龙煤鸡西矿业有限责任公司 5G 智慧矿山项目

产品功能及原型设计理念和框架
5G专网：基于5G专项网络，构建矿山生产办公一张网


创意特色及技术性能
一、项目方案
1. 5G专网
无线：独立5G基站，为矿区进行专业服务
MEC：实现用户面下沉到园区内，业务数据不出园区
核心网：控制面与公网共享
业务：应用层与MEC对接，支持矿山设备远控、生产过程监控、数据采集、企业办公等业务
全光网络：井上下SPN100G全光骨干环网

一是借助5G网络大带宽特性，井下工作面4K高清摄像头可同时进行高清视频实时回传；
二是利用5G网络低时延特性，将工作面诗经拼接到经商调度中心，为无人化智能综采提供保障；
三是借助5G网络可移动性和高可靠性，实现全景工作展示，实现掘进、综采少人化、无人化;

二、总体架构
井下矿用本安手机（5G）通利用5G网络的低延时、高带宽的特性，保障了东山煤矿5G信号覆盖场景的视频通话的清晰流畅。实现井下井上协同运维；实现井上井下高清音视频通话.

精确定位及单兵系统包含的设备
1）地面设备：
（1）定位服务器；
（2）监控主机；
（3）唯一性检测设备；
（4）多媒体服务器。
2）井下设备：
（1）KT154-F8矿用本安型综合基站
（2） KDW127/12B（B）配套电源；
（4）KJ681-F矿用本安型定位分站；
（4）KJ681-K矿用本安型定位卡、智能矿灯系列。

三、创新性
1巡检机器人系统
智能巡检机器人能够完全代替巡检工，可靠巡检、无线充电，实时采集、存储、传输现场的图像、声音、温度等数据，通过对数据的分析，判断是否存在设备故障以及故障位置，减轻工作人员的劳动强度、降低劳动风险，及时发现出现的问题，避免事故扩大化（大大降低生产过程中的非正常停机时间）。
防爆移动巡检机器人主要由移动巡检平台、5G通讯模组、无线充电机器人、各种信号采集设备和轨道系统组成。

(1) 本安型移动巡检平台
多参数移动巡检平台是本系统的核心，从功能构成上分为行走模块、充电控制模块、中央控制模块、多参数采集模块、通信模块等；通过物联网技术的扩展应用，可实现视频、烟雾、气体、温度、音频、热成像、扬声播放、超声避障等多参数的采集、判断或监测的扩展。
(2) 5G数据模块
通讯传输采用5G信号的网络通讯系统，以达到远程移动监测实时将数据传输集中管理控制中心。
(3) 隔爆兼本安型电源箱
12V本质安全型电路，直流触点保证现场使用安全；多参数移动巡检装置通过本体5Ah锂电池供电，保证足够的续航能力。采用分布式充电点结构，在运行轨道科学配置充电装置，通过巡检装置自带电量监控系统实现自主充电。

(4) 轨道系统
使用10#工字钢做巡检装置轨道，表面经过特殊防锈处理，结实、耐用、不易侵蚀。轨道每只为6米长，覆盖全部巡检区域，是巡检装置运行的主要载体。

(5) 后台软件系统
采用 C/S、B/S、移动客户端 APP 结合的形式，模块化架构清晰，外部接口齐备，具备对整个机房内各类辅助设备进行综合管理、联动、协调的能力。巡检装置采集数据通过 WEB 服务器对外接口向外共享，专用客户端软件可对移动巡检装置进行遥控、任务配置、视频访问、数据访问等。

2.人员定位系统
煤矿人员管理系统（精确定位）是集人员定位管理、车辆调度管理、无线通讯联络等功能于一体的高精度定位管理系统。系统采用超宽带无线通信技术（UWB），使用飞行时间测距法（TOF），测得高精度厘米级距离数据，完成对井下作业人员、车辆设备的高精度定位。系统设计以工业环网为传输平台，以高精度定位技术、GIS地理信息技术为支撑，实现新一代煤矿人员管理系统。
该系统能够实时、准确的将井下人员情况反映到管理中心。管理中心能够随时掌握井下各区域人员分布情况和井下每个人员运动轨迹，以便对资源进行合理调度管理以及事故救援提供决策依据。系统结构图如下：

地面部分主要由煤矿井下作业人员管理系统、服务器、监控主备机、唯一性检测系统、LED显示屏接口、地面交换机组成。
井下部分由定位分站、定位读卡器、分站电源、标识卡、井下交换机组成。

能够实时获取井下人员位置、分布及活动轨迹，获取车辆、设备位置、轨迹。
能对乘坐胶轮车、电机车等各种运输工具的携卡人员进行准确识别。
能够实时监测采煤工作面、掘进工作面以及井下其它区域矿工总数。

3智能综采
在矿用5G无线通信系统基础上，将采煤机、刮板输送机、液压支架、破碎机、转载机、迈步自移、自移机尾、水处理、乳化液泵站、喷雾泵站、顺槽带式输送机、视频系统、网络系统等工作面各设备纳入到统一的集中监视控制平台，改变原设备自成小系统、工作面各设备信息孤单状态。
通过矿用5G无线通信、工业以太网及现场控制总线，实现工作面设备及各系统的连接；通过构建系统数据库，实现工作面设备及各系统的数据共享；通过工作面控制软件及专家程序，实现对工作面设备及各系统的集中控制、程序控制和自适应控制；在工作面数据共享融合、无缝衔接的基础上，实现综采设备连续高效运行，达到综采工作面生产自动化、管理信息化，实现综采工作面的“自动化”和“少人化”目标，达到“以工作面自动控制为主，人工干预为辅、远程实时监控指挥”的自动化智能化生产模式。同时，系统对综采工作面相关设备运行数据进行分析，对潜在隐患进行预测和预防，提高设备正常率和开机率，实现安全高效生产。
5G+综采工作面智能化系统由地面监控中心、顺槽集控中心、智能化子系统及5G通信网络四部分组成。
地面监控中心，硬件由服务器、工作站计算机、操作台、交换机、手机等组成，软件由专用集控软件、视频监控软件、三维展示软件、移动管控软件等组成，实现对综采工作面远程监控、三维展示、手机接入、可视化操作功能。
顺槽集控中心，硬件由集控仓、计算机、显示器、操作台、交换机等组成，实现对综采工作面设备的监测、控制、实时显示和数据分析等功能，并将监控信息实施上传至矿井调度指挥中心，实现综采工作面设备的集中控制。
智能化子系统由液压支架电液控制系统、采煤机控制系统、三机/皮带控制系统、工作面自动找直系统、视频系统、网络系统、各子系统接入系统等组成。
5G通信网络由5G核心网、IPRAN交换机、5G多模基站、信号转换器（CPE）及光缆组成。
1、实现在顺槽集控中心对工作面设备监测及集中控制功能。
2、实现在地面监控中心对工作面设备实时监测功能。
3、实现在手机APP软件对工作面设备实时监测功能。
4、实现在顺槽集控中心和地面监控中心对工作面设备的“一键”启停功能。
5、具有液压支架工况监测、姿态监测和远程控制功能。
6、具有采煤机工况监测和远程控制功能，满足端头进刀、记忆割煤、人工干预等处理要求。
7、具有工作面运输设备工况监测及远程控制功能，实现工作面煤流智能控制。
8、具有工作面泵站设备工况监测及远程控制功能。
9、具有负荷中心/组合开关监测功能。
10、具有对工作面综采设备的数据集成、处理、故障诊断、分析上传、管理等功能。
11、具有工业以太网，实现工作面及井上下数据的高速传输，免费开放相关接口将工作面自动化控制系统接入到矿井综合自动化平台。
12、具有工作面视频系统，实现对主要综采设备（液压支架、采煤机、运输设备及转载点、设备列车、乳化液泵站等）的实时监控。
13、具有工作面自动找直功能。
14、具有工作面精准人员定位功能。
15、具有工作面5G网络覆盖，手机可与地面进行语音、视频电话会议。
16、工作面建设有线+无线的冗余通讯网络，实现采煤机、液压支架、视频等信号的5G网络传输。
17、综采工作面各系统集成到同一控制平台，使用同一数据库。
18、当综采工作面智能化控制系统出现故障时，各子系统不受综采自动化系统控制，以保证在检修和综采自动化控制系统出现故障时，各子系统能单独开车，确保生产不受影响。

四、实用性
5G 智慧矿山项目在人、车、环境及设备四个维度，落地5G应用场景、通用模组、终端。融入onepower功能，加入了统一门户、数据分析、异构数据接入这三个功能模块。



与5G结合性及强相关性及产业联动效应
1.、 井下机器人巡检，使用了5G技术，将高清图片传送到中控平台，利用了5G大带宽的特点，从而提高了AI检测的准确性，保障了机器人巡检的实用性；
2. 人员定位：使用了5G+UWB的技术，满足了人员定位的诉求；
3. 智能综采，综采面实现了自动化，为了保障数据传输的实时性，确保自动化的指令及时发布，，利用了5G低时延的特点，同时5G+MEC下沉的方案，保障了时延进一步的降低，满足了客户的低时延诉求，实现了智能综采的功能


5G与AI、大数据、先进计算、区块链等技术的融合度
融合调度系统平台接入矿山设备并集成矿山各业务子系统（云融合平台可将数据上传至工业互联网平台）、合作伙伴创新应用，实现有效整合、集中管控，及时处理、指导和调节矿山各生产系统和环节运行，是5G+智慧矿山全工业链条集成平台解决方案




项目的价值以及市场需求、分析市场容量

1、综采工作面，实现远程启停控制设备，视频监控检测。
161队3个班共能节省约14人，剩余14~18人
一年节省约1176000元
提高综采面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：691764~889411元
163队3个班共能节省约11人，剩余18人
一年节省约792000元
提高综采面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：762352元。
2、掘进工作面，实现远程启停控制设备，视频监控检测。
掘进一区：
101队人员节省共约8人。剩余13人
一年节省约720000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：688235元
102队人员节省共约8人。剩余10人
一年节省约432000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：317647元
106队人员节省共约8人。剩余12人
一年节省约528000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：465882元
203队人员节省共约4人。剩余7人
一年节省约216000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：222352元
206队人员节省共约12人。剩余12人
一年节省约1224000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：720000元

掘进二区
201队人员节省共约8人。剩余11人
一年节省约528000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：427058元
208队人员节省共约6人。剩余10人
一年节省约468000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：458823元
301队人员节省共约10人。剩余12人
一年节省约840000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：592941元
302队人员节省共约10人。剩余12人
一年节省约720000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：508235元
303队人员节省共约12人。剩余13人
一年节省约936000元。
提高掘进面剩余人员工作效率30%，每年节省开支约：596470元。
这些益处累积起来有助于企业增产、减员，为企业创造更高的经济效益。
每年总节省支出约为：15031759元

商业模式
合同内容：合同金额XXXX万元；发挥5G技术应用的优势
竞争优势：采用5G专享模式，专网+边缘计算降低矿山控制时延。
发展规划：利用5G的低时延和大带宽特性，将算力分散至云上并引入One Point平台，以降低硬件终端成本。