【摘要】 煤礦智能化是一個系統工程，智能化煤礦必須實現開拓、采掘(剝)、運輸、通風、洗選、安全保障、經營管理等全過程的智能化運行，各個環節缺一不可。依托先進的5G技術和邊緣計算可打造新一代智能煤礦基礎工作環境，隨時掌控生產的整個過程，達到實時監控，智能化處置，實現管控一體化。打造從井上到井下、從生產到安全、從效率到賦能的一體化智慧煤礦。

　　【關鍵詞】 5G技術 智慧礦山 邊緣云計算

　　前言：

　　中國聯通發揮運營商基礎設施及平臺優勢，依托5G網絡、MEC平臺體系，整合第三方行業應用，打造適合煤炭行業特性需求的設備：基站(井下隔爆兼本安型)、天線和智能行業終端等設備和關鍵技術;打造云-邊-端協同的MEC智能平臺，實現煤礦人、機、物、環等全生產要素的智能互聯管理;打造煤礦智能化應用：AGV調度、設備遠程控制與檢測維護、預測性維護、無人駕駛與操控、環境監控預警等，形成智能礦山產業生態。

　　煤礦行業歷來以工作地質條件復雜、環境惡劣、自然災害多為特點，安全形勢嚴峻。各級監管單位都對煤礦信息化建設提出了具體要求，已投入應用的行業信息化系統超過了三十五種。但是這些系統缺乏統一的規劃和集成，大多通過獨立設計，獨立建設后就投入使用，相互之間數據難以有效的關聯和融合。

　　傳統的網絡模式和應用運行模式在數據時延、傳輸速率等各個方面成為礦山智能化的瓶頸，依托電信運營商的5G網絡和邊緣計算可打造新一代智能礦山基礎工作環境，持續完善智能應用體系。

　　一、新型智能煤礦體系

　　新型智能礦山體系，首先通過制定統一的信息化系統標準規范，促進現有系統之間相互聯系、相互作用、相互約束、相互補充，打造統一的綜合管理平臺，全面接入安全監控系統、人員定位系統、產量監控系統、視頻監控系統、供電控制系統、工作面控制系統以及采、掘、機、運、通、排等各大系統，指導煤礦企業的人、財、物、生產設備等方面的科學運營和管理。

　　以IPRAN技術結合4G、5G技術升級井上井下煤礦企業基礎網絡環境。4G實現全覆蓋，提供全域通信和無感切換能力。5G部署重點應用場景，實現綜采工作面、掘進面等重點工作地點多維數據源回傳、控制信息發布。依托云計算和大數據技術，打造邊緣云+核心云的智能應用運行管理模式。

　　邊緣云搭載各類應用和分析算法，實現對煤礦工作中具體事件和數據的就近分析，直接掌控各類礦端設備并做出條件反射式的高速、準確反映;核心云搭載智能平臺，匯聚收集礦端數據和邊緣云分析結果，對整個信息進行數據模型構建和AI能力的訓練，不斷增強邊緣云反映能力，從而提高整個系統的靈活性、運行效率和智能化水平。

　　在云邊協同的系統體系和5G高速網絡的支持下，投入更先進、成熟的工業設備，如防爆機器人、高清智能攝像機、高靈敏度傳感器、遠程控制器等，為不斷增加的專業化智能應用提供更全面、有效的數據并及時做出針對性響應，最終實現煤礦生產由各個系統單一的集中控制向全礦井集中控制、自動控制轉變，實現一鍵開機、智能輔助控制，遠程操作的功能，最終實現“自動化減人、智能化少人”的目標。

　　二、5G及IPRAN環網部署

　　新一代智能礦山基礎環境升級已通過實踐驗證，通過5G和IPRAN光纖寬帶網優化井上井下數據傳輸網絡、運用邊緣計算技術改造數據運營管理模式、數據采集和分析模式，結合新技術和行業成熟產品制定統一的系統標準體系，使煤礦生產在硬件、軟件、數據等方面為全面智能化應用做好準備。

　　網絡是工業互聯網體系架構中的基礎，為人、機、物全面互聯提供基礎設施，礦山工作的復雜多樣性對網絡各個方面都提出了不同的性能要求。

　　各類控制類業務要求低時延、高可靠的能力;設備監控傳感器要求具備承載高密度接入的能力;高清視頻類應用要求具備高傳輸速率的能力。這些要求恰恰符合5G業務低時延(uRLLC)、大連接(mMTC)、高帶寬(eMBB)的獨特性能。

　　基于已建設完成的井下網絡實測數據，結合礦區井下現場結構，合理確定基站部署距離，實現井下高速網絡無縫覆蓋。

　　采用已通過防爆認證的雙模基站設備，實現4G/5G同時支持，選擇性的開通應用效果。針對常規通信服務區域以4G覆蓋為主，對于需要大帶寬、低時延應用的工作面、掘進面等場所5G信號覆蓋。

　　三、邊緣云MEC平臺

　　基于邊緣計算技術建設邊緣云+核心云結構，建設智能礦井一片云使計算下沉，在靠近井下終端設備一側進行數據的采集運算和存儲。減少了信息回傳的時間，降低了核心網絡的數據量，減少網絡擁堵。各種傳感器設備采集信息直接傳給邊緣設備，在邊緣端進行存儲、處理。將處理好的結果和需要進一步判斷分析的部分回傳給中心云進行進一步運算和展示。

　　邊緣云通過就近部署實現邊緣網關、數據預處理、數據治理、數據分流、數據存儲、數據可視化、視頻圖像分析等功能。中心云采用大數據和AI學習技術進行數據處理、分析和模型訓練，定期下發訓練模型到邊緣云，增強邊緣實時處理能力，通過不斷迭代增強系統全面的分析能力和響應速度。

　　四、綜合應用軟件平臺

　　4.1煤礦綜合管理平臺

　　以開放和可擴展的操作系統形式向下實現各種感知數據的接入，向上為智能應用子系統開發提供數據綜合、時空、可視化、協同設計、業務流程和大數據分析等服務。通過信息世界和物理世界的實時信息融合和控制迭代優化，最終實現礦山萬物互聯、平臺融合、系統聯動與智慧運營。煤礦綜合管理平臺的主要特點及優勢包括：

　　4.2煤炭大數據平臺

　　利用企業云服務的大數據分析能力，從數據上傳、數據存儲、數據分析整個流程，建立煤礦的運銷、物資管理、可視化、綜合自動化等信息系統，對這些系統產生的海量數據進行分析和變現。數據在數據倉庫統一組織管理的基礎上，通過大數據方法進行分析并統一進行展現，從而達到數據開發利用，支持企業生產、管理、運行的目的。

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