（2024年）02晋城市东峰煤矿5G项目
20 晋城市东峰煤矿5G项目
所在地市：晋城市
参与单位：中国电信股份有限公司晋城分公司
技术特点：本地化5GC可为煤矿的智能化建设提供强有力的技术支撑。5G的低时延、高带宽特性和MEC对业务的近端处理，为煤矿部署的AR远程协助/指导系统、单兵作业、巡检机器人、高清视频监控、安全管控系统等应用提供最优网络支持。通过5GC平台的分流模块实现了煤矿生产和管理数据的本地分流，保障了煤矿数据的安全性和私密性。地面机房布置5GC，配置在SPN与矿井融合调度平台服务器之间，进行井下视频交互、监控视频智能识别、监控数据处理等边缘计算业务。
应用成效：5G网络的高带宽和低时延特性使得高清视频传输、工作面智能化、远程实时控制等应用得以实现。通过高清摄像头和5G网络的配合，调度人员可以实时了解井下的工作状况，进行远程监控和管理。这大大提高了工作效率，减少了人为因素导致的安全隐患。
5G技术在煤矿井下的应用还推动了矿山设备的数字化、网络化、智能化进程。借助5G网络，矿山设备可以实现互联互通，实现数据的实时采集、传输和分析。这有助于提升设备的运行效率，降低维护成本，进一步提高煤矿的生产效益。
一、企业简介
东峰煤矿积极响应国家各级政府相关政策要求，助力煤炭行业高质量发展号召，大力推进煤矿信息化建设，并基于先进的各类信息化系统，逐步实现井下智能化、少人化、无人化的发展目标。
煤矿信息基础网络分为：有线通信网络和无线通信网络。其中有线网络作为骨干承载网络，构建矿区地面、井下的统一“干道”，用于矿区数据的主干传输；无线网络作为末端无线接入部分，实现煤矿井下沿巷、工作面、硐室等区域的无线链路构建，包括：5G、4G、Wi-Fi、NB-IoT、UWB、ZigBee等多种制式网络，用于各类无线终端的数据上传及下发。
二、案例背景
在国家政策及企业内需的双重驱动下，当前矿山行业呈现智能化、绿色化的发展趋势，对高质量的无线通信网络需求强烈。智能化矿山的建设需要技术先进、业务全面、功能强大、性能稳定的5G综合通信系统平台做支撑。5G综合通信系统在提供具有高带宽、低时延、大规模设备连接等特性的5G网络同时，可以集成化提供4G网络、Wi-Fi6网络、UWB定位系统网络以及业务接入交换网络等多种通道，为井下不同的业务场景提供定制化的设计。为煤矿井下设备群的“万物互联”提供了通道，可实现矿井全范围通信网络覆盖、对井下设备和环境数据进行全方位采集和传输、精准可靠的实现设备控制，满足井下各类业务系统的网络数据传输需求，将全面推动矿山行业信息化、自动化、集成化、智能化发展。
三、实施方案
1.整体架构
由5GC核心网设备、基带控制单元（BBU）、远端数据汇聚单元（RHUB）、微型射频拉远单元（pRRU）等系统构成、矿用本安型手机等系统设备构成。
核心网5GC设备功能主要是能够在更接近网络边缘的地方执行用户平面的业务数据流以及流量聚合，达到提高带宽效率，同时减少网络阻塞的效果。
基带控制单元（BBU）的主要作用是完成信号的基带处理，提供传输管理及接口，管理无线资源。
基站由基带控制单元（BBU）、远端数据汇聚单元（RHUB）、微型射频拉远单元（pRRU）组成，主要功能和作用是提供井下5G无线信号覆盖。
2.项目方案
地面自建本地核心网5GC设备，未来可根据智能工作面情况建设边缘计算服务器。
基站在直巷覆盖长度按照半径不小于300米。
矿用5G无线基站在直巷覆盖长度按照半径不小于300米，可以保证重要场所信号覆盖，例如：辅运、胶运大巷，综采、掘进面、变电所、避难硐室等场所。
巷道场景一般可以分为短巷道场景，长巷道场景以及复杂巷道场景。巷道场景和其它场景有很多区别：附近基站的信号很难进入, 经常出现弯道与坡度, 无线信号衰减大。所以在处理巷道场景要采取灵活的方式，由以上这些特点，可以采取以下三种方式：
（1）在信号的覆盖强度方面，当长度超过覆盖距离时，采取多基站覆盖方式；
（2）天线布放位置决定巷道内覆盖水平，为了保证良好的覆盖, 天线布放位置应满足巷道内天线覆盖边缘场强应大于-115dBm。在直道情况下，根据计算可覆盖巷道250m，此时即可布放双极化板状天线；在弯道情况下,必须考虑弯道对边缘场强的衰减，建议此时把天线放置在弯道的切点处；
（3）对于复杂巷道场景：可采取防爆基站加泄漏电缆的方式进行巷道信号覆盖。
本次根据巷道的特点，采取防爆基站加定向天线的模式进行巷道覆盖，按照半径300米的覆盖范围进行布放。
井下分站设计布点原则：
直巷主要采用定向天线覆盖，根据巷道宽度密度在半径300米以上。
四、实施成效
首先，5G技术的应用极大地提升了煤矿井下的数据传输速度和稳定性，使得井下设备能够实现更高效、更准确的远程操控和监控。这大大减少了井下工作人员的数量，降低了安全风险，实现了“少人则安、无人则安”的煤矿智能化目标。
其次，5G网络的高带宽和低时延特性使得高清视频传输、工作面智能化、远程实时控制等应用得以实现。通过高清摄像头和5G网络的配合，调度人员可以实时了解井下的工作状况，进行远程监控和管理。这大大提高了工作效率，减少了人为因素导致的安全隐患。
此外，5G技术在煤矿井下的应用还推动了矿山设备的数字化、网络化、智能化进程。借助5G网络，矿山设备可以实现互联互通，实现数据的实时采集、传输和分析。这有助于提升设备的运行效率，降低维护成本，进一步提高煤矿的生产效益。
总的来说，项目的实施为煤矿的智能化建设提供了强大的技术支持，推动了煤矿行业的转型升级。
五、创新亮点
5G研究组织机构均对5G提出了毫秒级的端到端时延要求，理想情况下端到端时延为1ms，典型端到端时延为5-10ms左右。我们目前使用的4G网络，端到端理想时延是10ms左右，LTE的端到端典型时延是50-100ms，这意味着5G将端到端时延缩短为4G的十分之一；目前使用的Wi-Fi技术，端到端的典型时延高达100ms，5G技术端到端时延缩减到了Wi-Fi技术的十分之一以上。井下移动控制类设备信号平均延迟要求严格控制在30ms以内，可靠性需要达到99.99%，5G技术的特点满足井下自动化控制使用需求。
同时针对移动状态下的终端接入场景，终端需频繁在不同基站下完成切换，控制类信号的切换时延需控制在20ms以内，以提供井下控制的安全性。移动终端在不同基站之间切换方面，移动通信技术采用软切换技术（即“先接后断”，保证切换时移动终端不会出现网络中断），技术优于Wi-Fi技术（Wi-Fi技术采用硬切换方式），所以，移动通信技术更适用于移动场景下的低延迟工业控制信号的无线转发。
六、案例图片
为保障设备开通，需双路由保护，现场勘查图如下所示。
第一路由：由原村基站至用户机房利旧原专线光缆；
第二路由：由用户机房新建杆路1.1km至良户村北面与原杆路相连，布放24芯光缆1.5km至良户北面接头（章村基站-原村基站）。
