黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司东山煤矿 5G+智能矿山通信系统

产品功能及原型设计理念和框架
在东山煤矿建设一套无线系统，全面实现井上、井下5G信号覆盖，井下语音及视频通话、远程控制、精准定位、智能管控、安全分析以及AI识别，基于5G网络传输，实现了瓦检员矿灯一键呼叫、拍照、摄像、视频等功能。依托5G建设了信息化管控平台，集成了自动化平台、五大系统、8个业务平台、42个子系统，实现采、掘、机、运、通数据监视，智能控制，初步将人员定位、安全监测、生产调度等系统集中在井下一张图平台展示。在生产运行方面，将综采、综掘工作面监控系统、主煤流运输系统、辅助运输系统、供电与排水系统、水文监测系统及其它监测监控系统进行平台集中化展示与关联分析。

创意特色及技术性能
1）项目技术亮点
利用5G技术的高带宽、低延时、大连接等特性，实现井上、井下的无缝对接，实现视频、音频、数据、信号的高速传输，结合终端的综合感知，实现一网承载及远程控制。
2）行业创新突破点
规划了基于5G技术的虚拟交互应用、超高清视频、工作面智能化、远程实时控制、远程协同运维及井下巡检和安防等煤矿井下应用场景，同时井下采用有线光纤骨干环网PTN加5G覆盖，为用户提统一的云服务平台、智能调度管理平台、标准的网络传输平台、泛在的智能终端设备等。

与5G结合性及强相关性及产业联动效应
国内煤矿综采工作面往往会面临复杂化的情况，为了克服恶劣的条件与完成非常大的操作工程，我们需要持续提升煤矿综采工作面的技术水平，实现综采工作面的智能化开采。国内对于矿井釆煤工作面设备自动化的要求越来越高，前提是设备间存在一个复杂的无线网络问题，其中有些问题完全可以依靠短工作面微波通信的方式实现，既节约了成本，又避免了工作面布置电缆太多，且易损坏等多种不利局面。基于5G建设一张统一规划、信息共享、维护方便、可靠性高的信息化网络。5G无线网络满足井下人员通信、传感器信息采集、井下视频监控、井下远程控制等场景的网络需求，可有效解决煤矿长期存在的安全生产信息无法全方位监测、传递时效性和准确性不高等问题，实现煤炭信息化和自动化生产，推进井下少人化、无人化、智能化。

5G与AI、大数据、先进计算、区块链等技术的融合度
基于5G+UWB融合智能调度指挥系统建设井下无线通信网络，井下大巷处选用移动性好可靠性高（相比）的4G通信系统作为关键网络通信业务，井下机电硐室和工作面选用移动5G通信技术作为井下关键生产网络，实现工作面大量数据传输及远程控制等功能。
工业互联网是第四次工业革命的关键支撑，5G是新一代信息通信技术演进升级的重要方向，二者都是实现经济社会数字化转型的重要驱动力量。5G与工业互联网的融合创新发展，将推动煤矿从单点、局部的信息技术应用向数字化、网络化和智能化转变并结合智能融合通信系统，为煤矿智慧化矿山建设提供一张高速传输及融合通信网。

系统部署示意图如下：

图：基于5G+智能矿山一张网部署示意图

整体设计
基于5G+智能矿山一张网整体架构主要包括设备终端、网络层（接入网络、工业网络）、管理平台三部分。

图：基于5G+4G一张网架构图
5G无线通信系统具有高带宽、低延时、多连接等特性，适用于多种应用场景；可以支撑VR/4K/AGV等大带宽、低时延、多连接的应用；万兆环网、100G带宽的SPN网络为数据传输提供了极高的带宽，从而有效地保证了整个网络系统运行的可靠性、安全性和灵活性及可扩展性。

项目的价值以及市场需求、分析市场容量
黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司东山煤矿智能化综采面与国内多数矿井的智能采面一样，智能控制都是基于有线网络上开展，在移动环境下有线网络运行维护繁琐，无法保证有线网络的稳定性。与此同时，随着自动化、智能化技术的应用，设备会产生大量数据，但受网络带宽的限制，很多系统只能监测，不能实时监控等因素是智能化矿山发展的痛点，问题亟待解决。
本项目通过5G无线网络满足井下人员通信、传感器信息采集、实时通信、井下视频监控、井下远程控制等场景的网络需求，可有效解决煤矿长期存在的安全生产信息无法全方位监测、传递时效性和准确性不高等问题，实现煤炭信息化和自动化生产，推进井下少人化、无人化、智能化。
通过移动、山源、华为、中兴等厂家运用广连接、大带宽、低时延特点的5G技术，建设井下无线通信网络，搭建融合通信平台、安全管控平台，提供井下5G融合通信、5G远程控制、高清监控回传、人员精准定位等集成服务，帮助煤矿实现了矿井少人化、自动化、可视化运行，有效降低工作人员的劳动强度和安全风险，节省大量人力物力。共同打造了黑龙江省东山煤矿5G智能化矿山标杆项目，契合煤矿智能化需求。
项目影响力：

8月11日，黑龙江移动通信有限责任公司与龙煤集团鸡西矿业有限责任公司签订5G战略合作协议，共同启动“东山煤矿5G+智能矿山”项目。
11月5日上午，国家矿山安全监察局河北局参观我公司东山矿智能化建设工作，并进行经验交流。
11月20日省委书记许勤在东山矿调研。

商业模式
开发策略
根据东山煤矿井下实际需求建设 “综合接入、统一传输管道、智能联网及云服务”的5G融合平台。实现基于5G技术的虚拟交互应用、超高清视频、工作面智能化、远程实时控制、远程协同运维及井下巡检和安防等煤矿井下应用场景。为东山矿实现机械化换人、自动化减人、智能化无人提供有效支撑。
通过安装井下5G CPE及5G模组摄像仪使综采面通过低时延远程控制逐步实现少人化、无人化采矿。提升安全效益的同时；也大大提升了开采效率进而提升经济效益。
通过融合调度实现生产、调度效率的整体提升，人员位置信息、设备位置信息、设备状态信息的实时监测和随时随地的可靠移动通信。综采面通过低时延远程控制逐步实现少人化、无人化采矿。变电所机器人实现无人巡检；能够从整体上提升东山矿井生产效率，降低生产成本，具有很高的经济效益。
智慧矿山应用SPN切片分组技术，采用统一部署的方式实施，一方面有效保证了煤矿数据安全，提高安全生产效率，及时准确的数据更新可以在煤矿安全生产指挥和管理中发挥更大的作用，为降低安全生产事故保驾护航；另一方面由于各类煤矿信息化系统是煤矿生产运营的必需品，统一部署、统一建设的实施方式可以在后期快速推广接入各专业业务数据，从而大大节约煤矿信息化软件运营和维护成本。
该项目依托5G通信技术将使各种控制指令得到及时响应，减少信息传输时间，提高决策效率，提升矿井综合管理能力。同时，少人化、无人化开采，以及作业设备等远程精确控制，能够大幅减少井下作业人员数量，尤其是危险区域作业人员数量，大幅降低生产人员的生命风险，对黑龙江省整个煤矿行业的智能化建设都具有非常实际的意义。
项目建成后，有效减少各类通讯、值守、业务办公人员，提升安全管理水平，减少安全事故隐患，提升管理绩效。
市场定位
本项目采用领先的5G+智能矿山技术及切片分组技术，在井下不同类别的场景下，打造类型丰富的物联网连接，形成多样化的应用切入，更好的满足矿井机械化、自动化、信息化和智能化开采。
利用5G技术的高带宽、低延时、大连接等特性，实现井上、井下的无缝对接，实现视频、音频、数据、信号的高速传输，结合矿用本安型终端和综合感知，最终实现无人员失误、无机器故障、无系统缺陷、无管理漏洞的人、机、矿山和管理高度融合的矿山安全目标。
切片分组环网提供了强大、灵活的管控能力，实现WAN领域的VPN业务快速部署发放；并可根据指定约束自动监控、规划和调整网络流量，提升网络资源利用率，提供差异化的SLA保障；同时，网络资源可视可管，数倍提升运维效率。并采用开放架构，全网资源分层可视，提供物理拓扑、逻辑拓扑、隧道、VPN业务多层视图，便于管理和规划，自动发现网络资源，提升运维效率，减少网络初始化时间。借助实时监控带宽、状态、时延、丢包、抖动、业务连通性等业务SLA信息，变被动运维为主动运维，基于智能的流量调优能力，快速实现业务流量调整，快速解除网络拥塞，数倍提升运营效率。可提供基于带宽、时延、Cost值，优先级等多维调优能力，实现单业务路径最优和全局网络流量均衡，有效提升带宽利用率，降低网络扩容成本。
基于智能调度系统及东山矿现有的系统现状，可实现应急广播系统、运输调度系统、5G无线系统、智能矿灯系统、电源管理系统、IOT管理系统的融合或联动，实现统一调度、统一管理、统一监控、智能联动。同时提供可监控5G系统内所有5G模组或CPE设备的运行情况，可对模组或CPE的参数进行管理，可生成各模组的运行曲线，实现矿井井下各类设备统一管理。
产品获利方式和发展规划
本项目拓展了管理空间，有效解决安全管理难度大、安全监控覆盖不到位的难题，具有广泛的推广应用前景。
该项目的实施，可使东山煤矿的智能化水平上一个新台阶，可以提高智能化管理水平，有效利用人力资源，并可实现煤矿井下融合通信、无线数据回传等低时延网络通信，使故障早发现，早维护、简化调度工作流程，提高工作效率。
拓宽了网络带宽，减少了网络应用的风险性。通过SPN的FlexE切片功能，保障了整体网络各个系统的硬隔离，网络安全性得到了有力保障。
通过安装井下5G CPE及5G模组摄像仪，实现综采工作面低时延远程控制，逐步达到少人化、无人化采矿。在提升开采效率的同时，也极大提升了安全和经济效益。
通过人员位置信息、机车运行位置、固定设备位置及状态等信息数据融合，实现生产、调度效率的整体提升。同时，采掘工作面通过低时延远程控制，逐步实现少人化、无人化开采。
该项目依托5G通信技术使各种控制指令得到及时响应，减少信息传输时间，提升作业决策效率和矿井综合管理能力。
项目在坚持自主创新的同时，注重引进、吸收和消化国内外相关领域的成熟技术和最新成果，可保证项目的创新性和先进性，为智能化矿山验收提供支撑。当前，该项目研究成果已在龙煤集团其他煤矿进行推广和应用。

产品原型、logo等设计图片，产品评估验证的图片、评测报告等

1.KTJ115调度功能模块
外观图

安标、防爆认证


检验报告




2.KT154-F8矿用本安型型基站
外观图

安标、防爆认证


检验报告




3.KDW127/12B（B）矿用隔爆兼本安型直流稳压

外观图

安标、防爆认证


检验报告

4.KT154-F5（C）矿用本安型无线基站
外观图

安标、防爆认证


检验报告

团队介绍及其他
上海山源电子科技股份有限公司成立于2001年，注册资金6599.4950万元，是一家集研发、生产、销售及服务于一体的国家级高新技术企业，专注于工业互联网技术在能源行业的推广与应用，致力于为客户提供成套的专用网络通信、信息化及智能化产品，并提供系统级的解决方案，是行业首个煤矿安全生产、智能物联整体解决方案的专业提供商。
公司总部所在的G60科创走廊是是全国首个工业互联网领域的国家新型工业化产业示范基地，公司在北京、深圳、西安、郑州等多地设有子分公司，在全国所有煤矿主产区均设有驻地办事机构和售后服务中心，形成覆盖全国的支持服务体系。公司自成立以来，一直专注于煤炭行业，已经为超过1200家煤矿客户提供了产品及服务，在线运行的设备超过20万台套。
公司一直将创新视为公司的发展之本，现有高级工程师、工程师及其他专业技术人员人数超过公司总人数的一半以上，是国内第一家将“矿井综合一体化调度通讯”应用于煤矿井下的专业厂商，是全球第一家将5G技术应用煤矿井下的专业厂商，是国内第一家将WiFi6技术应用于煤矿井下的专业厂商，是国内第一家将高低压综保技术应用于煤矿井下的专业厂商。
在上海总部建有5G+WiFi6+UWB联合实验室、电磁兼容实验室、煤矿智能电网模拟仿真实验室、环境实验室，且具备完善的生产条件和检测设施，能开展通讯、电气和自动化类产品的研发、设计、中试及生产等全方位的仿真测试工作。