神東：5G 織就智慧礦山網(wǎng)

在智能化浪潮奔涌的今天，煤炭行業(yè)正朝著效率升級與安全強化的方向深度變革。作為新一代寬帶移動通信技術(shù)的核心代表，5G技術(shù)正為煤礦產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展持續(xù)注入強勁動能。從地下的采煤作業(yè)、輔助運輸，到地面裝車外運，基于5G網(wǎng)絡的高速互聯(lián)、全域覆蓋特性，一場以“遠程化、無人化、智能化”為核心特征的深刻而徹底的變革，已然滲透到國家能源集團神東煤炭的各個角落。

指尖輕點！井上“掌舵”井下忙

“以前采煤得在井下盯著煤機，現(xiàn)在指尖輕點，井下采煤機就跟著指令動起來了。”神東大柳塔煤礦綜采六隊“太空艙”遠程操控中心，操作員高鵬正盯著眼前的高清屏幕，實時調(diào)整著22上305工作面的采煤參數(shù)，屏幕上清晰呈現(xiàn)著采煤機的運行軌跡、支架狀態(tài)，各項數(shù)據(jù)跳動間，百米井下的煤炭正被精準開采。

圖為煤機司機通過智能太空艙進行遠程采煤作業(yè)

這場從“井下”到“井上”的轉(zhuǎn)變，源于5G數(shù)字孿生技術(shù)的深度應用。綜采六隊通過在22上305綜采工作面部署5G網(wǎng)絡、數(shù)字孿生技術(shù)和全景視頻拼接系統(tǒng)，采用“采煤機記憶割煤+支架自動跟機移架+遠程集控”模式，實現(xiàn)了采煤機、液壓支架等設(shè)備的遠程操控，操作員在“太空艙”內(nèi)就能精準掌握采煤機的速度、傾角及支架運行的各項細節(jié)。

“在5G智能控制終端之前，井下生產(chǎn)設(shè)備和集控系統(tǒng)是通過有線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹Ｔ诟鷻C移架的過程中，容易造成線路破損，短路等故障，現(xiàn)在通過5G網(wǎng)絡傳輸速度更快、也更安全了。”大柳塔煤礦綜采六隊技術(shù)員賀英杰介紹。

以往采煤過程中既要保證不丟煤，又要避免割到巖石造成設(shè)備磨損，工人需要在井下實時盯守調(diào)整，存在一定的安全風險。

“我們現(xiàn)在通過3D建模實現(xiàn)多視角監(jiān)控和漫游，就像在井下現(xiàn)場一樣，采煤更安全，也更有底氣了。”賀英杰指著屏幕上的煤層模型說道。

如今，綜采六隊22上305工作面自動化率最高達92%，生產(chǎn)班人數(shù)從12人減至5人，工效提升60%，實現(xiàn)了“井下2人巡視、地面2人監(jiān)護、1人帶班”的常態(tài)化運行，井下單班作業(yè)人數(shù)從7人減至4人。遠程操控采煤不僅降低了作業(yè)人員的勞動強度，而且提高了作業(yè)人員的安全系數(shù)，真正實現(xiàn)了減員增效保安全的目標。

采煤智能化既是煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢，也是實現(xiàn)“少人則安、無人則安”與行業(yè)長遠可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。神東煤炭始終堅持走在智能化開采探索創(chuàng)新前沿，同時也清醒認識到在前進道路上仍有關(guān)鍵技術(shù)亟待突破——在保供任務繁重時期，自適應截割模板的數(shù)據(jù)精度仍顯不足，部分環(huán)節(jié)仍需人工干預。

“現(xiàn)有問題正是我們下一步的主攻方向。”賀英杰表示，“我們將結(jié)合一線實踐，持續(xù)優(yōu)化技術(shù)參數(shù)、完善系統(tǒng)功能，推動智能化開采從‘可行’走向‘高效’，為煤炭行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展貢獻更多來自現(xiàn)場的實踐智慧。”

5G+UWB全域覆蓋，井下無人駕駛穩(wěn)步前行

神東上灣煤礦，一輛無人駕駛輔助運輸車正從地面井口向著井下作業(yè)點緩緩駛?cè)ィV井巷道內(nèi)沿途布設(shè)的5G微基站與天線設(shè)備、攝像頭、信號指示燈與紅外接收裝置協(xié)同作業(yè)，共同構(gòu)建起一個支持實時通信、精確定位與智能調(diào)度的融合系統(tǒng)，調(diào)度人員僅需在地面控制室進行無人駕駛車輛的狀態(tài)監(jiān)測與應急保障即可。

圖為無人駕駛輔助運輸車在井下運行

這一幕的實現(xiàn)，離不開礦井深處那張無形的“網(wǎng)”。早在2021年，上灣煤礦就建成基于5G網(wǎng)絡與UWB精確定位的智能礦山基礎(chǔ)平臺，成為煤炭行業(yè)首個實現(xiàn)5G+UWB信號全覆蓋的礦井，這也為后來的無人駕駛技術(shù)落地提供了關(guān)鍵網(wǎng)絡支撐。

但井下無人駕駛面臨著不同于地面的技術(shù)挑戰(zhàn)，基于井下GPS信號弱、巷道結(jié)構(gòu)的特殊性，必須構(gòu)建一套高度定制化的感知與控制系統(tǒng)。而5G網(wǎng)絡的高效穩(wěn)定、低時延高可靠的特性，為無人駕駛系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸保障；UWB定位技術(shù)助力解決車輛實時位置的核心問題；再搭配IMU、輪速里程計以及可見光、紅外雙攝像頭等多元傳感器，使車輛對復雜障礙物的識別能力和環(huán)境感知精度大幅提升，能夠?qū)崟r捕捉巷道內(nèi)的環(huán)境動態(tài)與障礙物信息，這些技術(shù)的深度融合，實現(xiàn)了無人駕駛車輛從井口到工作面的全程連續(xù)通信。

“這只是個開端。”上灣煤礦機電信息中心智能化主管董海源展望道，“未來隨著5G網(wǎng)絡可靠性持續(xù)升級、系統(tǒng)協(xié)同能力不斷優(yōu)化，我們將逐步推進無人駕駛車輛更平穩(wěn)可靠的運行，井下輔助運輸也會隨之邁向更智能、更高效的未來。”

手持終端控制系統(tǒng)，讓裝車作業(yè)走向“移動化”

神東大柳塔選煤廠裝車車間裝車操作員孫亞妮手持智能平板，指尖輕點屏幕，裝車系統(tǒng)的給煤機應聲啟動，黑色的煤流精準落入車廂，直至最后一節(jié)車廂裝載完成，緩緩駛離。

這一氣呵成的智能裝車場景得益于今年4月該廠自主研發(fā)的基于5G網(wǎng)絡的手持終端智能裝車控制系統(tǒng)。將原本固定在操作臺上的核心操作功能，如車輛調(diào)度指令下發(fā)、裝車全程實時監(jiān)控、給煤機等設(shè)備遠程啟停、裝車參數(shù)實時調(diào)整等，集成至小巧便攜的手持終端，實現(xiàn)了智能裝車從“固定值守”到“移動操作”的升級。

裝車員可在5G網(wǎng)絡全覆蓋區(qū)域內(nèi)自由移動作業(yè)，擺脫對固定設(shè)備的依賴，大幅提升操作的靈活性與便捷性。

圖為便攜手持終端顯示裝車數(shù)據(jù)

“以前守著固定操作臺，視線受窗口限制，車廂角落裝載是否均勻、煤流是否存在灑漏，都要探身透過玻璃仔細查看。”孫亞妮說道，“現(xiàn)在我們可以靈活選擇最佳裝車觀測點，更有利于掌握裝車實況，作業(yè)體驗和工作效率都有明顯提升。”

此外，手持終端還能實時查看選煤廠各塔樓運行狀態(tài)和裝車參數(shù)，統(tǒng)籌把控裝車全流程工況。

“目前系統(tǒng)整體還處于初步使用階段，部分功能尚未完全成熟，我們正根據(jù)現(xiàn)場應用反饋持續(xù)迭代優(yōu)化。”神東大柳塔選煤廠裝車車間副主任李琴表示，“待系統(tǒng)運行穩(wěn)定性持續(xù)提升、操作流程進一步精簡優(yōu)化后，車間將具備單人移動巡檢與應急值守的實施條件，那將是我們向智能化邁向的又一步。”

技術(shù)發(fā)展不止步，轉(zhuǎn)型實踐不停歇。從地面“太空艙”的遠程采煤，到井下巷道的無人駕駛輔助運輸，再到裝車環(huán)節(jié)的移動化控制，5G技術(shù)正如一條不斷生長的神經(jīng)網(wǎng)絡，持續(xù)串聯(lián)起礦山生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。隨著5G與煤礦生產(chǎn)融合的持續(xù)深化，智能礦山的建設(shè)必將持續(xù)突破現(xiàn)有瓶頸，在減員增效、本質(zhì)安全方面實現(xiàn)更高跨越。

作者：史云愛 通訊員：董博文 常建國 蘇霞

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