(2025年)03山西蒲县宏源集团凤凰台煤业有限公司网络信息基础建设项目
03山西蒲县宏源集团凤凰台煤业有限公司网络信息基础建设项目
所在地市:临汾市
参与单位:山西蒲县宏源集团凤凰台煤业有限公司、中国移动通信集团山西有限公司临汾分公司、南京北路智控科技股份有限公司
技术特点:该矿井项目集成了多项先进技术,以5G通信技术为核心支撑,融合人员车辆定位、单兵设备应用、5万兆环网搭建及有线无线一体化调度系统,通过技术间的协同联动,成功实现“全矿井一张网络”的应用成效,有效打破传统矿井各系统间的信息壁垒,为矿井生产调度、安全管理、应急响应等场景提供了高效、统一的网络保障,显著提升了矿井运营的智能化与协同化水平。
(一)企业简介
山西蒲县宏源集团凤凰台煤业有限公司成立于2012年6月4日,山西蒲县宏源集团凤凰台煤业有限公司是一家位于山西省临汾市蒲县的现代化煤炭生产企业。公司隶属于山西宏源能源集团,是该集团旗下重要的煤炭生产基地之一。已成为集煤炭开采、洗选加工、销售于一体的综合性煤炭企业。公司注册资本1.5亿元,现有员工800余人,其中专业技术人员占比超过30%。
(一)案例背景
根据国家和地方相关政策要求,同时结合矿方实际需求及建设的经济性和实用性,为凤凰台煤矿建设一套融合通信系统,实现综合立体化调度,加强各系统之间的融合联动,全面提升综合调度效率。主要实现以下建设目标:
1.系统实现矿区地面5G\WIFI6信号覆盖,在井下运输大巷、轨道大巷、掘进工作面、综采工作面、重要机电硐室等部署5G+UWB的融合基站,一台分站即可同时实现5G信号、UWB精确定位信号、红绿灯控制信号的覆盖,并支持内部网络传输,同时分站各模块可根据需要进行灵活搭配组合。
2.系统支持井下5G基站下的高清语音通话。
3.地面建设一个融合调度平台,在该平台上可以实现有线调度、5G无线调度、可视调度、人员定位、可视广播等多系统的融合调度功能;
4.系统具备组呼、全呼、强插、强拆、转接、监听、录音等全面的调度以及短消息和丰富的数据业务功能;
5.系统具备中继对接扩展功能,可根据矿方实际需求实现与调度、行政的互联互通,具备权限的号段可以出局通话,与外部电话进行通信联络;通话、上网等所有功能均可进行权限管理;
6.系统可实现矿井人员目标的精确定位跟踪、报警求助、预警救援、考勤统计、区域禁入、历史数据记录查询、统计分析、人员唯一性检测等各项功能。
(二)实施方案
1.整体架构
矿区网络建设整体采用“双环网+多层级覆盖”架构,分为地面智慧园区环网与下组煤环网两大核心板块,同时涵盖有线网络与无线网络两大传输形式,形成全方位、高稳定的网络体系。
在环网架构上,构建了三级工业环网体系,分别为地面控制万兆工业环网、井上井下5万兆汇聚工业环网、井下万兆接入工业环网。其中,地面智慧园区环网以数智化控制中心大楼一层机房的环网核心交换机为中枢,连接工业广场器材库、10KV变电站、胶轮车井井口房等多个地面节点;下组煤环网同样以该机房为核心,延伸至副斜井10KV变电站、下组煤变电所、井下各巷道及工作面,实现井上井下网络的无缝衔接与数据互通。
无线网络方面,形成“室内WiFi6+室外5G”的双层覆盖架构。室内覆盖针对调度楼、综合楼、井口房等不同场所,部署吸顶AP、面板AP、高密AP;室外覆盖分为园区内室外区域的室外型AP部署,以及依托中国铁塔已建宏站的5G信号优化覆盖,同时井下部署本安型5G基站,满足井下作业区域的网络需求。
2.主要功能
(1)高速数据传输功能
通过万兆、5万兆工业环网的建设,实现矿区各类数据的高速传输。地面控制万兆工业环网保障地面智慧园区内数智化控制中心、动筛车间、综合楼等节点间的万兆级数据交互;井上井下5万兆汇聚工业环网与井下万兆接入工业环网,满足井下变电所、采掘工作面、运输巷道等区域的高带宽数据传输需求,支持生产监控数据、设备运行数据、人员定位数据等大规模数据的实时上传与指令下达。
(2)全方位网络覆盖功能
室内覆盖:调度楼各楼层根据场景差异,通过吸顶AP、面板AP、高密AP的组合部署,实现走廊、大厅、办公室、会议室等区域的WiFi6网络全覆盖,其中高密AP保障大会议室、调度中心等人员密集区域的网络稳定性;井口房在医务室、值班室、宣誓区部署吸顶AP,满足室内人员的网络使用需求。
室外覆盖:园区内器材库、变电所、设备库、机修车间、胶轮车库等室外场所,通过室外型AP对角或中间布放的方式,实现WiFi6网络覆盖;矿区地面依托中国铁塔已建宏站优化5G信号,满足职工智能4G、5G手机的网络需求。
井下覆盖:沿井下入井主干网络和有线网络沿线,每隔400-500m部署本安型5G基站,特殊变坡点、拐角处额外增设,保障井下大巷的网络覆盖,同时在110101综采工作面端头和端尾支架部署本安型5G无线基站,满足采掘工作面的网络需求。
(3)多业务支撑功能
网络支持多种业务场景,融合基站集成WiFi6无线、UWB精确定位、红绿灯控制三种模块,且配备多个备用光口与电口,可实现井下无线网络极简部署的同时,为生产子系统控制器提供有线连接接口,支撑人员定位、设备控制、生产调度等多种业务,实现设备的有线控制与无线传输相结合,提升矿区生产运营效率。
(4)网络稳定保障功能
环网架构采用环形拓扑设计,地面智慧园区环网与下组煤各层级环网均形成闭合环路,当某一段线路或节点出现故障时,数据可通过环网的另一方向传输,保障网络不中断。同时,核心交换机、接入交换机等设备选用高性能产品,支持环网标准协议或私有协议,进一步提升网络的稳定性与可靠性,满足矿区24小时不间断生产的网络需求。
3.设计理念
(1)分层建设,循序渐进
项目采用分阶段、分层级的建设理念,地面智慧园区环网与下组煤环网均规划多阶段建设任务。地面智慧园区环网先建设矿区主干网络环网与数智化控制中心办公用有线网络,再基于主干环网建设无线通信网络;下组煤环网从地面控制万兆工业环网起步,逐步推进井上井下5万兆汇聚工业环网、井下万兆接入工业环网、井下万兆子环网等建设,确保每一步建设都有坚实基础,降低项目风险,保障建设质量。
(2)场景适配,精准覆盖
针对矿区不同区域的场景特点,进行精准的网络设计。室内区域根据空间大小、人员密度、使用需求差异,选择吸顶AP、面板AP、高密AP等不同类型设备;室外区域结合场所布局,采用对角布放、中间布放等不同方式部署室外型AP;井下区域依据巷道长度、坡度、断面尺寸等参数,确定本安型5G基站的部署间距与位置,确保网络覆盖既满足需求,又避免资源浪费,实现精准化、高效化覆盖。
(3)多网融合,高效协同
设计融合工业环网、WiFi6无线网络、5G网络、UWB定位网络等多种网络形式,打破不同网络间的壁垒,实现多网协同工作。工业环网作为核心传输通道,保障各类数据的高速稳定传输;WiFi6与5G网络实现全方位无线覆盖,满足不同终端的接入需求;UWB定位模块集成于融合基站,与网络传输功能协同,为人员定位提供支持,形成“传输+覆盖+业务”一体化的网络体系,提升矿区整体运营效率。
(4)安全可靠,适配井下环境
充分考虑井下特殊的作业环境,井下网络设备选用本安型产品,满足防爆、防尘、防潮等安全要求;环网架构的环形设计保障网络在故障情况下的连续性,避免因网络中断影响井下生产安全;同时,网络设备预留备用接口,便于后期扩展与维护,确保井下网络长期稳定运行,为井下安全生产提供坚实的网络保障。
4.项目方案
(1)地面智慧园区环网建设方案
第一阶段:有线网络建设
矿区主干网络环网(地面控制万兆工业环网):以数智化控制中心大楼一层机房的环网核心交换机为起点,沿工业广场器材库、10KV变电站(部署环网交换机)敷设线路,再沿边界敷设约200m光纤至胶轮车井井口房,接着沿胶轮车库、地材库、设备库和机修车间边界敷设约500m光纤至动筛车间(部署环网交换机),随后从综合楼沿架空走廊敷设约150m光纤返回数智化控制中心大楼一层机房的环网核心交换机,形成闭合的地面控制万兆工业环网。
数智化控制中心办公用有线网络:在数智化控制中心大楼每层弱电井部署1台48口千兆接入交换机,通过超六类网线连接各办公室终端设备;在1层弱电井部署1台24口汇聚交换机,采用单模光纤连接每层弱电间的接入交换机,汇聚交换机再通过单模光纤上连至办公网核心交换机。本阶段共需48口千兆接入交换机3台、24口汇聚交换机1台,实现千兆网络到桌面。
第二阶段:无线网络建设
室内场所WiFi6无线网络覆盖
调度楼:1层在走廊、大厅、小型接待室、办公室主任办公室、更衣间、更衣6人间、茶水间各部署1个吸顶AP,共7个;2层在走廊、接待室各部署1个吸顶AP,机电科长、机电科、安全科长等12间办公室各部署1个面板AP,大会议室部署2个高密AP,共2个吸顶AP、12个面板AP、2个高密AP;3层在走廊、接待室各部署1个吸顶AP,数智化办公室、调度主任、调度副主任等7间办公室各部署1个面板AP,调度中心、会议室各部署1个高密AP,共2个吸顶AP、7个面板AP、2个高密AP。
其他室内场所:井口房在医务室、值班室、宣誓区各部署1个吸顶AP,共3个。
园区室外WiFi6无线网络覆盖:器材库对角布放2个室外型AP;变电所每层布放1个室外型AP,共2个;设备库中间位置布放1个室外型AP;机修车间对角布放2个室外型AP;胶轮车库对角布放2个室外型AP,室外型AP总计9个。
园区室外5G无线网络覆盖:依托中国铁塔已建成的宏站(D2_PX马里来HNM_H),对其发射的5G信号进行优化,满足园区内职工智能4G和5G手机的网络需求。
(2)下组煤网络基础建设方案
第一阶段:地面控制万兆工业环网延伸建设
以数智化控制中心大楼一层机房为中心,向副斜井10KV变电站、动筛车间敷设光缆,将地面控制万兆工业环网延伸至下组煤相关地面节点,为后续井下环网建设奠定基础。
第二阶段:井上井下5万兆汇聚工业环网建设
以数智化控制中心大楼一层机房的环网核心交换机为起点,沿管线井、辅运暗斜井敷设线路至下组煤变电所(部署环网交换机),再经胶带暗斜井、301皮带巷、主斜井返回数智化控制中心大楼一层机房的环网核心交换机,形成闭合的井上井下5万兆汇聚工业环网,实现井上与井下核心数据的高速传输。
第三阶段:井下万兆接入工业环网建设
以下组煤变电所的环网交换机为中心,向110102辅运顺槽口、西翼胶带巷巷口配电点、中央变电所(上水平)敷设线路,最终返回下组煤变电所的环网交换机,形成井下万兆接入工业环网,覆盖井下关键配电与传输节点。
第四阶段:井下万兆子环网(接入基站)建设
以数智化控制中心大楼一层机房万兆核心交换机为中心,向副井胶轮车井敷设线路,同时从下组煤采区变电所敷设光纤或定制尾纤至副井胶轮车井,将本安型基站进行级联。
以下组煤采区变电所万兆核心交换机为中心,向一采区辅运大巷、一采区胶带大巷敷设光纤或定制尾纤,将沿线本安型融合基站进行级联,构建井下万兆子环网,实现基站的接入与数据传输。
第五阶段:主斜井、胶轮车井万兆网络建设
从中央变电所(上水平)分别向301胶带巷、301轨道巷、主斜井、胶轮车斜井敷设线路,建设万兆网络,覆盖这些关键井下运输与通道区域,保障数据传输需求。
第六阶段:采区千兆网络与井下无线网络覆盖建设
采区千兆网络建设:下组煤变电所的环网交换机沿一采区辅运巷(胶轮车)敷设约1200m光纤至110102辅运顺槽口,再从110102辅运顺槽口向110101轨道顺槽巷口敷设约3100m光纤至110101首采工作面上隅角;同时从110102辅运顺槽口向110101运输顺槽巷口敷设约3100m光纤至110101首采工作面下隅角,构建采区千兆网络。
井下无线网络覆盖建设
井下大巷覆盖:基于下组煤巷道参数表,沿入井主干网络和入井有线网络沿线每隔400-500m敷设1套本安型5G基站(预计41台,厂家可根据技术调整数量),单台基站无线覆盖直径≥300m,布置时重叠区域为50m,特殊变坡点、拐角处额外各增加1套,确保大巷本安型5G基站覆盖区域内边缘上行速率≥70Mbps(巷道平直、无遮挡且覆盖边缘仅1台设备的条件下)。
采掘工作面覆盖:在井下110101综采工作面(长度300m,支架200架)的端头和端尾支架上各固定1套本安型5G无线基站,要求整个工作面(支架立柱中间的摄像头与煤壁之间)多用户并发上行速率≥300Mbps。
此外,井下本安型融合基站需至少集成WIFI6无线、UWB精确定位、红绿灯(或红绿灯控制)三种模块,除满足基站间光纤连接所需的2个千兆光口外,还需备用百兆光口≥2个、百兆电口≥2个,便于引出光纤或网线连接生产子系统控制器,且需与主干环网的核心交换机匹配,支持交换机之间的环网标准协议或私有协议。
(三)实施成效
1.安全效益
井下高危区域作业人员减少60%以上;
应急响应时间缩短至30秒内;
实现重大安全隐患100%实时监测预警;
事故发生率降低85%。
2.经济效益
生产效率提升35%;
设备利用率提高40%;
每年节约人工成本约500万元;
能耗降低25%。
3.管理效益
实现"一屏观全矿、一网管全矿";
数据采集自动化率100%;
设备故障诊断准确率达95%;
调度指挥效率提升60%。
(四)创新亮点
1. 三网融合架构:率先实现有线无线一张网、通信调度一张网、井上井下一张网的融合组网。
2. 5GDMN专网:采用700M+900M双频段,满足大上行、远覆盖、低时延需求。
3. 全设备国产化:核心设备采用华为、南京北路等国产自主品牌,信创产品比例≥30%。
4. 智能联动控制:实现人员定位、车辆调度、设备控制的多系统智能联动。
5. 健康监测体系:构建覆盖井下人员的体温、心率、血氧等多维度健康监测网络。
(五)案例图片