04   山西兰花科创唐安煤矿5G智能矿山项目

所在地市：晋城市

参与单位：山西兰花科技创业股份有限公司、中国联合网络通信有限公司晋城市分公司

技术特点：以5G混合专网为网络基础，建成1平台（智能管控平台），5中心（安监生产中心、综合集控中心、智能巡检中心、决策指挥中心、经营管理中心），3项基础配套设施（5G和工业以太环网、智能安全生产指挥中心、数据中心），以及分布在5中心内的37项智能化子系统，助力兰花科创唐安煤矿实现数智化转型。

应用成效：掘进工作面生产班单班岗位人员减少至 10 人及以下；工作面通信系统无线化，减少了大量有线通信线缆的使用及维护费用；智能化建设可成倍的加快掘进面的掘进速度，使掘进速度提升至匹配综采速度，提高产煤速度，提高煤矿生产的经济效益，同时掘进截割面更加平整。

一、企业简介

山西兰花科技创业股份有限公司，总部位于山西晋城市城区凤台东街2288号兰花科技大厦，于1997年成立，是由山西兰花煤炭实业集团有限公司独家发起募集上市的山西省首家煤炭类上市公司。是一个集煤炭、化肥、精细化工、新型材料、生物制药、机械制造、房地产、旅游开发、现代服务业等多元产业于一体的国家大型一类企业。

二、案例背景

2022年2月，山西省能源局印发《2022年度全省深入推进煤矿智能化建设工作方案》，要求“加快煤矿智能化建设，提高煤矿智能化和本质安全水平，促进煤炭产业转型升级，省能源局制定了《2022年度全省深度推进煤矿智能化建设方案》，推动煤矿5G智能化建设，全面推进煤矿固定场所无人值守，关键环节机器人替代，实现煤生产关键环节无人化，少人化”。

2023年3月，山西省安委办出台的《关于开展全省非煤矿山智能化建设的指导意见》，提出将人工智能、5G通信、大数据技术引入非煤矿山智能化建设，推动非煤矿山装备向智能化、高端化发展，基本实现采掘工作面无人（少人）操作、重点岗位机器人作业、井下固定岗位无人值守与远程监控，各系统智能化决策和自动化协同运行。

基于有线网络进行系统数据传输，普遍存在传输距离有限、“信息孤岛”和线缆维护成本高等问题；4G网络时延较大，且资源抢占和资源阻塞的问题时有发生，难以满足工业控制对实时性和可靠性的要求。由于矿山相对滞后的网络基础设施建设，严重制约了矿山领域的新技术运用，掣肘着智能化改造效益的发挥。

三、实施方案

1.整体架构

唐安煤矿智能化矿山建设按照建设行业领先、节能增效的智能现代化矿井的目标，严格按照制定好的“15337”（1平台：智能管控平台，5中心：安监生产中心、综合集控中心、智能巡检中心、决策指挥中心、经营管理中心，3项相关基础配套设施：5G和工业以太环网、智能安全生产指挥中心、数据中心，以及分布在5中心内的37项智能化子系统）智能化矿山总体规划去完成建设。

2.主要功能

2022年12月唐安煤矿5G网络建设完成，实现了矿用5G信号井上下全覆盖、矿区内免费视频、语音通话。构建了5G+万兆双环网的有线无线融合高速网络，采用5G独有的切片技术，将在同一网络传输的各系统数据分配独立的通道进行传输，有效杜绝了各网络拥堵。 

5G网络系统的拓扑结构如下：

基于断链保护等考虑，唐安煤矿5G无线通信系统规划建设了4G/5G独立核心网。基站部署分为地面与井下两个部分，其中井下区域由唐安煤矿投资，共规划部署基站42台，覆盖除回风巷道以外的所有巷道、硐室及采掘工作面；地面部分为了避免4G/5G基站违法建设，由项目承建运营商投资并部署了室外宏站6套，覆盖矿区所有工业广场、楼宇与风井等场地。地面与井下两部分共同使用唐安煤矿投资建设的4G/5G独立的核心网，构建了井上、井下4G/5G相对安全的语音与数据通信环境。经与运营商沟通，凡不出矿区范围的语音和数据唐安煤矿均可免费使用。

3.设计理念

遵照《2022年度全省深入推进煤矿智能化建设工作方案》及《2022年度全省深度推进煤矿智能化建设方案》，完成唐安煤矿5G智能化建设，全面推进煤矿固定场所无人值守，关键环节机器人替代，实现煤生产关键环节无人化，少人化。

4.项目方案

根据兰花科创唐安煤矿井下设计图规划井下站点数。覆盖区域：除 1301 回风 1 巷、回风 2 巷；中央回风大巷、盘区回风巷外的井下所有区域（井下 1301、1302 工作面）；主变电所、采区变电所、避难硐室等硐室；主斜井、副斜井、西瓦斯抽放巷、东瓦斯抽放巷、中央胶带输送机大巷、中央辅助运输大巷等巷道，以唐安煤矿现有实际巷道为准，井上全部矿区（包括风井广场等）。保证 4G 语音通信及 5G 数据传输无缝通信，根据唐安煤矿井下设计图规划井下站点数，需要部署基站约42 个，开通 4G/5G LICENSE 授权服务。以下是基站布放图：

4G/5G项目建设，实现了矿区井上下5G信号的全方位覆盖，充分利用5G网络大带宽、低时延、高可靠性和海量连接的特性，在智能综合管控平台、皮带保护、安全巡检、5G+智能综采、5G+智能掘进等生产领域不断探索应用场景。

同时，唐安煤矿同期建设有智能煤流、智能排水、智能通风、智能掘进、产量监测、人员定位、工业视频等37个子系统，数据及视频均通过4G/5G+50000Mbps工业以太环网稳定可靠传输至地面，为唐安煤矿实现数字化、网络化、智能化融合，建设成全面感知、实时互联、协同控制的智能化矿山，奠定了基础。

对1301综采工作面机头和设备列车之间进行4G/5G无线覆盖，并在切眼部署两个无线基站，传输内容为工作面控制、数据和视频等，1301 综采工作面胶带顺槽距工作面 300m 范围 5G 信号保证稳定可靠。使用 2 个无线信号转换器（即 5G CPE）将控制数据和视频数据分别通过各自环网传输。

智能化工作面无线传输示意图

三、实施成效

5G智能矿山的建设，未来可以为唐安煤矿带来以下经济及安全效益。

减人：掘进工作面完成智能化改造后，将实现掘进工作面少人操作，掘进工作面生产班单班岗位人员减少至 10 人及以下；

降本：工作面通信系统无线化，减少了大量有线通信线缆的使用及维护费用；掘进系统智能化，实现了少人操作，节省了人工成本；掘进司机技术能力要求较高，而采用智能化远程操作，能节省较高的培训费用，使吨煤生产成本进一步降低；

增效：智能化建设可成倍的加快掘进面的掘进速度，能够从40min-60min/步距减至15min/步距，使掘进速度提升至匹配综采速度，提高产煤速度，提高煤矿生产的经济效益，同时掘进截割面更加平整；

安全：智能安全监控系统、智能地质探测技术及设备保障了掘进工作的无风险进行，人员的作业方式由现场作业转为远程控制，使人员脱离恶劣、高危的工作环境，提升煤矿生产的安全效益。

四、创新亮点

唐安煤矿“5G+智能矿山”项目有3大特色：

（1）“三网融合”组网架构。率先提出并实现有线无线一张网、通信调度一张网、井上井下一张网“三网融合”组网架构。

（2）5G独立组网。5G 通信系统核心网建设在矿内，能在煤矿井下实现独立组网、独立运行，在煤矿外部网络故障时，5G 系统能继续安全、独立、稳定运行，保证无线通信及数据传输的可靠性、稳定性。

（3）自主可控。关键核心技术设备、信息产品和服务的自主可控，是保障网络安全、信息安全的前提。唐安煤矿5G矿山项目建设软硬件产品均采用华为等国产技术及品牌，产品核心技术自主可控，产品设计研发、生产及服务厂商均符合安全保密要求。

五、案例图片

唐安5G智能矿山现场图

副井基站安装现场图

辅运斜巷口基站安装现场图

井下基站

井下综采应用场景