5G+智能采煤、5G+智能辅助运输、5G+无人机巡检、5G+高清工业应用视频、5G+智能视频分析平台……日前，5G+智慧矿山在晋能控股集团大放异彩。
铺就智能开采“高速公路”
11月13日8时，在晋能控股煤业集团塔山矿调度指挥中心，技术工人魏志强开始他一天的采煤工作。“采煤设备确认完毕，可以进行远程操控。”几秒钟后，该矿综采三队党支部书记李珂在井下8234智能化工作面利用5G可视手机向调度指挥中心进行了确认。只见魏志强轻点鼠标，井下的采煤机、运输机、转载机等综采设备相继联动运转。随着调度指挥中心监控屏幕上数据的跳动，塔山矿8234智能化工作面源源不断地将煤炭输送到地面储煤仓。“这个5G可视手机的图像和声音都特别清晰，几乎没有时延。”魏志强说。
据介绍，该矿依托已经建成的井上、井下全覆盖5G网络，为全矿相关生产区队配备了矿用本安型5G可视手机。该手机采用华为麒麟9905G SOC 旗舰级芯片，搭载EMUI操作系统，网速是原来地面4G的15倍，保证了视频和通话的流畅和稳定。“基于5G高速网络，我们实现了高清工业视频 、智能视频分析平台、巡检机器人、NB 无线传感器等 5G+应用，5G+智慧矿山走在了行业前列。”塔山矿机电副总经理张兴说。
目前，塔山矿正积极探索 5G 技术与人工智能、云计算、大数据等新信息技术的融合，大力推进5G联合实验室和工 业互联网、数据中心建设，加快推进 5G+智慧矿山等一系列重大项目。
在距离塔山矿大约8公里的同忻矿，5G+智慧矿山建设也取得了新的突破。截至目前，由煤炭技能大师杨继彪带领的研究生团队已经完成了智能化综放操作系统的第八次升级。从2013年8月“千万吨级高效综采关键技术创新及产业 化示范工程”立项启动到2016年底正式运行，同忻矿建成国内首个智能化综放工作面，填补了煤炭行业智能化综放工作面生产空白，并获得煤炭工业科技进步奖一等奖。
经过4年多的实践探索，同忻矿智能化综放工作面创新改进支护初撑力智能补压、三角区域割煤参数制定、融合小煤柱开采、煤矿坚硬顶板地面压裂控制等技术30多项，由最初的只能完成简单的系统指令到如今的全系统智能融合，精确割煤、精准放煤，自主完成智能化综放工作面操作系统版本从4.0到10.0的升级，三代智能化综放工作面从最初的“水土不服”变为全面符合实际安全生产条件。“我们把井下放煤控制设备全部搬到了地面联合楼的创新工作室里，通过大屏幕可以实时观看井下的采掘、运输、检修等情况，实现了井下放煤与地面操控同步推进。”同忻矿信息中心副主任宋春儒说。5G建设项目相当于为8102智能化综采工作面的数据传输和远程控制开通了一条“高速公路”。“利用5G网络广连接、大带宽、超低时延的特性，井下可接入的设备更多了，我们从中获取的数据将更全面、精准，可以更加及时、准确、高效地解决问题。”宋春儒指着调度指挥中心大屏幕说，“只要出现风险点，4K 高清视频画面、NB 传感器等设备便会将看到的场景、感知到的数据精准迅速回传至地面总调度室。同时，井上井下实时通话，指令下达没有了时延，安全系数和生产效率都大大提高了。”“以前放煤时，需要4个工人操作一个工作面100个放顶煤液压支架，每个人需要按照经验判断时间，一个一个放，员工劳动强度很高，工作环境差。现在，有了可实时调整系统参数的全自动化放煤系统和5G网络，100个放顶煤液压支架只需1个人操作便可定时同时放下，更加安全高效。”说起放煤系统，该矿放煤操作员张鑫如数家珍。如今，矸石分离的效果更好了，原煤回收率提升了5个至6个百分点，原煤开采量每个班提升了10%。5G网络覆盖后，应用变得十分关键。在该矿联合楼五楼的创新工作室，围绕智能系统应用，技术人员正在埋头进行软件平台设计和应用设备的研发改造升级，加速5G网络与矿井实际应用的深度融合。“我们将5G技术开发作为智慧矿山建设的重要支撑。将来，我们还会开发信息化矿灯、传感器、4K摄像仪等符合煤矿生产特点的应用设备，利用低时延的特点，提高控制速率，提高信息化程度。”宋春儒说。
解决问题更及时精准
今年8月18日，塔山矿8222工作面顺利通过了国家“十三五”资源领域重点研发项目——“千万吨级特厚煤层智能综放开采关键技术及示范”中期检查验收，智能化工作面建设取得了阶段性成效。“这是我国年产1500万吨特厚煤层智能化综放工作面建设示范工程，从2019年2月正式投入生产至今，累计生产原煤1400万吨。智能化让煤炭开采更加安全高效。”塔山矿监控中心主任张慧说，“我们还应用了产量平衡时空预警系统、无轨胶轮车智能调度系统、安全双重预防管理信息系统和智能巡检机器人等一大批达到世界先进水平的科技成果，矿井基本实现了人员、设备、环境实时动态数据的基础感知。”
截至目前，塔山矿已完成4个智能化综放工作面的建设，智能化工作面占比达到100%，实现了效率、效益的双提升。
在塔山矿调度指挥中心，工作人员正紧盯大屏幕监控井下采掘、通风、运输等实时数据，分析判断当前井下的生产状态。在这里，全矿安全生产各类实时数据一目了然，在三维模拟的情况下，井下生产更立体、更直观。综合调度、生产管理、机电管理、位置服务等模块系统多维关联，实现了综采设备的远程自动化控制及“监、管、控一体化”全流程数字化运行。“矿山云图智能决策大数据平台集中了煤矿开采的各项数据，实现了数据、网络平台与应用系统的融合；通过三维模拟，一分钟就可以掌握井上井下安全生产环节的情况；通过综合调度模块，可以实时了解工作面设备的开停状态；通过计量设备模块，盘区主风机等数据全部都能实时调取出来……有什么问题，一目了然，解决问题更方便、更精准了。”张慧说。
在同忻矿调度室旁的数据中心控制室里，15台电脑正在实时分析和采集井下的各种安全数据，为调度中心的安全决策提供依据。数字化智慧调度管理中心集成了“一通三防”、主扇运行、瓦斯抽放监测等24个综合安全监测监控系统的数据，井上井下实现了远程集中自动化控制，安全全面可控。
同忻矿智能化系统研发负责人陈军介绍，该团队开发了设备终身数据库，设备维检人员通过设备信息 APP，就可自动采集、统计、分析和反馈设备实时运行数据，并精准、快速查明设备故障原因，及时消除安全生产隐患。
同时，同忻矿的大学生技术团队通过数据比对，对生产过程中的各种详细数据进行分析研究，先后完成了智能化工作面矿压监测及顶板断裂位置研究、特厚煤层坚硬顶板条件下孤岛工作面小煤柱留设宽度的研究应用、智能化工作面顶板断裂方式及矿压规律研究等项目。
安全管理人员对采集的大数据进行分析，创新采用“三支架+木垛”联合尾巷支护、围岩压力和围岩变形在线远程实时监测、锚杆组合间合理排距等方案，创造近千万元经济效益的同时，实现了矿井安全可靠化、管理高效化、效益最大化。
制定智慧矿山建设“路线图”
“我们计划利用3年的时间来打造5G+智慧矿山。2020年，重点完善综合自动化、基础平台及应用系统，建成统一完备的传输网络、数据管理平台、系统平台、智能分析平台。2021 年，深度融合自动化与信息化，提升矿山智能化的应用水平。2022年，完成智能分析、智能联动、智能决策平台软件的应用，最终实现矿井‘管控营’一体化、安全可靠化、管理高效化、效益最大化的目标。”宋春儒说。
根据智慧矿山建设规划，塔山矿计划通过40个项目、花3年的时间来完成智慧矿山建设，今年计划完成18个项目。
目前，晋能控股集团正围绕矿山智慧大脑综合基础平台、智能装备和机器人、煤矿大数据三大方向，构建起 5G+万兆工业环网有线无线双网融合的网络大平台；规划建设一个集数据实时共享、各专业快速联动于一体的智能化调度指挥中心，使其成为智慧矿山的“大脑”。
同时，依托 5G+智能化联创实验室，晋能控股集团规划在人工智能、工业机器人、工业物联网、智慧能耗管理、基于无人驾驶的井下智慧交通、基于万物互联的煤矿大数据分析等方面，深入开展5G+研究，切实推动人工智能技术与现代煤炭开发利用深度融合，全面推进5G+智慧矿山建设，全面打造具有自主感知、自主决策的集成智慧矿山示范矿井。
