08   寿阳友众煤业5G+网络治理项目

所在地市：晋中市

参与单位：山西寿阳段王集团友众煤业有限公司、联通（山西）产业互联网有限公司、中国联合网络通信有限公司晋中市分公司

技术特点：建设基于5G专网的低时延、高带宽特点5G网络，并与矿上原有调度通信系统打通，同时与地面5G公网互联，实现井上井下通信畅通。并建设全面网络管理系统，可以监控网络设备的状态，及时发现并修复网络故障，从而保障网络的高可用性和稳定性。

应用成效：友众煤业从实际情况出发，建设5G无线通信网络，满足了生产需求，并结合企业自身网络现状，建设网络管理系统，并梳理和改造全矿基础网络，解决遗留的网络问题，确保企业安全生产。

一、企业简介

山西寿阳段王集团友众煤业有限公司，成立于1981年，位于山西省晋中市寿阳县宗艾镇东光村，为山西寿阳段王煤业集团有限公司控股，综合生产能力60万吨/年。

二、案例背景

山西寿阳段王集团友众煤业有限公司通过升级万兆工业环网，承载矿方日益增长的业务需求，矿山井下无线通信网络的覆盖，采用4G+5G网络相结合的方式，具体方式为井下主要区域建设4G来承载语音业务，实现井下通话需求；重要场所，如回采面，掘进头等有需要大带宽、低时延、高可靠性等业务要求的区域建设5G网络，支撑后期更加丰富的业务场景和应用，实现矿山的数字化、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，加速推进“机械化换人、自动化减人”，助力企业降本增效、提质创新，实现企业的可持续发展。

同时，由于矿方原有整体网络系统较为混乱，需建设网络管理系统，实现对全矿通信服务状态的管理和监测，发现异常事件时及时通知管理员；对企业网络设备的性能参数进行评估和分析，提供网络性能评估报告；对网络设备的配置信息进行集中管理，以确保网络设备配置的一致性和正确性；通过检查网络设备和应用程序的安全性来确保网络安全；对网络设备的带宽使用情况进行监测和优化，以及确保网络带宽的合理利用。因此，友众煤业从实际情况出发，结合企业自身网络现状，建设网络管理系统，并梳理和改造全矿基础网络，解决遗留的网络问题，确保企业安全生产。

三、实施方案

1. 整体架构

系统的拓扑结构如下：

IPRAN环网由地面的万兆环网核心交换机和井下的矿用隔爆兼本安型万兆环网交换机组成50GE骨干网络，以支撑原有工业环网和新建4G+5G移动通信等业务。

矿用4G+5G无线通信网络由地面的4G、5G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）及4G基站组成。

同时部署一套网络管理系统，实现对全矿通信服务状态的管理和监测，发现异常事件时及时通知管理员；对企业网络设备的性能参数进行评估和分析，提供网络性能评估报告；对网络设备的配置信息进行集中管理，以确保网络设备配置的一致性和正确性；通过检查网络设备和应用程序的安全性来确保网络安全；对网络设备的带宽使用情况进行监测和优化，以及确保网络带宽的合理利用。

2. 主要功能

2.14/5G无线通信系统主要功能

(1)业务功能

1、语音通话

选择需要呼叫用户，点击呼叫选中的用户，被呼叫用户应答后开始通话。如果被叫用户一直不应答，超时后自动结束通话。

2、视频通话

调度台与手机用户，以及手机用户之间相互视频通话，手机用户通话过程中可以调整前后摄像头。

3、移动增值业务功能

可视电话：实现用户之间的视频与语音于一体的多媒体通信功能；

短消息：实现手机与手机间的短信互发、群发功能；

数据业务：支持网页浏览、即时通信、企业信息化与自动化监控平台；

(2)调度功能

1、组呼

选中一个群组后，点击群呼按钮，被选中群组中所有用户都会接到接受群呼通知。会议呼叫主持人退出(即调度员)，群呼结束；

2、全呼

点击调度界面全呼按钮，系统中注册所有用户都会接到接受呼叫通知。会议呼叫主持人退出(即调度员)，全呼结束；全呼数量不低于1000。

3、转接

当某用户与调度员在通话，此时输入另外一个号码并点击转接按钮，可以把调度员的当前通话转接给另外一个用户，调度员与之前用户的通话立即结束(无论转接成功与否）。

4、监听

选中正在通话用户，点击监听按钮，可以听到被选中用户通话内容，被监听用户不能听到监听者声音。低级别调度员不能对高级别用户或调度员使用该功能。

5、强挂

调度员可以对正在通话中的两个用户进行强挂操作，选中其中任意一个用户，或者输入任意一个用户的号码，点击强挂按钮，通话双方立刻结束通话。 

6、强拆

选中正在通话用户，点击强拆按钮，可以直接与选中用户开始通话，原来与被选中用户的通话方被拆出通话。可对空闲、漫游、未知等状态的用户进行强拆操作，建立调度员与用户之间的通话。低级别调度员不能对高级别用户或调度员使用该功能。 

7、强插

选中正在通话用户后，点击强插按钮，可以插入到选中用户的通话中，形成三方通话。可对空闲、漫游、未知等状态的用户进行强插操作，建立调度员与用户之间的通话。低级别调度员不能对高级别用户或调度员使用该功能。 

8、代答

选中正在振铃时用户，点击代答按钮，可以代替被选中用户应答来电。 

9、紧急呼叫

分机在紧急情况下拨打紧急呼叫号码（SOS号码），手柄空闲时自动分发紧急来电且自动录音。

10、融合调度功能

软件页签：号码本\固话\手机\广播\视频通话\可视调度\车辆调度\区域\会议

支持系统内：固话、IP广播、4G手机、WIFI手机、WIFI车载台、4G车载台的调度功能;

视频通话：4G手机和调度台之间的视频通话（4G系统标配）；

可视调度：支持系统内固定电话和（NVR内摄像头绑定）实现“可视调度”功能；（拨打电话，弹出对应的摄像头图像）

支持：对接人员定位\车辆定位；

区域：区域内支持固话\人员定位\IP广播\人员定位\车辆定位信息展示和调度功能；

11、录音功能

综合网管服务器采用全数字录音，音质采用G.711标准，是电信级通话音质；能对系统内所有分机、环路中继及数字中继进行实时在线录音；采用大容量硬盘作为存储介质，录音时间长达18000小时。

可以对需要录音的有线、无线任何分机开通实时录音功能，每次通话都被实时录音，录音文件存储于录音服务器，可以通过WEB页面对录音服务器完成录音的一键式查询，提供更安全、可靠的管理。 

同时录音话路不低于600路。

12、会议功能

调度员切换到群组管理界面，选择将要举行会议的群组，点击会议呼叫，当前群组中所有用户都会接到接受会议呼叫，调度员可以临时添加会议成员、踢出会议成员，同时还可以进行禁言/解除禁言、隔离/解除隔离操作。

支持多会议同时进行。

13、汇接功能

系统提供多种中继接口，中继信令齐全，如PRI，SIP，SS7，NO.1等信令，支持信令间相互转换。可为用户提供多种组网。汇接方式多样，包括实现数字中继和SIP中继的中继汇接、中继分组、中继局向管理等功能。

2.2网络管理系统主要功能

网络管理系统对于保证企业网络的稳定运行和安全性起到至关重要的作用。网络管理系统可以监控网络设备的状态，及时发现并修复网络故障，从而保障网络的高可用性和稳定性。此外，网络管理系统还可以对网络流量进行实时监控和分析，帮助管理员了解网络的负载情况，优化网络资源的利用，提高网络的性能和效率。另外，网络管理系统还可以提供对网络安全的管理和防护功能，帮助管理员发现并应对网络攻击和威胁，保护网络和数据的安全。因此，友众煤业从实际情况出发，结合企业自身网络现状，建设网络管理系统，并梳理和改造全矿基础网络，解决遗留的网络问题，确保企业安全生产。

3. 设计理念

（1）先进性。采用先进、成熟的、5G通信技术，满足煤矿智能化矿井建设的需要，确保系统的先进性及生命力。

（2）经济性。根据煤矿的井下移动通信应用的需要，采用多模基站：在需要应用5G低时延、大带宽的性能进行自动化、智能化控制的区域开通5G网络。

（3）合规性。选用的产品已经通过了防爆认证，符合《煤矿安全规程》的规定。

（4）统一性。统一规划全矿井的移动通信环网和井下的工业环网，避免重复投资、重复建设。同时将原有网络设备及本次新建的设备全部在网络管理系统纳管

（5）抗灾性。在系统的设计时即进行环网的抗灾性设计，使通信环网具有很高的抗灾能力。

4. 项目方案

4.1万兆IPRAN环网建设

友众煤矿IPRAN环网建设分为地面环网建设和井下环网建设。在友众煤矿地面核心机房放置2台IPRAN设备；井下环网共有4个节点，部署于2采区配电所1台、1采区配电所1台、中央变电所1台、6号煤配电所1台。

本次配置地面核心交换机设备提供50GE端口2个，10GE端口6个，GE端口16个，GE电口16个；井下环网交换机设备提供50GE端口2个，10GE接口4个，GE接口16个，GE电口8个；用于实现环网交换机之间连接、新建4G、5G基站设备的接入和承载以及原有工业网络设备的接入和承载。环网设备支持Ethernet/IP协议，并且通过转换器转换后可支持PROFINET、MODBUS—RTPS、 EPA 等以太网协议。

网络连接相关线路均采用一主一备的连接方式，提高网络抗灾性。由于煤矿生产环境的特性，一主一备的连接线路可以更好地实现手动断线切换，最大程度保障井下网络的通信能力。

IPRAN设备上行端口可支持10G和50G光模块，本次设计的10GE模块完成移动通信上行端口接入和下行设备基站控制器接入以及井下各业务的接入。控制、安全等承载业务可以根据实际需求，配置不同的模块，通过统一建设的IPRAN环网同时承载移动环网和工业环网，真正实现井下“一张网”。

4.2井下4G网络建设

4G系统主要由数据交换业务4G核心网、触摸屏调度台、融合调度服务器、井下基站等设备组成。系统结构多样，组网灵活，兼容性强，通过接入本次同时部署的IPRAN环网的方式来完成数据链路的传输。

4G无线通信系统由数据交换业务平台，将分布在各个区域员工的语音和数据集成在一个网络进行通信，对系统内无线手机、语音网关下的固定电话一体化调度功能，支持井上、井下移动电话漫游通话。并能够通过中继对接等方式使传统的调度电话系统融入到新的通信网络，实现生产、调度、行政等多类电话的互联互通。

支持PRI\NO7信令\NO1信令等多种信令,支持通过数字中继、SIP中继，环路中继模式与矿方的其他通信系统实现互通与对接。

支持电话来电显示、呼叫等待、转移、短信息等功能；

支持紧急呼叫业务、三方通话、主叫号码显示、呼入呼出限制；

支持呼叫、强挂、强插、强拆、代答、保持、转接、监听、录音、会议等调度功能。

系统基于工业环网设计，各调度机、语音网关可按位置需要布置在网络中，无需单独布线，节省投资，减少线路维护量。

系统支持一体化调度，一个调度台完成操作。

系统支持数字中继、环路中继、SIP中继等，能方便与行政、电信等互联互通。

系统轻松实现7*24小时全局录音和临时指定录音，录音保存时间可根据需要配置，系统可基于工业以太网平台，标准的网络及语音协议，更加方便于两化融合。

4.3井下5G网络建设

根据友众煤矿业务需求，并依据井下布放规则进行5G无线基站规划，主要覆盖范围：回采面，2条掘进巷和2采区配电所。

友众煤矿用5G多模基站共需5台，其中150202回采面的纵切面布置2台5G基站，分别安装在机头、机尾液压支架；150210运输巷、回风巷两条掘进巷的掘进机上各挂载1台5G基站；2采区配电所部署1台5G基站。

4.4网络管理系统建设

部署一套网络管理系统，实现对全矿通信服务状态的管理和监测，包括有线网络及无线网络。同时解决办公网络问题，升级改造原网络，梳理整改全矿摄像头网络。

四、实施成效

1. 经济效益 

建设4G+5G无线通信网络可以解决友众煤矿矿井远程实时控制，可显著提高生产效率，为实现安全生产的长效机制提供保障手段，为煤矿智能化建设提供安全可靠的传输网络。

系统建设完成后，有效减少煤矿井下光缆电缆数量及设备数量，所有新建系统的数据传输全部就近接入。新建系统的投资成本降低，同时因光电缆及设备数量的减少，维护工作量下降。随着自动化和智能化系统的逐步增多，维护人员在原有基础上可维持不变甚至减少，达到减人增效的效果，实现经济效益的提升。

2. 安全效益

矿井4G+5G无线通信系统的建设可以满足井下通信、环境监测、设备监控、故障预警、远程控制需求，同时为变电所无人值守系统、主皮带视频巡检等系统提供可靠无线传输网络，实现设备的高度复用，避免系统的重复建设，提高传输设备利用率。

建设本地核心网系统，降低应用时延，提高对设备的集中管控能力。通过对安全生产的重点环节进行监督监控，实现对生产中的安全隐患进行排查治理，对可能发生的安全生产事故进行预测预警，最大程度上降低事故发生的可能性，避免巨大的经济损失。

3. 管理效益

整合现有资源，实现井上井下各系统互联互通、信息共享，可以使井下信息实时传送到地面综合管理平台，通过对日常业务的管理和优化，实现协同生产，提高生产管理效率。矿用无线通信系统建设有助于提升煤矿的数字化、网络化和智能化水平，提高企业综合实力。可打造安全可靠、先进适用、节约高效的智能矿山。

4. 社会效益

国家针对煤矿要求建设三化融合的智能矿山，本次项目建设可实现数据、视频、语音等融合传输，同时在地面实现各系统的一体化融合调度，提高煤矿调度指挥效率，符合智能矿山建设要求，具有广泛的推广价值，具备良好社会效益。

五、创新亮点

5G作为“新基建”的重点，成为推动社会经济高质量发展的新引擎。智慧应用发展需要强大的5G网络支撑，5G专网也与人工智能、云计算、大数据等技术深度融合并相互协同，进而赋能各行各业数字化转型，并由此带来5G专网的智慧矿山应用。

本项目解决了5G通讯在煤矿井下特定空间的抗干扰、复杂地形多天线多方位覆盖、4G/5G/有线电话调度互联、专网公网互通等关键技术，形成适用煤矿特殊环境的覆盖矿井的4G+5G组网方案，同时结合企业自身网络现状，建设网络管理系统，并梳理和改造全矿基础网络，解决遗留的网络问题，确保企业安全生产。

利用5G专网大带宽、低时延、广连接的特性，打造丰富的智能矿山5G应用，改变传统矿山工作和生产方式，体现5G网络价值。

六、案例图片