中国能源报 | 5G赋能未来煤矿

来源:黑龙江龙煤矿业控股集团
作者:中国能源报
发布时间:2020-09-11 09:18:43
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5G赋能未来煤矿


       作为当前创新最密集、增长最活跃的领域,5G和工业互联网的融合正在催生前所未有的新产业、新业态和新模式。“5G+智能矿山”已成为“5G+工业互联网”最典型的应用场景之一,5G赋能智能煤矿,将解决哪些问题?

支撑矿井转型

  近百年来,矿山安全问题始终是全球性的巨大挑战。中国矿业联合会会长彭齐鸣认为,“智能化将从根本上解决矿山安全问题,是全球矿业发展的必由之路。”

  “截至目前,全国已建设5G+工业互联网项目已超过800个,预计年底有望突破1500个。5G+工业互联网融合创新、互促共进、叠加倍增的发展态势初步形成。”工信部通信管理局副局长邵道新在近日举行的“5G+智能矿山”论坛上介绍,今年以来,山西阳煤集团、焦煤集团等领先企业与基础电信企业深入合作,已经在多个矿区开展5G技术应用,支撑矿山转型升级。

  原国家发改委经济体制与管理研究所主任史炜认为,5G+智能矿山是新生产力的标志。5G与以往4G通讯传输最大的不同在于,海量带宽和低时延背后对工业行为的解析,对智能矿山行为的解析。

  “实现矿卡无人驾驶,提高矿车作业效率,减少现场人员数量,提升矿区生产作业的安全性;建设井下的5G专网,实现井下高清视频回传,瓦斯浓度、环境、温度及机电设备的运行实时远程监控和管理,不仅助力企业自身提质提质降本增效,也产生了良好的示范效应。”邵道新指出,工业互联网和5G正迎来前所未有的创新活跃期、战略窗口期和关键发展期。

  尽管智能技术正在成为未来矿山建设的支撑,我国矿业科技创新也取得一定成效,但依然存在不少问题。彭齐鸣指出,一方面,在关键技术研发、关键元部件制造方面还存在短板,制约了行业发展步伐;同时,新技术研发应用还需要机制创新,需要政策引导与激励。当前,包括大数据、人工智能、物联网、自动驾驶等在内的关键新兴技术,正在或即将颠覆包括矿业在内的所有行业的发展模式。

简化采煤系统

  “传统煤炭系统实在是太复杂了,而最简化的系统智能化以后才是最可靠的。因此,要将采煤系统进行简化,再和5G通信技术对接。”中国科学院院士、中国矿业大学(北京)何满潮指出,作为主体、战略性能源,煤矿的很多问题有待解决。

  据介绍,煤矿井工开采的传统121工法源于1706年的英国,这种开采方法虽然带来很多财富,但也存在不少问题。

  “用这种工法,平均煤矿采出率不到50%,基本上是采一半、扔一半,资源损失巨大。”何满潮进一步分析,以我国每年近40亿吨的产量计算,意味着扔掉的煤柱也有约40亿吨,按目前港口煤炭价格计算,造成的经济损失约2万多亿元。同时,这种工法由于巷道掘进量特别大,也导致成本居高不下。据统计数据,如果万吨掘进率平均34米,按照目前生产规模计算,年煤巷掘进约13000千米。“这个长度相当于在地球直径方向将地球打穿,掘进及相关成本超过千亿元。”

  传统工法需要打巷道,由此带来很大的安全问题,统计数据显示,91.25%的事故发生在巷道里。此外,还造成生态破坏,据不完全统计,121工法造成的全国生态破坏面积已达2200万亩,并以每年105亩的速度增加。

  “因此,改变这种现状尤为迫切,需要科学技术提供支持。”何满潮介绍,他所在团队提出了解决思路,用110和N00工法,自成巷、无煤柱,这样可以省去掘进系统,只剩下采煤系统及其相关系统,系统简化后,再实现通讯、智能化就方便了。

抢救资源和生命

  记者进一步了解到,采矿工法将不断优化。110工法取消了工作面煤柱和充填柱,少打一半巷道,多采一个煤柱;1G N00工法在采煤过程中带出一个巷道,矿井回收率达90%以上;2G N00工法不再需要打巷道,取消掘巷和煤柱,采留一体化,为智能化N00矿井奠定基础;3G N00工法取消了井底大巷、井底车场,不再需要维持井下强大的物流运输系统;4G N00工法将实现井下自动化、无人化,解决瓦斯灾害问题,实现煤与瓦斯共采;到5G N00工法,将与双5G通信结合构建智能化系统,实现全矿井智能控制、自动采煤、智能决策。

  据悉,从110工法到N00工法覆盖主要煤炭产区,已影响产能约23.6亿吨,涉及63%的矿区。

  “N00工法与双5G通信对接将分5步走,初步对接是一个矿山,把单体矿上的井上控制系统和井下控制系统对接;第二步在一个矿区内进行多矿井融合;第三步,进行区域融合,一个指挥中心指挥若干矿区;第四步是多区域的高度的融合;最后一步,进行国际化的煤炭行业融合。”何满潮表示,“想得好,更要从脚下做起。目前建立2G和3G N00工法工业化实验基地,还将进一步推进,规划在2021-2025年将5G N00工法落地,抢救资源、抢救生命、生态保护。”

另外,邵道新表示,下一步工信部通信管理局将加快5G+工业互联网的新型基础设施建设,加强5G+工业互联网应用创新探索,完善5G+工业互联网产业生态环境,深化5G+工业互联网的开放合作交流。 (中国能源报武晓娟)


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