2020年夏,中国移动5G“上天入地”的喜讯迭传,5G时代正迎面而来。如果说5G问鼎珠穆朗玛峰离我们的生活较远,那么,随之传来全国首座5G智慧煤矿成功落成的山西阳煤集团(现为华阳集团)新元公司,则就在我们的身边。中国移动、阳煤集团、华为公司合力,开通世界首个煤矿5G专用网络,成功打造了井下534米“超千兆上行”。从此,“煤矿、铁矿、铝矿等矿业界纷纷前来取经参观,到矿井深处察看5G煤矿的应用场景,以期不被5G带来的能源革命落下……”新元公司5G+智能化矿井建设办公室主任冀杰言语间难掩自豪:“新元煤矿能成为大家学习的样板,这说明大家对5G‘新基建’热情较高,有利于矿业的转型发展。”
2020年6月18日,是中国煤炭工业革命史上一个激动人心的日子。那天天气晴朗,阳煤集团新元公司总调中心闪闪发光的大屏如室外的阳光,在人们眼前闪闪发光。中国移动5G智慧矿山联盟成立大会暨全国首座5G煤矿落成发布会在太原举行,并与北京分会场进行视频连线。网上网下,多少人见证着这一激动人心的时刻。
新元公司总调中心,工作人员移动键盘、轻点鼠标,就可以实时完成离地面534米、离井口6000多米的井下操控,正是依托5G网络“广连接、大带宽、低时延”的三大特性,矿井下的操作变成了地上的远程控制。也是在总调中心,工作人员用鼠标轻点命令自动化掘进机截割臂“升”的命令,连眨巴眼的工夫都不到,远在1000多公里外的上海,5G+综掘机截割臂便缓缓地升起。这在某种程度上预示着在潮湿、阴冷的矿井深处,负责掘进工作的先头部队采煤矿工,不用深入井下几百米的深处就能够实现采掘作业。
井下534米,是什么概念?北京528米的第一高楼“中国尊”,共115层,相当于将115层高楼埋入地底,再向下挖两层楼的距离。
2020年11月22日,中国移动山西分公司能源行业5G首席技术官吕乐回忆起新元煤矿总调中心远程操控综掘机时,他说:“工业远程控制要求时延必须在200毫秒以内才能实现安全可靠,经实际测量,新元煤矿5G应用的远端控制延时在20毫秒以内。”
这样远程操作的全景高清视野,这样井上井下“千里眼”般的高清视频,这样的矿山自动化、无人化、可视化场景,创造了中国煤炭开采的奇迹。
2020年11月4日清早,我从阳泉出发,高速、国道曲曲弯弯地延伸,犹如煤炭工业的革新之路,犹如资源型经济转型发展之路,又如新时代矿工的奔小康之路。汽车一路不停歇、弯弯曲曲地西行一个多小时,到达寿阳县城以西5公里处的新元公司。公司门口“人人安全”的标语分外醒目。无疑,这就是慢慢的变成了中国矿业界焦点、样板的全国首座5G智慧矿山了。
“5G是煤矿的刚需,是安全生产的重要保障。”华阳集团党委书记、董事长翟红说,“根据煤矿井下地理条件复杂多变、支护强度大、信号衰减快等特殊条件,在井下推广无线G把有线、无线彻底打通,不再因为网络通道问题而‘卡脖子’。它不仅仅具备大家现在所认识到的语言通信、信息下载等功能,关键是实现了工业监测监控的安全可靠性,更是井下安全生产的有力支撑,起着无人、少人的关键作用。”
从信息化到网络化再到数字化,从自动化到少人化再到无人化,5G下井,赋能传统煤炭产业的智能化转型。新元公司党委副书记张海燕认为,“5G带来的煤炭工业革命,是未来的发展之路,现在煤矿5G专网已建成,对于生产智能化而言,相当于修好了高速公路。”他说,“5G助力煤矿建成少人工作面或无人工作面,首先就为了减少用人。”对于煤矿安全而言,“少人则安,无人则安”,这是“安全第一,生命至上”的宗旨。
说到5G,也许给人的第一印象是快。“其实,与人们熟悉的4G相比,5G的优势不仅仅在于快,”吕乐解释说,“5G速度是4G的100倍,带宽是4G的20倍。”
“5G助力新元煤矿,主要推出机电硐室无人巡检、掘进面无人操作、综采面无人操作三项5G应用,帮助煤矿实现采煤智能化和远程操控,有效解决传统人工作业操作危险系数大、劳动强度高等问题,同时提升工作效率。目前,新元煤矿综采工作面、固定皮带运输、井下供电、矿井排水等系统,减少操作人员321人,实现了安全和效益的双提升……”2020年11月4日下午1时30分,总调中心整面墙的投影大屏上,一览无余地显示井下采煤作业的场景,新元公司董事长、总经理王海钢面对大屏,为华为公司常务董事丁耘一行调研参观团进行讲解。他们时而提问,时而讨论,时而频频点头,我也在总调中心大屏前实时感受到了5G智慧矿山的魅力。
井下的风呼呼地吹,吹过亿万年的煤层,吹过绵长弯曲的巷道,吹遍了建矿17年的新元矿井。如今,我站在总调中心,从大屏观看井下,就像亲临矿井作业现场,仿佛感受到了风的吹拂。
华为公司调研参观团丁耘一行从总调中心走向井口,乘上防爆胶轮车缓缓地入井。我继续留在总调中心,从地面观看世界上离地表最深的井下5G网络应用场景。
“新元公司筹建于2003年,是一座年轻的煤矿,建矿时就瞄准信息化、智能化煤矿建设。”张海燕说,“新元是煤和瓦斯突出的矿井,井下开采条件复杂多变,这种极端环境的制约性,5G的各种设备、技术,若能够创新应用成功,将具有较强的推广性。”
“煤矿井下巷道比较长,变压器、开关设备、排水泵等大型设备都在机电硐室。”11月4日中午,新元公司党群部叶海锋,胸前挎着相机,正要陪外来的调研团下井时,我问他5G应用于矿井生产的变化时,他匆匆地说,“就机电硐室而言,对煤矿生产至关重要,之前机电硐室每天需安排专人值守,5G应用后,机电硐室实现了无人巡检。”
“机电硐室,一个小小的巡检机器人沿着轨道自主行走,就能够360度视频监测、音频采集、红外热成像,精准记录设备故障发生的时间、地点以及故障类型。”冀杰说,“基于5G技术,巡检机器人‘看到’的所有场景都能够以4K高清视频画面的方式,将‘感知’到的所有数据精准迅速地回传到地面总调室,便于井上对硐室环境、设备做远程监测。也是基于5G技术,在地面就可以对机器人的动作进行实时控制。”从远程监测到远程监控,井下机电硐室真正的完成了无人值守、无人巡检。
“授人以鱼,不如授人以渔”,用来形容5G网络技术在煤矿应用再恰当不过。然而,没有人知道,5G煤矿专用网成功应用的背后,多少人付出了艰辛的努力!
不必说在井下500多米,不能接收地面的卫星信号,要攻克研发井下5G基站同步授时技术的难题;不必说煤矿井下瓦斯、水、粉尘、顶板等环境复杂,布设5G天线G基站的困难;不必说精准授时、超千兆上行、煤矿数据的安全性等一项项创新。仅完成5G防爆一项,就是极大的挑战。
5G通信设施跟煤矿别的设备一样,一定要具有煤矿特定环境下工作的能力。除了防潮、防碰撞、防尘、防盐外,还要防爆。因此,对所有进入井下的5G设备都要进行特殊的研发改造,得到国家的防爆、煤安双认证。通俗说,就是给所有设备量身定制像铁壳子一样的“防爆衣”,而设备套上厚厚的铁壳子,增加了重量,给安装布置、搬动等带来了难度,有时要把那些沉重的“铁家伙”抬过来搬过去,反复几次才能安装妥当。
吕乐是5G智慧矿山联创实验室的一员。2019年9月团队初建时,地面5G刚刚启动建设,应用寥寥无几,5G下深矿在业内更是空白。“等等再干”是很多装备企业的心态。“但咱们山西不能等,山西企业更不会等!”能源改革的号角已经吹响,煤矿生产安全的重要性他们深有感触。“我入职不到1年,就经历了王家岭矿难的营救通信保障。”吕乐至今对此记忆犹新。
王家岭矿难发生时,中国移动还是2G。吕乐所在的中国移动团队连夜赶到事故现场,迅速开通了当时覆盖煤矿坑口保障的通信基站。第二天一早,来自全省乃至全国的5000余名救援团队大规模抵达现场,这么大规模的救援需要的组织调度,必须无线夜的营救,吕乐不仅感受到“移动通信是可以拯救生命的”,还懂得了移动通信对煤矿安全的重要意义。
2019年秋,研发新元矿山井下5G的工作,又落到了他的肩上,他感觉责任重大。当年9月,省委、省政府在全国率先部署了5G煤矿试点工作,月底,团队就已经组建到了新元煤矿。但在项目伊始,跨行业专业相关知识壁垒是进展的最大瓶颈,一线矿工说:“你们移动的搞好地面5G就行,井下你们不懂。”的确,5G想要真正融入矿山,“躬身入局”贴近一线,协同创新才是唯一的解决之道!
吕乐说,当井上井下视频电话拨通的那一时刻,差点儿就流下了眼泪,“辛苦了这么久,我们成功的意义在于坚定了煤矿5G应用的信心!利用5G,矿工兄弟们可以在地面无时延地看清井下,更可以在井上可靠精准地控制井下。”
“开门,华为参观调研团就要到配电室了……”,2020年11月4日下午3时,新元公司总调中心,集控员段晓磊盯着电脑屏幕,往井下配电室发出指令的话音刚落,井下的视频电线G网络,实时将数据上传,井上总调中心巨大的电子屏显示着井下的场景——正在井下调研参观的华为公司常务董事丁耘一行,缓缓地走向井下9号煤中央配电室。
“之前配电室都是人工值守,人工操作开关,人工来回查看停电、漏电、故障等信息。现在电脑屏实时反映井下配电室情况,不仅节省了相当大的时间,还不可能会出现误差。”段晓磊说,他之前是井下机电硐室的岗位工,每天操作配电室,检查水泵开关,工作环境与现在坐在地面总调中心的电脑前相比,差别太大了,“那毕竟是在矿井深处,潮湿阴冷不见阳光。”
“煤炭智能化开采,对于普通人来说,是惊叹,但对于煤炭人来说,则是长久的梦想。”11月4日傍晚,陪丁耘一行下井调研参观升井后,冀杰与我谈到工作现状时,他觉得有了5G加持,煤炭人的梦想离现实慢慢的接近了,他的梦想也在新元带领团队进行5G研发中开出了花!今年33岁的冀杰,是5G+智能化矿井建设办公室主任。与他一起的团队伙伴有15人,全是有专业素养的年轻人,其中研究生毕业的两人,本科毕业的9人。
“5G智能化,对工业、对煤矿是一个革命性的、颠覆性的技术。这一技术的实现,除了设备外,还得有人,新元专门成立了5G+智能化矿井建设办公室,将高校相关专业毕业的人才吸纳进来,组成团队,给予他们施展才智的平台。”新元公司党委副书记张海燕特别谈到技术革新中人才的重要性。
5G成功落地新元煤矿!冀杰没想到,煤炭开采史上这个伟大的使命在他带领的团队手上完成了。资源型经济转型升级,为他们实现人生梦想提供了千载难逢的机遇!
如冀杰一样,综采队的郝瑞祥,谈到5G技术的应用,他有些兴奋。2020年11月16日上午,郝瑞祥谈到5G技术对他工作的改变,感受最深的是远程维修机械设备时,既省时、省力,还提升效益。
郝瑞祥是刮板车司机,加之维护转载机、电轮、减速器等机械设备。他之前最担心的是机械设备出现故障,一旦设备出问题,小件运到井上,等待厂家派专家来维修,多则等两三天,最快也要一两天才能修好。大件不能拆卸移动,更得联系机械设备厂家的专家,等待、维修。他说:“这样的一个过程令人焦心”。
而现在,这样的焦心少之又少了。他打了个比方后说:“5G技术用起来才叫速度,效率提高,工资就高了,什么是奔小康,对于矿工来说,这就是!”
他打比方说:“总控开关坏了,整个工作面的运行也跟着停止,用防爆手机直接与厂方的专家视频,专家通过手机远程清晰观看设备,精准地指导煤矿的技术人员做维修,用了不到1个小时就排除了故障,矿井工作面正常运行。”而之前煤矿发生类似的故障,需把总控开关拆下来,一个开关重达1000公斤,将它装入车上,从井下运到井上,再联系厂家的专家来维修,而专家不一定马上就能到来,待修好后再从井上运到井下。这样来来、周周折折,一两天、三四天就过去了。
“智能、安全、绿色”,是煤炭传统产业的追求,是几代煤炭从业者的梦想,是奔向小康的步伐!不论老矿工,还是年轻后生,说起各自岗位对5G技术的应用,脸上挂着骄傲与自豪。新元煤矿新基建、新技术、新装备等创新的成就一鸣惊人。
新元矿工们小康生活的描画里,煤炭从业者辛苦、危险,以及缺少文化的形象已成往昔,矿工身上的水火、瓦斯、顶板等威胁生命安全的因素已推翻,手刨肩扛人拉等低效落后的生产方式已终结,实现了从“煤老大”到“能源革命排头兵”的历史性跨越。这是一条向现代化、智能化迈进的路,也是一条漫长而坚韧的攀登之路。
我断断续续一个多月的采访,从红叶飘飞的秋末到雪花纷纷落入矿山,展望与追溯,缤纷与喜悦,跳跃与希冀,科学技术创新与卓越追求……
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