我国矿产资源丰富，据中国煤炭工业协会调查统计，截至目前，我国已建成千万吨级煤矿52处，核定生产能力8.21亿吨/年，约占全国生产煤矿总产能的1/5。矿产资源的开采和供给，是国民经济发展的可靠支撑。
为统筹推进煤矿智能化发展，深入落实“四个革命，一个合作”能源安全新战略，2020年2月，国家能源局联合国家发展改革委、应急部等8部门印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（发改能源〔2020〕283号），对全国煤矿智能化建设作出系统安排部署，并明确提出到2021年建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，到2025年大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，到2035年各类煤矿基本实现智能化3个阶段的工作任务目标。
5G赋能智能矿山
基于5G的大宽带、低时延特性，将5G网络与矿山生产作业流程深度结合后，可以催生多个智能矿山应用场景，如5G+无人机巡检、5G+无人驾驶、5G+智能采掘、5G+4K高清视频等。工作人员可在煤矿调度集控中心，通过综合自动化系统、安全生产智慧管控平台等实时调控和统一管理煤矿生产，实现各场景的少人、无人运行，提升生产效率，提升煤矿生产的安全性。
- 5G+无人机巡检，依托5G网络，实现对煤矿井上和洗煤厂进行远程无人机巡检，降低人工巡检频次，提升巡检效率和效果。而“5G+无人驾驶”则可以利用5G和云计算，实现煤矿运输小火车的无人驾驶，真正实现以物换人。
- 5G+井下4K高清摄像头，将4K超高清视频和5G技术相结合，实现煤矿超高清视频监控、远程现场的实时展示，助力矿山透明化、可视化，在减少人力成本的同时为远程掘进、智能综采提供数据基础。
- 5G+井下信息矿灯应用，可实现一键调度、群组对讲、移动广播、可视通话、远程检修、精确定位等功能，还可通过蓝牙连接激光瓦斯报警仪、智能手环等传感终端、实现移动环境监测及生命体征数据的实时上传，从而实现人与人、人与设备及人与环境的物联功能。
精准云网构筑智能矿山
在矿山智能化转型过程中，一个可靠、高效，全面互联矿山人、机、物的数据采集和信息传输网络是基础。为满足矿山通信新需求，解决煤矿生产系统化和智能化等问题，中兴通讯凭借5G端到端的产品优势，提出智能矿山5G专网方案。方案融合5G的全光组网方式，实现矿区网络全覆盖和极简部署；大带宽上行和小型化核心网等创新技术为多路视频传输和本地网络容灾备份等差异化业务提供保障；精准云三级部署，最大限度满足客户IT基础能力需求。
全光融合组网，实现园区矿区全覆盖
方案采用万兆光纤环网进行融合组网，实现井上井下、有线无线、宽带窄带一张网。工业级50GE全光主干环网、FlexE灵活以太网技术，实现传输硬切片和极低时延转发，满足远程控制、应急通信等业务对高安全可靠和低时延的需求；POL全光无源接入网，属本安（本质安全）型无源网络，支持有线、Wi-Fi、5G一体化接入，创新手拉手组网方式，实现最高级别业务保护；NB-IoT、4G、5G融合无线接入网，一次部署满足多模、多频、多业务接入需求，网络分层接入与5G切片最大保障了差异化业务的质量；万兆骨干环网支持接入矿区原有工业环网，阶段部署保障矿区安全生产。5G结合人工智能、大数据等先进生产要素，实现集团办公、综合管控、融合调度、生产调度一体化管理，推动煤矿智能化发展。
创新技术，满足矿山专网个性需求
煤矿开采环境恶劣，目前煤矿的掘进、综采主要采用本地控制方式，安全性缺乏保障，因此，掘进面、综采面的“减人”“少线”成为煤矿安全生产智能化升级改造迫切需要解决的问题。为全面满足智能矿山对通信网络的需求，中兴通讯对矿井专用网络创新性提出了1D3U技术和极简5GC。
对于矿井专用的5G网络可以采取以上行为主的帧结构（比如1D3U），矿井专网和运营商公网有很好的物理隔离，不存在不同帧结构共存带来的干扰问题。在100Mbps带宽下路测，上行峰值速率近700Mbps，满足井下60路高清视频回传带宽需求，为掘进面、综采面可视化提供技术保障。
针对矿企对信息安全的要求，可以把用户面下沉到园区，做到数据不出园区，同时降低了关键应用的端到端时延（图1）。此外，部署矿区独立极简5GC，可实现网络隔离、自主配置；核心网形成一大一小双网架构，网络可靠性更有保障，即使矿山和外界的通信中断，仍然能保证矿山本地5G网络的运行。
图1 智能矿山专网
云网底座，夯实矿山智能化转型基础
传统矿山IT架构烟囱式建设易造成运维工作量大、资源利用率低、业务扩展困难、不满足工业现场控制要求等问题。
方案结合矿山主营业务，为矿山打造专有云，提供从IT设备、网络、IaaS、PaaS到基础中台全方位产品，各组件可积木式选择。精准云三级部署：集团-主数据中心，具备异地灾备、规模大、算力强等特点，支撑集团决策；矿区-区域数据中心，可细分为生产云和管理云，提高业务可靠性；分支机构-边缘数据中心，贴近工作面、选煤厂等生产现场，支持云边协同。全技术栈云服务提升矿山自动化能力，实现集团、矿区及分支机构一体化管理。
创新实践，加快矿山智能化升级
中兴通讯携手运营商、煤矿行业集成商、矿企共同探索矿山的5G应用场景，致力于加快矿山智能化升级。在矿用通信设备改造上，中兴通讯与隔爆厂商合作的煤矿井下专用5G基站，已获得“安标国家矿用产品安全标志中心”颁发的煤安证书，具备下井资质；在煤矿应用场景开发上，中兴通讯联合运营商和多个领先的矿企，分别在河南、陕西、山西、安徽等地完成输煤皮带智能检测、智能巡检机器人、掘进机远程控制、无人矿卡等多个场景的技术验证和实际部署。
未来中兴通讯将持续创新实践，通过完善的矿井5G网络产品，围绕煤矿信息网络、自动化使能、智能感知技术、煤矿大数据、生态合作等方向进行拓展赋能，助力矿山智能化升级。
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