一、企业基本情况

　　陕煤集团神木张家峁矿业有限公司于2006年1月16日正式挂牌成立，是由陕西煤业股份有限公司和神木市国有资产运营公司共同出资组建的国有股份制企业，公司位于陕西神木市。矿井井田面积51.98m2，地质储量8.65亿吨，核定年生产能力1000万吨，配套一个洗选能力1000万吨的洗煤厂。

　　二、张家峁5G移动通信系统建设优点

　　一是5G网络特有的高速率、低延时、广连接三大特性，与煤矿智能化发展中对通信网络技术的需求高度契合，可为高精实时定位与应用、设备故障远程维修诊断、自动化系统云端控制、VR/AR虚拟交互等应用场景提供服务支撑。

　　二是井下组网在设计上使用了BBU、RHUB、PRRU三级结构，这种网络结构在井下覆盖范围广、扩展方便、抗灾性强，同时大大增加了井下环网的业务承载量，不仅满足当前矿井建设需求，也满足了一段时期内的矿井业务扩容需求。

　　三是NB-loT（窄带物联网）的使用，NB的特性使得NB更适合远距离低功耗的传输环境，可以广泛应用于煤炭行业辅助全面感知，如瓦斯、风速、顶板压力等环境类信息的传输，即各监测、监控系统传感器使用无线传输，极大丰富了系统建设的同时，可降低建设成本，减少后期线缆、设备维护量。

　　四是MEC（边缘计算）的使用，边缘计算是智能化建设的关键技术支撑。通过中心云与边缘云一体化部署，使得矿井数据通信业务在地面核心机房落地处理，不需要传输到公网，大大提高了数据安全性。另外，可进一步降低数据传输时延，有望达到毫秒级的个位数。

     三、“5G+工业联网”项目建设

　　（一） 项目背景。

　　陕北矿业有限责任公司将张家峁煤矿建成5G和IPRAN工业光网融合网络，全面覆盖地面厂区及井下主平硐、副平硐到2号煤层22202综采工作面、胶运顺槽、辅运顺槽和22203掘进工作面，以及沿途的辅运大巷、胶运大巷、变电所、硐室、水泵房等区域。实现地面、井下基于一套标准体系，构建一张全面感知网络，建设一条高速数据传输通道，实现井下综采面安全监测、全面感知平台、变电所5G+VR应用、通风机远程控制等井下场景应用。

　　（二）项目方案。

　　 1.网络方案。

　　本期项目地面建设5G宏站，主要覆盖张家峁矿区的办公区、生产区和生活区。井下建设隔爆兼本安型的5G无线基站，主要覆盖辅运大巷、工作面胶运顺槽和辅运顺槽以及机头变电所等区域。建设专用的UPF、MEC部署于矿业公司网络中，矿区中的5G基站和运营商边缘云中的5GC CP、UDM在专用网络和公共网络之间共享（RAN和控制平面共享）。

　　建成后专用的5G网络，使得矿区内部5G前端设备流量经用户面数据网关（UPF）分离，内部数据直接回到矿业公司内部网络而不进入运营商网络，与内部服务器或应用进行数据交互。5G专用网络能够保护公司数据流量安全，降低网络延迟，为矿业公司实现智能自动采掘、智能监测监控、智能决策系统研究等智慧矿山应用提供网络基础。通过建设一套全面感知、实时互联、协同控制的智慧矿山5G网络，助力张家峁煤矿实现企业降本增效、安全、可持续发展的目标。

　　 2.应用场景。

　　（1）5G+工作面高清视频回传。

　　采用5G网络传输的综采面高清视频监控，依托5G大带宽、高速率、广连接的特性，可传输2K、4K的高清图像，单路视频按10~15M计算，每台基站便可接入15~20路视频，在工作面低照度环境下也可传输逼真画面。高清晰度图像后期用于智能视频分析，如人员行为分析、煤岩识别及皮带损伤检测。

    （2）5G+工业物联网。

　　因井下已部署带有NB-IoT功能的多模基站，实现了井下可便捷使用无电源线、无网线的物联网传感器。目前，部署了环境类的传感器包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、温度、液位、负压、氧气。实现了顶板离层仪、锚杆、锚索拉力监测，液压支架工作阻力等传感器的数据可通过5G网络上传。

　　 （3）5G+AR/VR（远程维修）。

　　变电所5G+VR直播平台，利用5G技术结合VR虚拟现实形式，对煤矿采区变电所等场景进行实时监控：全景VR直播实时将变电所全景画面传输到VR眼镜上，让观看者能切身体验到井下环境。该技术可应用于井下取代人工巡检，通过井下巡检机器人配备传感器和高清全景摄像机，可24小时实时监测巡检井下区域环境，采集设备温度、液位、工作状态等数据，通过5G网络传输到监控中心，大大提高了工作效率，减轻了巡检人员劳动强度。

　　 （4）5G+工业自动化控制。

　　通风机远程控制系统通过5G大带宽的特点，利用5G无线高清摄像机进行实时视频监控，然后通过新研发的矿用5G工业网关，将原来的有线控制改为无线控制，利用5G低时延的特性对局扇的启停进行远程控制。

　　（三）项目成效。

　　 1.经济效益。

　　以5G网络为核心的煤矿网络体系，减少了多种网络重复投资，矿企可节约300—500万元的网络建设成本。基于5G的智能系统应用，减少的人力成本约占总成本的12%，节约的中间环节成本约占总成本的21%。同时，全要素全方位的智能应用系统对矿山作业进行流程再造，生产效率可提升50%以上，每年可为矿企创造近6000万元的利润。

　　 2.社会效益。

　　张家峁煤矿已完成了国内首个矿井5G+MEC边缘云的部署，将访问本地网络的业务流分流到本地业务服务器，实现业务流量的本地卸载，避免流量迂回，降低用户访问时延。实现了关键数据不出园区，本地化处理，确保数据安全可靠。通过此次5G通信系统项目，为矿业公司实现智能自动采掘、智能监测监控、智能决策系统研究等智能矿山应用提供了网络基础。通过建设一套全面感知、实时互联、协同控制的智能矿山5G网络，助力矿业公司实现企业降本增效、安全高效、可持续发展的目标。