我国矿业年产值超过6万亿元人民币,占全国GDP比重超过7%,在我国的经济运行中有着“压舱石”作用。国家格外的重视矿山行业的智能化发展,出台了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》等多项政策,推动矿山行业的转型升级。2022年,预计矿山智能化总体投资规模达千亿元人民币以上,能带来长期稳定收益,5G智慧矿山正成为领军公司竞争的“新赛道”、战略布局的新方向、垂直行业竞争的新焦点。
矿山分为露天矿山和井下矿山两种,智能露天矿山“无人化”“少人化”是发展的新趋势,重点推广无人矿卡作业、矿用机械远程控制两大场景,打造本质安全型矿山;智能井下矿山推进5G基站本安隔爆认证,重点拓展5G井下融合组网、高清视频监控、无人化采掘三大类场景,提升井下作业安全水平。
如表1所示,5G智慧矿山体现在远程设备操控(5G+矿用机械远程控制、5G+无人矿卡作业)、目标与环境识别(5G+高清视频监控)、大数据采集、5G+井下融合组网等应用,这些都是助力企业降本增效的典型应用场景。
5G网络的接入不仅意味着“速度变快”,更体现了信息交互、万物互联的时代变革。同时,5G应用对解决矿山安全生产和降本增效的核心诉求将产生巨大的影响。
矿山发展经历了传统矿山(控制电气化、装备机械化、人工决策执行等)、自动化矿山(机电一体化、仪器/仪表自动化、IT应用等)、智慧矿山(装备智能化、控制协同化、决策在线个阶段。
智慧矿山的发展的新趋势必然是“机械化换人,自动化减人”。5G增强移动宽带(eMBB)、低时延高可靠(uRLLC)、海量机器类通信(mMTC)三大特性可有效解决有线技术移动性差、组网不灵活、井下环境铺设困难等问题,突破现有无线技术在可靠性、连接密度、传输能力等方面的局限,围绕无人采掘、矿卡无人驾驶等场景推进“5G+安全生产”落地。
5G 700M+2.6GHZ端到端融合专网方案为矿山提供高可靠通信,能够很好的满足复杂工况环境中对通信网络高带宽、低时延、泛在化的需求。轻量化5G行业核心网占地小、功耗低、高度集成、一体化运维,且整体网络架构、传输抖动性及稳定性完全优于传统5G单频组网,为5G高清视频通话、矿井采掘、机电、运输、“一通三防”等装备提供支撑和保障,实现低成本5G网络在井下重点生产场景的覆盖,为矿井装备智能化应用打下坚实的基础。
5G网络允许大量无线设备组网通信,降低布线复杂度和难度,极大节约了井下设施空间;端到端(D2D)通信技术作为一种冗余通信技术,在5G技术条件下支持自组织网络及多跳技术,使得整个网络负载均衡且畅通,逐步提升网络通信的可靠性;5G技术能显著减少链路传输的能量损耗,为智慧矿山的绿色通信提供技术基础;5G技术的低时延、高可靠性能提高智慧矿山的安全性与效率。5G整体解决方案在智慧矿山的全面应用,极大程度提升了设施运行数据的安全性,同时能实时监测整体运作情况,明显提升维护效率,融合组网可降低矿山5G组网建设成本40%以上。