（2024年）02山西三元煤业5G DMN智慧矿山项目
02 山西三元煤业5G DMN智慧矿山项目
所在地市：山西省长治市
参与单位：晋能控股煤业集团三元煤业有限公司、中国移动通信集团有限公司政企事业部、中国移动通信集团山西有限公司、中国移动通信集团山西有限公司长治分公司、华为技术有限公司
技术特点：智慧矿山的技术特点主要体现在其高度集成化、智能化和高效化的运营管理模式。按照国家关于煤矿智能化建设的有关要求，利用先进技术手段，强化5G 与人工智能、工业互联网、大数据等新一代信息技术融合，赋能现代煤炭开发利用，通过全面感知、实时互联、边缘计算、动态预测，实现煤矿开拓、采掘(剥)、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行，提升煤矿安全生产水平。
应用成效：三元煤业成功打造了全国首个5G-DMN（地下移动通信网络）项目，其频段、组网、产品及终端均为国内首创，具有显著的行业引领作用。该项目能够充分满足井下上行容量超1Gbps、广覆盖及大物联的需求，有效提升了矿井的信息化水平。在5G DMN网络的支持下，成功实现了5G综采全景视频拼接、5G采掘机远控、5G智能巡检机器人以及5G融合调度等四大应用场景，极大地提升了生产效率和安全性。
一、企业简介
三元煤业源于1984年的长治南寨煤矿，地处长治郊区堠北庄镇，交通便捷。1997年投产，1999年改制为山西三元煤业股份有限公司，后由晋能集团控股。经技术改造，现年生产能力达260万吨，配备年入洗能力180万吨的洗煤厂。三元煤业荣获多项认证与荣誉，包括国际管理体系认证、山西省五一劳动奖状、国家级安全质量标准化矿井等，连续获评全国安全高效矿井并入选全国煤炭工业百强企业。
二、案例背景
煤矿地下复杂的作业环境带来的安全隐患、人力成本、监管手段和业务孤岛等种种问题，在不同程度上制约着矿山全面智能化升级的步伐。总结来看矿山智能化改造面临 4 大关键网络挑战：
第一个方面是环境特殊。特殊环境导致网络建设困难，对网络设备功能和网络覆盖能力形成挑战。
第二个方面是多网并存。地下多网并存不利于智能化发展，网络数据采集控制执行能力分散，网络数据处理和决策能力分散。
第三个方面是性能挑战。地下少人无人作业驱使极致网络性能，视频监控要求大上行和高容量，需要实现地下人员、车辆、设备的米级和厘米级定位精度。
第四个方面是运维困难。地下安全作业驱使网络运营维护升级，需要更加高效实时的智能网络运营管理平台，对业务需求分解下发、网络资源配置管理和网络能力监控开放进行一站式统筹管理。地下空间狭窄和线缆布放复杂，网络升级和维护成本高、难度大，需要提升远程自主化运维和智能自动化运维水平。
三、实施方案
1、整体架构
基于5G技术构建一张连接泛在、性能极致、一网多能、运维极简的智能化地下专用移动通信网络。以更大带宽、更广覆盖、更低成本、更全服务四大特性，综合承载通信、物联及人员定位，满足煤矿语音、数采、控制、定位等功能。服务于煤矿看、控、算、连、感五类重要场景。
2、主要功能
（1）性能极致
三元矿矿用5G DMN专网创新方案实现了用DMN黄金频段实现大上行与广覆盖的完美融合，解决了井工矿智慧矿山建设大上行与广覆盖不可兼得行业难题。
① 更大带宽
本项目的煤矿矿用5G DMN专网创新方案独特的采用100MHz上行频谱（703~803MHz），在综采面两端各部署一个基站两端对打，理论最大上行传输速率为1000Mbps,实测一般可达600Mbps以上，故该方案的上行容量能满足综采面大量高清摄像头并发上传场景。
② 更广覆盖
5G DMN创新方案针对综采工作面设备遮挡问题，利用DMN的强穿透和绕射能力，仅需两台基站即可覆盖300米综采面，解决网络覆盖难题。在大巷场景，5G定向天线提升覆盖距离达75%。此方案经济高效，构建无处不在的地下网络，满足复杂井工矿环境需求。
③ 更低成本
5G DMN为行业提供低成本服务方案，建网方面，DMN基站覆盖建站数量减少约50%，降低设备故障风险。用网方面，DMN网络支持多种业务场景，仅需运营一张网络，降低成本。维网方面，搭载智慧网管，故障定界时间大幅缩短，提升运维效率。
④ 更全服务
三元煤业推出矿用5G DMN专网方案，支持井下多种5G/4G终端同时接入和工作，涵盖矿用隔爆型5G CPE、本安手机、智能矿灯、5G智能巡检机器人及5G本安摄像头等，满足各类业务需求，实现一张网多用。
（2）一网多能
项目攻关多网融合与云网业融合技术，构建基于矿用5G DMN的数字底座，实现万物互联，增强三大场景连接能力，承载多维数据，兼容存量设备。项目实现本地数据分流与远程自动化控制，高可用组网保障业务不中断，降低成本，促进多网融合与数据融通。
（3）运维极简
三元矿5G DMN专网创新方案具备良好的兼容性和优异的性能，通过统一的运维平台，解决现场运维难度大、多网异构维护效率低的问题，既能简化部署和运维，又能满足各种业务的差异化诉求。
3、设计理念
针对地下矿山智能化演进过程中面临的建网困难、多网并存、性能要求和运维困难等4大类网络挑战，提出全新的5G地下移动通信网络（5G DMN）。从“端、网、云、台、用”五个层面打造5G DMN能力图谱，创新5G网络能力新价值，系统地解决矿山智能化痛点问题。为矿山提供更大带宽， 上行速率满足综采面全景拼接需求；提供更广覆盖，满足在井工矿复杂环境下网络覆盖需求；提供更低成本，集约化建设煤矿极简5G，实现架构极简、运维极简、商业极简；提供更全服务，通过“规建优维”让矿山5G网络更加实用、好用、管用。
4、项目方案
（1）网络方案
晋控集团三元煤业矿用5G DMN专网创新方案的建设内容包括：矿区地面5G核心网（即：矿区融合创新平台）、矿区井下5G隔爆基站（即：井工煤矿5G DMN专用隔爆基站）、5G DMN专网传输网、IOT终端创新管理平台（即：5G终端工作状态管理）。
（2）应用方案
项目主要应用介绍如下，其中综采远控采用密集部署+视频拼接技术实现了井上一张屏看清井下完整综采面技术，同样为业界首创。
① 应用一：5G综采面全景视频拼接
5G综采面全景视频拼接方案首创短物距、大视差技术，井上形成长画卷，叠加煤机特定视角，还原井下现场，实现全面清晰观看，提供身临其境的驾驶感受，支持综采面远控。
② 应用二：5G+智能化综采工作面
综采和掘进面远程控制应用利用5G低时延、大容量特性，实现井上远程控制采煤机和掘进机，减少人员，提高效率。井下环境恶劣，5G远程控制变有线为无线，结合AR技术，提升安全性、降低劳动强度、提升效率和质量，实现减人增效。
③ 应用三：5G超融合调度
三元矿已部署多种通信系统，实现5G与现有通信的互联互通对煤矿调度、指挥、应急管理至关重要。为此，我们打造了5G融合调度平台，利用5G特性构建数据融合网络，统一数据标准，实现多网接入、融合语音、数据、统一调度和网管。平台融合多种功能，对接原有通信系统和管控平台，实现统一调度和管理。
④ 应用四：5G智能机器人巡检
5G智能巡检机器人内置模组，经5G DMN网络实时回传红外、视频及传感数据至井上平台，统一监控管理。远程软件可通信，显示视频、数据与曲线，下发控制指令，设置报警阈值。地面平台可远程操控机器人及实时对讲，提高设备监测的自动化、智能化，减少井下人员。
⑤ 应用五：5G专网运营平台
传统煤矿网络运维模式复杂繁琐，涉及多套系统。平台自运维简化流程，实现网络性能和业务质量的集中监控与故障定界。平台自服务提供物联卡、切片与边缘资源管理能力，支持网络随业务动态调整及优化。平台自开发封装核心能力，提供标准化API，实现业务按需定制。
四、实施成效
（1）安全可靠：一张通信卡，生活办公两不误，网络可靠性达99.999%，云数据中心，按照云化方式部署，开箱即用，使用方便，有强大容错机制。
（2）减人增效：智能综采和智能掘进，减人效果明显，三元矿综采减少19人，每年节省人工成本285万元，掘进减少6到7人，效率提升30%，
（3）降本提质：传感无线回传，安装拆卸简单、降低维护成本20%，搭配管理平台节省运维平均时长2小时。5GDMN频段和频谱优势，具备更大的覆盖距离和传输带宽，降低20%建网成本。
（4）省心省事：AI智能识别&巡检机器人：实现设备和工作环境异常状态检测，提升巡检效率和可靠性。5G融合调度：融合原有无线、有线、应急通信系统，受综合管控平台统一管理，极大提升了井下的调度、指挥、协同和管理能力。
总体为矿企带来800万/年的效益。
五、创新亮点：
1.看：视频传输
三元矿5G DMN强化井下监控，覆盖人员、环境、生产安全。关键设备智能识别，综采面全景视频拼接上传，支持远程操控，消除盲区。AI预警提前识别风险，提升安全性。
2.控：远程控制
三元矿5G DMN精准敏捷地助力井下大型煤机设备远程控制和无人驾驶，保障高效安全生产。AI智能控制减少现场作业人数，实现少人化或无人化。
3.算：现场算力
三元矿5GDMN网络保障泛在连接与性能，结合智工AI、算力实现实时高效自动巡检和无人值守，保障地下安全生产。
4.连：实时通信
三元矿5G DMN实现井下随时随地高质量实时通信，支持紧急事故、远程检修、车辆调度等。本安手机、可穿戴设备随时接入，提升沟通、生产效率，保障安全。
5.感：万物互联
三元矿5G DMN网络运用深度覆盖和泛在物联技术实时传递传感器信息，监控设备运行和环境状态，包括瓦斯浓度、环境参数、顶板离层等。
6.预：预测风险
三元矿5G DMN网络通过上传传感数据并建模，实现采掘设备数字孪生，支持远控及高效安全作业。在多种应用场景下，实现地下远程无人驾驶及协同通信，改善作业环境，提升安全生产。
六、案例图片：
5G DMN的综采面全景视频拼接
5G DMN的5G采掘机远控
5G+AI 边缘计算助力“反三违”
