“少人、无人作业”的转型。

插上了“智慧翅膀”，新元矿每个采煤面的综采队作业人员从原来的120人缩减至如今的70人，大大降低了作业人员危险发生率。

采矿行业成“5G+工业互联网”行业标杆

5月27日，在采矿行业“5G+工业互联网”现场工作会上，工信部发布了“5G+工业互联网”第一批重点行业和应用场景，涉及五大重点行业。其中，采矿行业成为“5G+工业互联网”首批重点推广的五大行业之一。

作为重要切入点国内外矿用调度绞车，采矿业的5G数字化转型升级不是“锦上添花”，而是切实解决采矿企业发展痛点难点的“基本工具”和“刚需”，也是从根本上改变传统矿业的开采、运营、管理模式的“法宝”。近年来，采矿行业需求增速放缓、环境制约趋紧、要素成本上升，亟待强化与新一代信息通信技术的融合创新，推动矿业提升产业层次、增强竞争优势、提高经营水平，加快高质量发展，推进行业数字化转型。

山西是产煤大省，曾“点亮”过全国一半的灯。工信部信息通信管理局局长赵志国在接受《中国电子报》记者采访时指出，在采矿行业“5G+工业互联网”应用推广方面，山西省产业基础良好、转型需求迫切、示范效应显著。在“5G+工业互联网”第一批行业和场景遴选的标准上，主要是基于代表性、应用成效性和推广潜力性三个发面的考量。

目前，山西省潞安化工集团新元煤矿、焦煤集团庞庞塔煤矿的“5G+智慧矿山”建设已经为采矿行业的5G+工业互联网应用探索了实施路径，树立了可供行业复制推广的标杆。在示范引领下，山西省十余座煤矿正开展基于5G的智能矿井建设国内外矿用调度绞车，已经在内蒙、山东、陕西等全国多个省市的矿山建成400多个智能化采掘面。未来几年，“5G+工业互联网”将从打造“样板间”加速向出售“商品房”转变。

记者从采矿行业“5G+工业互联网”现场工作会上了解到，山西省将加大“5G+工业互联网”在采矿业的应用范围与规模，“由点到面”“由此及彼”，用二到三年的时间，将5G等新技术应用推广到1000个采掘面，并扩展到煤矿、金属矿、非金属矿等多类矿体。除山西以外，陕西、甘肃、河南、内蒙古、山东等地也在积极推进“5G+工业互联网”创新发展，加快探索利用“5G+工业互联网”驱动采矿业数字化转型升级的新路径。后续，“5G+工业互联网”将从采矿行业、电子设备制造业、装备制造业、钢铁行业、电力行业加速向港口、能源、交通等更多行业拓展，形成更大范围、更深层次、更高水平的创新应用。