（2024年）01朔州安太堡电厂5G专网项目
01 朔州安太堡电厂5G专网项目
所在地市：朔州市
参与单位：中煤平朔安太堡热电有限公司、中国联合网络通信有限公司朔州市分公司、中信通讯股份有限公司
技术特点：立足电厂技术转型升级总体规划，充分利用 5G 通信、大数据、人工智能、工业互联网平台等创新技术，打造“5G+智慧电力工厂”。
应用成效：降低运维成本和资源消耗，提高生产效率；优化电厂供应链管理，降低物流成本和库存风险，实现智能化的供应链优化；提高电厂生产智能化水平，提升核心竞争力。
一、企业简介
平朔安太堡露天煤矿位于朔州市区与平鲁区交界处，总面积达376平方公里，地质储量约为126亿吨，是中国最大的露天煤矿。煤矿全部采用美国CAT、日本小松、英国P&H等欧美国家进口设备进行挖掘、实行全方位现代化管理。
二、案例背景
近年来，全球制造业正迈向数字化、智能化时代，而我国电厂企业仍然存在产能过剩压力、生态环境制约、产业集中度偏低等问题亟待解决。新时代下，发展方式从规模速度型向质量效率型转变。结合《“十四五”原材料工业发展规划》，利用先进的科学技术，发展智能制造，解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源利用效率，实现资源优化、效益最大化，达到保证安全环保、保证质量、提高效率，降低劳动强度和成本的目标。
随着中煤平朔安太堡热电有限公司电厂日常生产（指挥调度，巡逻巡查、机组大修等）和员工日益增长的移动数据应用需求，数字化、智能化、移动化是必然趋势，无线数据传输网络的建设必不可少。根据中煤平朔安太堡2×350MW 低热值煤热电新建工程智慧电厂信息化建设需求，需要建设一套能够满足高速度、低时延、高可靠、大连接等特点的5G 无线专网。电力“新基建”是支撑电力数字化转型的重要载体，它以新一代信息通信技术为基础，深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统能源电力基础设施转型升级，进而形成融合基础设施。
三、实施方案
1. 整体架构
采用联通5G混合专网+私有边缘云的组网模式，保障生产区域网络信号的可靠性与稳定性，满足全厂无线网络使用需求。建立统一的工业互联网平台，连通厂区内所有生产设备和控制系统，采集和汇聚所有生产数据，充分利用海量的生产数据实现辅助决策和控制。
本项目建设专网通信系统，承载园区语音数据业务，网络架构如下：
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核心网建设：部署一套融合核心网设备，支持无线及固网接入，提供数据、语音业务功能。
数据业务，园区终端通过园区基站接入园区专网核心网，访问园区内网；如有外网访问需求，可以通过园区外网出口访问Internet。
语音业务，园区内支持移动终端、固话终端接入与互通；如果园区有第三方调度系统互通需求，可以通过IMS对接，需要第三方调度系统支持标准SIP ISC接口；如果需要支持园区终端用户与大网用户语音互通，可以通过IMS或第三方提供的调度系统网关与大网互通。
用户数据管理：园区专网5GC包含UDM网元，存储专网用户数据。
网络管理：提供统一网管，管理核心网、无线等设备。
2. 主要功能
1、移动办公：提供各种应用服务以满足企业日常管理和员工工作各方面的需要，提供在线查询、文档管理、电子考勤、内部即时通信、报销审批、信息发布和项目管理等。
2、传感器在线检测：利用无线数据传输系统传输数据，对便携式剂量计、移动式气体测量仪、个人用告警灯、移动摄像头等实现便捷可靠的远程数据接入和管理控制功能，并对监测数据自动储存、统计、管理及评估分析，实现实时发送报警信号功能。
3、智能维修：在维修过程及维修管理的各个环节中，以计算机为工具，借助人工智能（AI）技术来模拟人类专家智能（分析、判断、推理、构思和决策等）完成各种维修和管理操作。
3. 设计理念
满足电厂当前及未来智能化矿山建设需要为出发点，兼顾“全局性、长远性、先进性、可持续性”，以“全局性规划，高起点布局，全方位设计，分阶段实现”为基本的指导思想。
全面设计，全项承载：兼顾整个电厂现有的生产、监测、调度、控制、洗选等各生产及附属环节，进行语音、视频、数据三大业务全面承载。
远近结合，全时布局：系统按照长远需要统一布局，依据各时期业务需要梯次配置。
充分利用5G通信、大数据、人工智能、工业互联网平台等创新技术，打造“5G+智慧电厂”，实现基于数据和模型驱动的精细化、标准化、扁平化生产管控与作业机器化、自动化、智能化，提高企业的节能、降耗、减排水平和劳动生产率。
4. 项目方案
本工程5G 网络建设实现厂区范围内5G 无线网络信号无盲区覆盖，同时保障生产区域网络信号的可靠性与稳定性。满足全厂无线网络使用需求，包括但不限于高清视频回传、大数据采集、AR 远程辅助、智能巡检机器人、智能巡检无人机等应用的数据传输需求。
1、园区无线网络覆盖
本期工程采用基于SA架构的5G独立专网，无线网、传输网、核心网、网管系统等采用中兴设备，私有化部署，与运营商大网完全隔离。
智慧电厂无线网络包括覆盖室外及室内的无线系统。整个电厂的无线网络系统一般需要兼顾运营商的公网业务和电厂的专网业务。
电厂室外宏覆盖采用与运营商共享基站的方式。基站采用先进的分布式基站系统BBU+RRU/AAU架构，BBU通过光纤与远端RRU/AAU相连，相比传统馈线基站安装更加灵活快捷，对机房的要求降低，能够实现经济、灵活、快速建网室外覆盖。
网络架构如下图所示，BBU与基站网管均部署于站点机房内，BBU可安装于标准19英寸机架内，RRU/AAU及GPS天线部署于室外。针对不同的地面环境，AAU/RRU可以选择不同的安装模式：室外铁塔建站、高楼建站+抱杆、以及楼宇建站+屋顶塔。
地面无线网络站点拓扑图
由于地面基站需要同时兼顾运营商公网业务和矿山专网业务，因此需要采用一定的措施对二者进行隔离，比如通过不同的DNN或者不同的逻辑切片来区分公网业务和专网业务。对于业务隔离要求比较高的还可以采用硬切片的方式：即公网业务和专网业务使用不同的无线资源，通过基础资源的独立来实现公网业务和专网业务之间的隔离。
对于电厂厂区的无线覆盖，优先部署宏站覆盖，覆盖电厂整个厂区、主要街道、主要生产车间的室外连续覆盖。
2、室内覆盖
对于电厂的室内覆盖主要包括办公楼、主要生产车间等，采用BBU+pBridge+pRRU的有源分布式无线覆盖解决方案。整个网络结构分为三级，分别是基带单元（Base Band Unit，BBU），远端汇聚单元（Pico Remote Radio Unit Bridge，PBridge），和远端射频单元（Pico Remote Radio Unit，picoRRU）。BBU和PBridge，pBridge和pRRU都通过光纤连接，PBridge之间还可以使用光纤进行级联。
所有的室内业务，通过pRRU、pBridge，回传到BBU，BBU再通过承载网络，连接到室内的核心网。
室内无线网络拓扑结构
3、移动办公
移动办公平台可提供各种应用服务以满足企业日常管理和员工工作各方面的需要，提供在线查询、文档管理、电子考勤、内部即时通信、报销审批、信息发布和项目管理等。办公人员利用手机等移动终端的信息化软件，可以在任何时间、任何地点处理与业务相关的任何事务。
4、传感器在线检测
利用无线数据传输系统传输数据，对便携式剂量计、移动式气体测量仪、个人用告警灯、移动摄像头等实现便捷可靠的远程数据接入和管理控制功能。无线数据传输系统提供大容量接入能力的物联网通道，支持实时回传传感数据，同时提供定位服务，实现对个人计量实时监控，并对监测数据自动存储、统计、管理及评估分析，实现实时发送报警信号功能。
5、智能维修
在维修过程及维修管理的各个环节中，以计算机为工具，借助人工智能（AI）技术来模拟人类专家智能（分析、判断、推理、构思和决策等）完成各种维修和管理操作。利用无线数据传输系统在大修期间完成维修报告的数据传递、信息查询和远程操作等功能。对于电厂设备维修管理而言，维修的工作量、维修响应能力、系统可靠性和稳定性要求、维护人员综合技能要求以及工业备件的供给效率和质量等都面临巨大的挑战。利用无线终端，工作负责人可以在现场完成取票、还票等操作，全程无纸化。
四、实施成效
建设企业数据中心，实现各个控制系统的硬件和软件解耦，避免硬件资源的重复建设和浪费，实现资源的统一管控和维护，降低对专用硬件的依赖，降低运维成本。
建设工业互联网平台，将全厂多套独立的生产控制系统和众多的智能设备，统一连接到工业互联网平台，打破各个系统的信息孤岛，实现数据的汇聚、存储、分析和统一对外，为更加全面的展示生产态势，以及更加快速的开发和部署更多的智慧应用打下基础。
基于移动 APP 平台，提供办公 OA 和移动APP低代码开发能力，提升企业的移动管理水平。
建立机器视觉、无线定位等智能应用，提升企业的智能化水平，保障企业的生产安全，提高生产效率，降低对人力的需求。
五、创新亮点
立足电厂技术转型升级总体规划，充分利用5G通信、大数据、人工智能、工业互联网平台等创新技术，建成5G+MEC专网，极大提升了网络的稳定性、可靠性、安全性，实现人、机、车、物等元素的全连接，为安太堡电厂打造了“一网多用、一网多能、一网多办”的全融合网络，实现了各种条件下网络的可用性、生产业务的连续性和厂区管理的高效性。
