炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(www.boilnfry.com)據(jù)中國(guó)煤炭報(bào)消息，9月11日至17日，全國(guó)科普日活動(dòng)在各地集中開(kāi)展。2021全國(guó)科普日主題為“百年再出發(fā)，邁向高水平科技自立自強(qiáng)”。科技創(chuàng)新是煤炭行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。從今天起，本報(bào)開(kāi)設(shè)“百年再出發(fā)，邁向高水平科技自立自強(qiáng)”欄目，介紹煤炭行業(yè)的“黑科技”和創(chuàng)新成果，弘揚(yáng)科學(xué)精神，推動(dòng)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

有人說(shuō)，煤炭行業(yè)的數(shù)字化特征可以概括為全聯(lián)接、全感知、全智能。新型傳感器和攝像頭等設(shè)備的應(yīng)用，使煤礦實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境、設(shè)備和人員狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知;萬(wàn)兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)和5G、F5G通信技術(shù)的應(yīng)用，讓煤礦有了信息傳輸?shù)母咚俟?基于AI和大數(shù)據(jù)的智能應(yīng)用，有利于煤礦在分析數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上科學(xué)決策。

在這場(chǎng)技術(shù)改革浪潮里，F(xiàn)5G作為通信手段，既連接起井下工作面與地面調(diào)度中心，又讓傳統(tǒng)思維與創(chuàng)新理念產(chǎn)生了碰撞。日前，記者走進(jìn)全國(guó)首家應(yīng)用F5G技術(shù)的煤礦——河南能源化工集團(tuán)永煤公司陳四樓煤礦，實(shí)地探訪(fǎng)礦用F5G的落地過(guò)程及應(yīng)用效果。

　　F5G遇到煤礦

F5G(the 5th Generation Fixed Network)，即第五代固定網(wǎng)絡(luò)，是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)于2020年2月定義的第五代固定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。F5G以光纖通信為主，具備超大帶寬、安全可靠、確定性低時(shí)延的特點(diǎn)。目前，我國(guó)已部署全球最大的F5G網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)超過(guò)4億人。

F5G緣何與煤礦產(chǎn)生了聯(lián)系?這要從華為公司的光產(chǎn)業(yè)布局說(shuō)起。今年5月，華為公司發(fā)布了F5G全光工業(yè)網(wǎng)解決方案。這份方案提供全光纖業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，具備安全可靠、極簡(jiǎn)部署、可視運(yùn)維、靈活擴(kuò)展、邊緣智能等特點(diǎn)，可助力礦區(qū)安全監(jiān)控、遠(yuǎn)程生產(chǎn)以及辦公生活。

“聯(lián)接是實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)全感知和全智能的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的窄帶無(wú)線(xiàn)通信和以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，需要進(jìn)行全面升級(jí)。F5G提供運(yùn)力，與5G一起提供聯(lián)接力，AI提供智力，計(jì)算提供算力，共同構(gòu)成數(shù)字煤礦的基礎(chǔ)設(shè)施。”華為公司相關(guān)人員在今年6月舉辦的全國(guó)首個(gè)F5G礦山商用發(fā)布會(huì)上表示。

這份F5G全光工業(yè)網(wǎng)解決方案，包含了華為公司與陳四樓煤礦開(kāi)展的井下實(shí)踐。一次偶然的機(jī)會(huì)，陳四樓煤礦調(diào)度室副主任景旭東從雜志上看到了F5G技術(shù)的介紹。其中，“超大帶寬、安全可靠、確定性低時(shí)延”讓他印象深刻。

“我們從2016年開(kāi)始使用萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)，嘗到了減人提效的甜頭。不過(guò)，想要把網(wǎng)絡(luò)延伸到更遠(yuǎn)的區(qū)域，我們需要一套移動(dòng)性強(qiáng)、帶寬更大、更適應(yīng)井下環(huán)境的通信設(shè)備。”景旭東告訴記者。

陳四樓煤礦與華為公司取得了聯(lián)系。針對(duì)該礦建立穩(wěn)定、高效的立體式網(wǎng)絡(luò)訴求，雙方共同決定，將F5G工業(yè)光環(huán)網(wǎng)技術(shù)按照煤礦場(chǎng)景設(shè)計(jì)。隨后，華為公司開(kāi)展了專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，并反復(fù)驗(yàn)證技術(shù)可行性。

2020年6月，陳四樓煤礦在井下啟動(dòng)工業(yè)光環(huán)網(wǎng)設(shè)備安裝。今年1月，經(jīng)過(guò)不斷施工與調(diào)試，陳四樓煤礦成功在MZ201綜采工作面、2901綜掘工作面和中央變電所部署了工業(yè)光環(huán)網(wǎng)設(shè)備。

“從左邊這個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，我們把F5G輻射到右邊這個(gè)點(diǎn)。”在調(diào)度中心，景旭東指著礦井拓?fù)鋱D對(duì)記者說(shuō)，“采煤工作面、掘進(jìn)工作面和中央變電所是井下電力設(shè)備最多，也是最重要的3個(gè)場(chǎng)所。而且，井下生產(chǎn)和施工經(jīng)常移動(dòng)，需要更輕更靈活的設(shè)備。”

打通信息高速公路

今年3月發(fā)布的《煤礦F5G應(yīng)用技術(shù)白皮書(shū)》指出，F(xiàn)5G在煤礦的應(yīng)用主要包括三類(lèi)產(chǎn)品，即光環(huán)網(wǎng)頭端設(shè)備(ORH)、光環(huán)網(wǎng)終端設(shè)備(ORE)和無(wú)源光環(huán)網(wǎng)設(shè)備(ORP)。終端設(shè)備安裝在井下，必須防爆，通過(guò)無(wú)源光環(huán)網(wǎng)設(shè)備(分光器)與光環(huán)網(wǎng)頭端設(shè)備端口相連。終端設(shè)備連接井下設(shè)備，如攝像頭和傳感器。終端設(shè)備將數(shù)據(jù)上傳到頭端設(shè)備后，調(diào)度中心便能發(fā)出指令指導(dǎo)生產(chǎn)。

記者跟隨相關(guān)人員來(lái)到井下。在中央變電所，記者看到，一個(gè)體積不大、形似路由器的黑色盒子掛在墻上。調(diào)度室自動(dòng)化組組員王飛介紹，這是工業(yè)光環(huán)網(wǎng)終端設(shè)備。設(shè)備底部有幾個(gè)插口，新增設(shè)備可通過(guò)預(yù)制的光纖即插即用。

王飛告訴記者，預(yù)制的光纖避免了井下熔纖操作;無(wú)源分光器替代了有源交換機(jī)和防爆箱;只在頭端和終端布置有源設(shè)備的雙層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可有效降低井下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電火花風(fēng)險(xiǎn)。這些增強(qiáng)了F5G在井下應(yīng)用的安全性。

同時(shí)，更輕便的設(shè)備降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。王飛舉例：“以前，工人施工鋪設(shè)200米光纜(以輕鎧計(jì)算)，2個(gè)人需要抬300多斤;現(xiàn)在，預(yù)制光纜每米只有6克，1000米不到20斤，工人可以輕松背過(guò)去。”

除了更安全，F(xiàn)5G技術(shù)傳輸?shù)囊曨l畫(huà)面還更清晰流暢。通過(guò)F5G網(wǎng)絡(luò)，采煤工作面的高精度慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)、掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)機(jī)控制信號(hào)、車(chē)輛信息和調(diào)度語(yǔ)音等地面輔助信息實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)回傳。

“不卡頓對(duì)我們來(lái)說(shuō)很重要。只要一發(fā)現(xiàn)卡頓，一種情況是網(wǎng)絡(luò)堵塞，另一種情況是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備肯定停過(guò)，那我們就要進(jìn)行相應(yīng)操作。保證視頻不卡頓，意味著傳輸穩(wěn)定性要高。”景旭東表示。從調(diào)度中心顯示的萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)與F5G技術(shù)回傳畫(huà)面對(duì)比圖來(lái)看，后者確實(shí)更清晰。

F5G技術(shù)在陳四樓煤礦應(yīng)用后，為礦區(qū)辦公網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、井上信息回傳提供了超大帶寬接入。基于光時(shí)域反射儀的智能光路診斷，讓礦區(qū)能快速定位光纖鏈路故障，縮短業(yè)務(wù)暫停時(shí)間。

“在煤礦智能化建設(shè)中，高端裝備是關(guān)鍵，測(cè)控技術(shù)是核心，但傳輸渠道卻是瓶頸。”華為公司相關(guān)人員表示，“F5G的安全、極簡(jiǎn)、便捷，提供了一種通信新思路，讓煤礦建設(shè)信息高速公路成為可能。此外，在F5G應(yīng)用的帶動(dòng)下，未來(lái)將出現(xiàn)更多的應(yīng)用場(chǎng)景，為智能化建設(shè)提供更多解決方案。”

“下一步，我們將逐步推行到一些正在建設(shè)的區(qū)域。”景旭東表示。同時(shí)，華為公司也與河南、貴州、內(nèi)蒙古等地的煤炭企業(yè)開(kāi)展合作，加速推進(jìn)F5G產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

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