擁抱ICT，智享礦山未來

煤礦智能化是煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心，其目標(biāo)是提升采煤效率，解決生產(chǎn)安全問題。煤礦智能化發(fā)展，必須依賴5G、F5G、云、大數(shù)據(jù)、AI等ICT技術(shù)，從而釋放更多的生產(chǎn)力。

煤礦智能化要求礦山透明，透明礦山是讓高精度的三維物探把整座礦山的各種構(gòu)造查清，要做到這點(diǎn)只有依靠先進(jìn)的通信技術(shù)。礦山是動(dòng)態(tài)的，只有讓設(shè)備連網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳送，實(shí)時(shí)把數(shù)據(jù)匯入數(shù)據(jù)湖，智能化決策系統(tǒng)才能知道井下每一寸地方正在發(fā)生的事情，從而做出決策。但一些所謂的智能礦，設(shè)備在線率僅有40%~50%。設(shè)備不在線無法實(shí)現(xiàn)智能化控制，更無法聯(lián)動(dòng)。

如何解決設(shè)備實(shí)時(shí)在線的問題？答案是有線和無線綜合的網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及設(shè)備自主組網(wǎng)。

有線網(wǎng)絡(luò)雖然覆蓋距離更廣，但它是插拔式的，而運(yùn)輸設(shè)備分散，且經(jīng)常處于移動(dòng)狀態(tài)，線路容易折斷，可靠性差。比如，在綜采面由于采煤機(jī)、電液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)時(shí)刻處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，傳統(tǒng)的光纖經(jīng)常折斷。

把井下的光纖網(wǎng)絡(luò)與5G、WiFi-6等結(jié)合起來，讓每臺(tái)設(shè)備無線上網(wǎng)，減少接插件的數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)可靠性將大幅提升。我們可以把無線接入點(diǎn)、基站融合到井下的各種設(shè)備中，采煤機(jī)、液壓支架等都可以成為各種無線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)、基站，因?yàn)檫@些設(shè)備本身就已經(jīng)有電源、有防爆盒。

同時(shí)，建立了足夠的接入點(diǎn)后，需要讓設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)。這樣，即使掉線，也可以自我修復(fù)，大幅提升了在線率、保障設(shè)備的可靠性。

目前這類技術(shù)已經(jīng)被成熟應(yīng)用，如各類Wi-Fi模組、5G模組、藍(lán)牙模組、T-Box等。Wi-Fi模組與華為HiLink等生態(tài)平臺(tái)的結(jié)合，正在智能家居中大放異彩。只需嵌入一個(gè)小小的Wi-Fi模組，就能實(shí)現(xiàn)智能化改造，擁有智能控制、互聯(lián)互通互動(dòng)以及安全等關(guān)鍵能力。而且智能化的改造成本、門檻非常低，“一站式”地完成軟件和應(yīng)用開發(fā)即可，效率高、周期短。

關(guān)于建設(shè)智能煤礦的一個(gè)重要的思路，就是進(jìn)行煤礦井下的聯(lián)合組網(wǎng)。聯(lián)合組網(wǎng)主要分為兩個(gè)維度：一是無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的融合，保障設(shè)備的高在線率，實(shí)現(xiàn)煤礦的全面感知，智能聯(lián)動(dòng)；二是專網(wǎng)的融合，就是井下的多種業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用一張網(wǎng)來承載，在保障各個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定獨(dú)立地運(yùn)行前提下，業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)可以按需靈活交互。

當(dāng)前，煤礦井下環(huán)網(wǎng)的數(shù)量眾多，有瓦斯監(jiān)控專網(wǎng)，還有有線調(diào)度通信專網(wǎng)、廣播通信專網(wǎng)、機(jī)電控制專網(wǎng)、視頻監(jiān)控專網(wǎng)等等。不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間均為獨(dú)立規(guī)劃建設(shè)，設(shè)備各自獨(dú)立供電，通信鏈路分離，互不聯(lián)動(dòng)。這種專網(wǎng)專用成為智能化障礙，急需突破。

形成專網(wǎng)專用的原因，是此前采用的傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)容易引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生丟包。像瓦斯?jié)舛葯z測(cè)這樣涉及生產(chǎn)安全的系統(tǒng)，跟其他的業(yè)務(wù)跑在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，是不被接受的。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，融合網(wǎng)的可靠性早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過專網(wǎng)。當(dāng)前，像華為等廠家提供的基于SDN架構(gòu)的礦山融合IP工業(yè)網(wǎng)設(shè)備，骨干網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)到50Gbps，并支持平滑升級(jí)到100Gbps，滿足5~10年井下各類不同業(yè)務(wù)的帶寬訴求。其中的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，就是IP硬管道，如同在一條寬闊的馬路上劃分出一條條專用的BRT通道，讓不同的網(wǎng)絡(luò)切片承載不同的業(yè)務(wù)，可以保障瓦斯監(jiān)控、工業(yè)控制、語音通訊等高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流量不受其他業(yè)務(wù)流量突發(fā)變動(dòng)的影響，使得遠(yuǎn)程控制更加平滑流暢，語音和視頻更加清晰，實(shí)現(xiàn)井下業(yè)務(wù)的可靠通信。

融合IP工業(yè)網(wǎng)的切片技術(shù)和5G無線網(wǎng)絡(luò)的切片技術(shù)一致，可以無縫連接，實(shí)現(xiàn)真正一張網(wǎng)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的管理，通過iFIT隨流檢測(cè)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)的健康度、業(yè)務(wù)流量的傳輸質(zhì)量都可以在集控中心的大屏上看得一清二楚。一旦業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量發(fā)生下降，工作人員可以進(jìn)行預(yù)測(cè)性的分析維護(hù)，幾分鐘就能定位到網(wǎng)絡(luò)哪個(gè)位置發(fā)生了問題，無需運(yùn)維人員下井逐一插拔光模塊查找問題，大大提升了運(yùn)維效率。

未來，隨著智能煤礦應(yīng)用的不斷疊加，每新增一套系統(tǒng)就新增一張網(wǎng)絡(luò)的方式難以延續(xù)。不同系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)立安裝，獨(dú)立供電，會(huì)給煤礦帶來了很大的資源浪費(fèi)和多節(jié)點(diǎn)的設(shè)備故障隱患。另外，專網(wǎng)數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的難度快速上升，雖然井下生產(chǎn)不斷在減人，但是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維仍需要人員頻繁下井，這與少人、無人的發(fā)展趨勢(shì)也是背道而馳的。所以，必須要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合。

煤礦井下大量專網(wǎng)的存在，煤礦數(shù)據(jù)的自由流動(dòng)，阻礙了煤礦智能化的發(fā)展。因此，建設(shè)智能煤礦，就應(yīng)當(dāng)跳出傳統(tǒng)煤礦建設(shè)的條條框框，充分借鑒信息通信行業(yè)的成果，為智能煤礦建設(shè)加速。

真正的智能礦山，需要人工智能和大數(shù)據(jù)分析支撐的智慧大腦，并配置兩級(jí)智慧大腦，一個(gè)放在井上集控中心，一個(gè)放在井下設(shè)備列車。

行業(yè)一致認(rèn)同的“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一架構(gòu)”的煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)還在進(jìn)行中，但全面煤礦智能化的進(jìn)程有望在10年之內(nèi)完成，信心源于以下兩點(diǎn)：一是ICT技術(shù)在飛速進(jìn)步，智能化的成本不斷下降；二是在2030年“碳達(dá)峰”之后，煤炭總產(chǎn)量必然會(huì)不斷減少，非燃料的煤炭的價(jià)值隨之提升，企業(yè)為增加效益而實(shí)現(xiàn)智能化也是必然選擇。