5G+智慧矿山:助力矿业高质量发展

来源:人民邮电报 2021-09-13 10:32中投网 A-A+

   矿业是国民经济的重要支柱产业,为国家经济建设提供了能源和原材料,矿业为中国经济的发展和人民生活水平的提高作出了巨大贡献。现代矿业依托科技进步、金融市场和先进产业组织形式,而5G、人工智能、物联网和大数据等新兴关键技术的发展,为矿业的高质量发展和转型升级提供了原始动能。

  近年来,我国智慧矿山建设不断提速。2020年3月,国家发改委、国家能源局、工业和信息化部等八部门联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,随后各地方政府能源局等主管部门陆续出台实施、验收政策,全面启动了煤炭行业新基建,进一步明确在矿山行业推进5G人工智能等新一代信息技术的应用。

  5G技术的大带宽、低时延、广连接特性,为打造智慧矿山创新型应用,助力矿山行业转型升级奠定了坚实基础。为了推进5G融合应用加速普及,工业和信息化部等十部门不久前正式发布《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》(以下简称《行动计划》),明确指出要“推广5G在能源矿产、金属矿产、非金属矿产等各类矿区的应用”。

  5G如何在能源矿产、金属矿产、非金属矿产等领域实现应用,助力矿业智能化发展?

  作为能源矿产的重要组成部分,我国煤矿大部分处于地表以下,井下掘进面、综采面等核心工作区存在较高危险性,人员安全生产问题突出,急需无人化替代方案。但井下作业设备移动性强,工作面光纤损耗大,4G带宽小、时延高,WiFi等无线网络传输距离短、穿透性差、不稳定,无法满足落地创新应用、保障安全生产的通信需求。为满足智慧矿山网络需求,业界积极研发“矿用5G基站”“煤矿5G专网架构”“超千兆上行5G功能”“矿用5G终端”等5G新产品、新技术,开通煤矿园区井上、井下一体化5G专网。

  井上井下协同作业:利用5G大带宽特性,通过矿用5G手机、智能头灯等,井下人员可以随时随地与井上管理人员、技术人员实现昏暗环境下的4K超高清视频通话,助力井上技术人员看清井下生产细节,提高管理、技术支撑效率。

  5G﹢综采智能化工作面:将工作面数据在集控中心进行汇聚,通过5G网络实现地面对工作面采煤机、液压支架、三机设备的远程操作,对工作面监控数据、视频的回传。

  5G井下巡检机器人:通过改造巡检机器人为5G控制、回传,替代人工巡检,实现4K高清视频、红外、瓦斯、烟雾传感器等数据通过机器人5G模组传回,在地面平台可以直接对变电所机器人远程操控并通过机器人井上井下对讲,提高设备监测信息采集的自动化、智能化水平。

  基于5G网络的智能化掘进工作面:改造掘进机,加装5G﹢4K高清摄像头和5GCPE转换设备,实现在地面通过5G专网远程监控、自主导航行走,自动定位截割等采掘工作功能。5G促进了智能煤矿技术的快速发展,提升了煤矿安全生产智能感知系统的井下精准定位水平,多项5G智能煤矿应用的部署,帮助煤矿实现了矿井的无人化、自动化、可视化运行,极大地提升了矿山的智能化水平和本质安全水平。

  在金属矿山领域,业界通过在矿区实现选矿区及矿区指挥调度中心的5G网络覆盖,部署5G﹢智能采矿、5G﹢智能选矿、5G﹢智能管控等应用。

  5G﹢智能采矿:5G网络的低时延特性在满足控制可交互的条件下,实现露天采矿场电动轮矿用自卸车无人驾驶、大马力推土机和钻机的远程操控等。

  5G﹢智能选矿:利用广覆盖特点在行业内实现破碎、磨矿、浮选等选矿工艺设备的联网及分布式控制,能够随矿石难磨程度自动改变磨机转速,按需量自动添加钢球,自动检测磨矿浓、细度并及时做出反应调整工艺流程参数等。

  5G﹢智能管控:部署智能销售计量系统实现矿石称重计量的无人化。5G﹢GBM自动化抓斗系统,实现精矿装、卸、倒料全过程运矿无人化。上述5G应用已在国内多个金属矿山落地,为企业减少作业班组人员,提升采、选、运整体作业效率,创造收益数千万元。

  在非金属矿山领域,针对一些亟待解决的行业痛点,如稀土矿面临的招工难、效率低、工作环境恶劣等日益凸显的问题,结合矿区封闭无人、线路固定、低速等良好的自动驾驶改造条件,基于5G网络,融合GPS、视觉感知等技术,利用车载传感器、路测传感器的多层面数据,创建多维时空模型,构建露天土石方、原石运输矿卡无人驾驶作业集群,实现车辆远程操控、车辆融合定位、精准停靠、自主避障等功能,搭建远程智能调度监控平台,建设5G﹢北斗的车车-车网-车地时空通信系统,有效提高特殊环境下矿车作业效率,最大限度减少现场作业人员数量,确保人身安全,通过5G应用的打造,极大地提升了生产运输效率,保障了人员作业安全,真正为企业实现降本增效。

  面向未来,在政策的指引下,全行业将持续推动5G应用在矿山行业的落地,助力矿山行业智能化转型升级,助推经济社会高质量发展。

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