“我正與華為技術專家一起對齒軌車無人化升級改造進行試驗，通過在齒軌車前后都安裝傳感器來解決在井下不便拐彎調(diào)頭的難題。”這是12月8日，呂臨能化智能化建設工作組技術員劉杰在井下400米處，與到礦指導智能化建設的省通信管理局、山西焦煤集團負責人的視頻通話。

霍州煤電呂臨能化公司是山西焦煤集團旗下由千萬噸礦井和選煤廠、4×350MW綜合利用發(fā)電廠、17余公里鐵路專用線等組成的“煤-電-材”循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)項目，基于其獨特優(yōu)勢，被列為全國智能礦山建設示范項目之一。2019年初，呂臨能化龐龐塔礦開始著手和規(guī)劃智能礦山建設;當年11月，國家應急管理部信息研究院為龐龐塔礦編制了智能煤礦可行性研究報告。2020年7月10日，一個具有里程碑意義的日子——龐龐塔礦井下5G網(wǎng)絡最后一個基站調(diào)試成功，標志著全國乃至全球第一張規(guī)模部署的煤礦井下5G專網(wǎng)建成，礦井智能化建設取得新進展。

立足自身優(yōu)勢融合最新技術

“盡管煤炭生產(chǎn)采用了一些新裝備新工藝，但與其他行業(yè)相比，礦井對先進技術的運用相應較少，仍存在礦工勞動強度大、安全無保障等問題。”在煤礦工作近30年的呂臨能化公司董事長王欽浩，道出加快推進智能礦山建設的“老煤炭”情結(jié)。

煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術支撐。其根本是將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、動態(tài)預測等真正意義上的智能礦山，實現(xiàn)煤礦開采、運輸?shù)冗^程智能化運行。而5G這一移動通信技術所具備的大帶寬、低時延、海量連接等突出優(yōu)勢，為打通煤礦智能化開采上下行傳輸?shù)母咚偻ǖ捞峁┛赡?，實現(xiàn)礦井無人化、可視化、自動化、智能化運行，礦井安全生產(chǎn)水平和效率效益將全面提升。

山西焦煤作為能源革命的先行者，將呂臨能化龐龐塔礦作為智能礦山建設的樣板，按照一盤棋、一張網(wǎng)、一張圖、一朵云、一平臺對5G+智能礦山建設進行統(tǒng)一規(guī)劃。

2020年4月15日，龐龐塔礦與聯(lián)通(山西)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司簽署全國第一個5G井下商用合同，開始實施5G工程。7月10日，龐龐塔礦800米井下成功鋪就國內(nèi)井下最長的100多公里5G商用網(wǎng)絡。緊接著該礦依托5G網(wǎng)優(yōu)勢搭建起集4G、5G、NB-IoT于一體的超融合高質(zhì)量網(wǎng)絡，144個5G基站在巷道內(nèi)星羅棋布，形成萬兆級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡。龐龐塔礦5G+智能化礦山建設不同于其他礦井是在單一的點面上做文章、搞試點，而是以自身獨特優(yōu)勢，從起步就以高起點、全覆蓋進行設計，是整座礦井體系和系統(tǒng)的智能化。

“國內(nèi)煤礦智能化開采大多處在電液閥控制、記憶截割、一鍵啟停的1.0時代，龐龐塔礦的智能礦山建設實踐則融合了5G、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等最新技術，直接邁入了智能化開采的3.0時代。”呂臨能化智能化礦山項目建設顧問劉春平說。

確立發(fā)展目標聯(lián)手合力打造

“發(fā)揮NB-IoT技術特點，進行了傳感器無線化改造，增強對煤礦各場景的感知能力;運用5G大帶寬提高了井下視頻感知質(zhì)量，實現(xiàn)了高清視頻實時采集分析;安全生產(chǎn)中心、決策指揮中心、綜合集控中心、經(jīng)營管理中心已實現(xiàn)全感知、全聯(lián)接、全智能。”華為公司5G+智能礦山建設解決方案組組長王偉，介紹了在龐龐塔礦有關全面感知技術的創(chuàng)新點和推進情況。

該公司聚焦基礎設施、全面感知、智能控制、協(xié)同管控等智能礦山建設核心內(nèi)容，將智能礦山建設分三步完成：2020年完成基礎設施和全面感知系統(tǒng)建設;2021年完成“五條主線+兩面”地面集中控制，井下每班減少200人;2025年廣泛采用機器人替代人，每班入井人數(shù)少于100人。

“我們正按照新焦煤建設世界一流企業(yè)目標，已與中科院、中國礦業(yè)大學、華為公司以及知名裝備制造廠家聯(lián)手，合力打造世界領先、國內(nèi)一流、具有持久保持示范性的智能化礦井。”王欽浩底氣十足地說，只有將5G與大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算等有效融合，才能建成真正意義上的智能礦山。

2020年6月，華為公司將智能礦山建設作為新確立的8個新領域之一立項研發(fā)。呂臨能化順勢借“最強大腦”，對這座璞玉般的千萬噸礦井的智能化、智慧化應用進行開發(fā)。

經(jīng)濟、安全、環(huán)保等效益最大化，是智能化礦山建設的初衷。“常規(guī)新建一個采煤工作面需投入2億元左右，我們通過在原來裝備上進行智能化指令植入來實現(xiàn)裝備智能，盡量少投入、多收益。”王欽浩說，他們正與煤機和支架等煤礦裝備制造廠家進行溝通協(xié)調(diào)，通過對設備進行改進實現(xiàn)智能化作業(yè)。

采掘比例失調(diào)，是煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)的短板，其難點是掘進巷道過程中要完成頂板支護，導致掘進速度慢，造成采掘銜接緊張。“我們正在著力攻克用機器人支護取代人工支護等智能掘進難題，努力使回采、掘進都實現(xiàn)智能化。”呂臨能化安全生產(chǎn)部副部長韓曉東說。

如今，該礦井已形成一張5G傳輸網(wǎng)絡，一個包括數(shù)據(jù)治理、應用集成平臺等內(nèi)容的數(shù)據(jù)邊緣計算中心將完成搭建。

攻克問題難點持續(xù)保持領先

11月20日晚11時許，呂臨能化龐龐塔礦辦公樓10層西南角的辦公區(qū)燈火通明，十幾名年輕人正激烈討論著5G模組適配中存在的問題和破解方法。

在呂臨能化公司，經(jīng)常能看到礦上技術人員和華為技術攻堅團隊在挑燈夜戰(zhàn)的場面。該團隊進駐以來，礦上技術人員給他們講解煤礦采、掘、機、運、通等礦井作業(yè)流程和安全生產(chǎn)知識，華為人員給礦上技術人員講解信息化、智能化、大數(shù)據(jù)等知識。他們白天深入井下了解實際，晚上雙向賦能優(yōu)勢互補，相互之間配合默契，開足馬力、鉚足勁頭，推動智能化礦井建設朝著目標沖刺。

“每天都干到晚上12點左右。”剛吃了晚飯，劉杰又回到辦公室開始工作。他說，齒軌車過風門、井下主運輸皮帶高清度自動配煤、大物及大塊矸石識別等系列難題已被他們攻克，機器人打鉆支護等技術正在研究。

有著豐富無人駕駛項目經(jīng)驗的王偉說：“面對的問題太多了，基本上每項技術改造都會遇到很多問題。拿齒軌車無人化改造來說，需要解決風門聯(lián)動、道岔聯(lián)動與驗證、障礙識別與判斷等。經(jīng)過反復討論、試驗，問題才最終得以解決。

“下一步，我們將繼續(xù)鎖定高水準不斷完善推進智能化礦山頂層設計，努力打造同類地質(zhì)條件下可復制、可推廣的智能化建設模式。同時依托5G的智能成果應用，深化與知名科研院校、優(yōu)秀企業(yè)的戰(zhàn)略合作，組建智能化裝備的研發(fā)、制造、應用產(chǎn)業(yè)鏈條，打造智能礦山技術、設備、人才的輸出基地，讓龐龐塔礦的智能化持續(xù)保持領先。”王欽浩篤定地說。