擁抱F5G，段王煤礦進(jìn)入智能化礦山建設(shè)快車道

導(dǎo)讀：網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是煤炭行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)設(shè)施，山西壽陽(yáng)段王煤業(yè)集團(tuán)有限公司段王煤礦采用F5G技術(shù)，以高效投資，低運(yùn)營(yíng)投入，快速將千兆環(huán)網(wǎng)升級(jí)為萬(wàn)兆光環(huán)網(wǎng)，打造出高可靠、高安全的綠色網(wǎng)絡(luò)，為礦山的智能化轉(zhuǎn)型奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

山西是中華文明發(fā)祥地之一，歷史悠久，人文薈萃，擁有豐厚的歷史文化遺產(chǎn)。與此同時(shí)，山西也是我國(guó)礦產(chǎn)資源最為豐富的產(chǎn)地之一。已發(fā)現(xiàn)的礦種達(dá)120種，其中，查明資源儲(chǔ)量的有70種，保有資源儲(chǔ)量居全國(guó)前十位的有36種。段王煤礦位于山西省晉中市壽陽(yáng)縣內(nèi)，于1956年建礦，改革開(kāi)放以后，隨著生產(chǎn)力的不斷提高，生產(chǎn)技術(shù)不斷改進(jìn)，企業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。

當(dāng)前，全球礦山智能化進(jìn)入全面加速的新階段，對(duì)于礦山企業(yè)而言，通過(guò)將全新的通信與信息技術(shù)和礦業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)流深度融合，離不開(kāi)堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)設(shè)施作為支撐。段王煤礦現(xiàn)有核心交換機(jī)為千兆核心交換機(jī)，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，接入交換機(jī)數(shù)量較少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠區(qū)的網(wǎng)絡(luò)接入，同時(shí)缺少相關(guān)的安全防護(hù)，網(wǎng)絡(luò)健壯度底，抗風(fēng)險(xiǎn)能力底，因此亟待升級(jí)改造。建設(shè)一張統(tǒng)一規(guī)劃、信息共享、維護(hù)方便、可靠性高的信息化網(wǎng)絡(luò)迫在眉睫。可有效解決煤礦長(zhǎng)期存在的安全生產(chǎn)信息無(wú)法全方位監(jiān)測(cè)、傳遞時(shí)效性和準(zhǔn)確性不高等問(wèn)題。

(資料圖)

2022年，華為公司提出的煤礦井下F5G工業(yè)光網(wǎng)技術(shù)方案，以無(wú)源設(shè)備替代傳統(tǒng)匯聚交換機(jī)，以本安設(shè)備，替代傳統(tǒng)的隔爆型防爆設(shè)備，大幅提高了煤礦網(wǎng)絡(luò)的可靠性，可用性以及可維護(hù)性。段王煤礦聯(lián)合華為，在整個(gè)礦區(qū)打造了F5G全光工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)現(xiàn)煤炭自動(dòng)化，信息化，智能化生產(chǎn)，推進(jìn)井下少人化、無(wú)人化、智能化的方向上，進(jìn)入了快車道。

打造一張井下、井上一張網(wǎng)，

為煤礦智能化應(yīng)用提供關(guān)鍵保障

為了達(dá)成為企業(yè)的智能化建設(shè)鋪路的目標(biāo)，建設(shè)之初，礦區(qū)領(lǐng)導(dǎo)就對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)需求做了充分的調(diào)研和清晰的判斷：一是需要建設(shè)一張大帶寬、低時(shí)延、高可靠、高安全的煤礦井下生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，助力礦山發(fā)展的無(wú)人少人，提質(zhì)增效目標(biāo)。同時(shí)，也需要滿足井上辦公網(wǎng)絡(luò)日益增長(zhǎng)帶寬需求，將整體網(wǎng)絡(luò)由千兆升級(jí)達(dá)到萬(wàn)兆，以及實(shí)現(xiàn)千兆到桌面的建設(shè)目標(biāo)。

井下業(yè)務(wù)需求：

井下生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，輔助系統(tǒng)多，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求高，為能實(shí)時(shí)、快速傳送各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)、安全管理重點(diǎn)部位的現(xiàn)場(chǎng)情況和關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，井下部署了防越級(jí)系統(tǒng)、無(wú)人值守系統(tǒng)、智能掘進(jìn)綜采系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、應(yīng)急廣播及瓦斯抽風(fēng)系統(tǒng)、智能皮帶控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)等。將井下各系統(tǒng)數(shù)據(jù)、圖像、聲音實(shí)時(shí)傳送到礦井調(diào)度室及區(qū)隊(duì)值班室，使調(diào)度員和生產(chǎn)指揮人員直觀、準(zhǔn)確地掌握各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)際情況，便于調(diào)度指揮；各系統(tǒng)能對(duì)所監(jiān)控區(qū)域的圖像、聲音信息進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，為處理事故提供真實(shí)依據(jù)，更有效地指揮生產(chǎn)、處理和解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題和事故；同時(shí)，無(wú)人值守系統(tǒng)，智能遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)也是實(shí)現(xiàn)減員增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

井上業(yè)務(wù)需求：

隨著井上生產(chǎn)智控，OA辦公、IP電話，視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足對(duì)帶寬，安全防護(hù)等相關(guān)方面的需求，需要對(duì)整個(gè)廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。新方案一方面要具備低時(shí)延、大帶寬的特點(diǎn)，支持未來(lái)企業(yè)智能化建設(shè)。另一方面，要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行充分利舊，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆主干、千兆到桌面的有線網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，保障生產(chǎn)業(yè)務(wù)和辦公業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，

筑牢煤礦智能化基礎(chǔ)設(shè)施底座

煤炭行業(yè)的數(shù)字化特征可以概括為全連接、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。2021年5月，華為公司發(fā)布了F5G全光工業(yè)網(wǎng)解決方案。在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）教授楊軍看來(lái)，F(xiàn)5G支撐第五代N00采煤工藝，打通了煤礦數(shù)據(jù)系統(tǒng)間互通的橋梁，提供全感知、全連接、全智能的體驗(yàn)，鑄就智慧新礦山，從根本上建設(shè)本質(zhì)安全型礦井。

在段王礦引入F5G方案可以在多個(gè)方面提升煤礦智能化體驗(yàn)：

1.高安全保證

首先，提供了電氣安全。F5G方案將主巷道內(nèi)的匯聚交換機(jī)加防爆箱替換成了無(wú)源分光器。而接入交換機(jī)加防爆箱，被替換成了本質(zhì)安全的ORE和一個(gè)本質(zhì)安全箱，這樣就實(shí)現(xiàn)了井下全本安部署。

其次，傳統(tǒng)的光纖方案，需要井下熔纖，井下煤塵等因素導(dǎo)致了工程耗時(shí)較多，同時(shí)帶來(lái)了光損耗大。而華為的預(yù)連接方案，施工簡(jiǎn)單安全，不需要專業(yè)的施工人員，只要簡(jiǎn)單的插拔就可以將光纖連接起來(lái)。

2.確定性低時(shí)延保證

華為F5G解決方案實(shí)現(xiàn)了端到端的硬管道。不同業(yè)務(wù)，通過(guò)TDM，D-NET網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)可以在一張網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)物理隔離。同時(shí)， F5G工業(yè)光網(wǎng)端到端0.5 ms確定性時(shí)延，滿足井下控制、監(jiān)控等業(yè)務(wù)低時(shí)延要求。全光網(wǎng)絡(luò)采用二層數(shù)據(jù)承載技術(shù)，需要利用VLAN技術(shù)來(lái)對(duì)不同業(yè)務(wù)劃分不同的VLAN，這樣可以做到不同業(yè)務(wù)相互隔離，互不影響。不同的業(yè)務(wù)選用不同的優(yōu)先級(jí)，保證重要業(yè)務(wù)高優(yōu)先級(jí)。重要低時(shí)延業(yè)務(wù)使用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)固定帶寬類型，保證帶寬和時(shí)延不受網(wǎng)絡(luò)擁塞影響。

3.高可靠保證：

華為F5G工業(yè)光環(huán)網(wǎng)做到了部件級(jí)可靠性要求設(shè)備重要部件：主控板、電源、上聯(lián)口支持1+1冗余備份。另外，PON網(wǎng)絡(luò)采用Type C雙歸屬保護(hù)，可以抵抗多次鏈路中斷。保證PON網(wǎng)絡(luò)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題，都可以30ms切換到備用，對(duì)外體現(xiàn)業(yè)務(wù)不中斷。再者，GPON鏈路支持AES-128加密，可以保證傳輸報(bào)文的高安全性。

4.大帶寬保證：

F5G工業(yè)光環(huán)網(wǎng)OLT單PON口支持上下行10Gbps帶寬，OLT上行支持40Gbps帶寬，礦用隔爆兼本安型通信接口上行支持10Gbps帶寬，滿足井下視頻監(jiān)控等帶寬需求。OLT和礦用隔爆兼本安型通信接口提供多種帶寬配置手段，保證各種業(yè)務(wù)或者各個(gè)ONU帶寬的靈活配置。

5.易裝，易維性保證

無(wú)源的預(yù)連接光纖，可以避免在井下熔纖，無(wú)需專業(yè)的施工資質(zhì)，只需要做簡(jiǎn)單的插拔，即可完成光纖的聯(lián)接，同時(shí)，可以多人并行施工，大幅提高施工效率。在井下，隨著作業(yè)面的不斷變化，極簡(jiǎn)的施工，極易拓展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供了完美的匹配方案。

另外，在傳統(tǒng)方案中，如果光纖出現(xiàn)了故障，需要人工來(lái)定位。而華為F5G工業(yè)光環(huán)網(wǎng)方案，可以在eSight網(wǎng)管上自動(dòng)定位光纖中斷位置。結(jié)合GIS 地圖，就可快速發(fā)現(xiàn)斷纖位置，從而快速排除問(wèn)題。

在礦區(qū)領(lǐng)導(dǎo)看來(lái)，F(xiàn)5G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)安全生產(chǎn)，安全監(jiān)控、遠(yuǎn)程生產(chǎn)以及辦公生活等多種業(yè)務(wù)承載，完全契合自身的需求。

1. 安全：減少40%的有源節(jié)點(diǎn)，井下100%全本安防爆箱。

F5G網(wǎng)絡(luò)鏈路是純無(wú)源的，這將節(jié)省40%的有源節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，這些設(shè)備都是本質(zhì)安全的，即始在故障的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生任何電火花，引起爆炸，這樣在井下， F5G的方案就實(shí)現(xiàn)了井下全本安防爆箱，大大提高了安全性。

2. 效率：提高施工效率10倍以上，減少90%以上人工巡檢時(shí)間。

由于實(shí)現(xiàn)了本安，F(xiàn)5G設(shè)備也不需要厚重的隔爆型防爆箱，100kg降到10幾kg，原來(lái)需要4個(gè)壯漢才能安裝的設(shè)備，現(xiàn)在一個(gè)人單手就可以提走，安裝簡(jiǎn)單方便，且成本又低。還有，光纖預(yù)聯(lián)接的使用，使得原來(lái)只能熔纖的方式，升級(jí)為只需要簡(jiǎn)單的插拔即可完成光纖的聯(lián)接，整體施工效率提升10倍以上。

另外，F(xiàn)5G可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和自動(dòng)斷纖檢測(cè)。由于井下環(huán)境復(fù)雜，原來(lái)至少需要2個(gè)小時(shí)的人工排障時(shí)間，1分鐘內(nèi)的自動(dòng)排障。F5G把井下網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)亮了，客戶坐在井上屏幕就可以看到井下整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的情況，減少了90%以上的人工巡檢時(shí)間，大大提升了運(yùn)維效率。

3. 可靠：端到端雙鏈路保護(hù)。

F5G工業(yè)光環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了端到端雙鏈路保護(hù)，并且可以30ms極速倒換；同時(shí)工業(yè)設(shè)計(jì)ORE，防爆認(rèn)證，70℃高溫，6kV防雷等特性，為井下生產(chǎn)安全可靠保駕護(hù)航。

“能讓工人穿西裝，打領(lǐng)帶”是華為礦山軍團(tuán)對(duì)于推進(jìn)煤礦智能化目標(biāo)的形象描述。智能化全面推進(jìn)，意味著生產(chǎn)和運(yùn)維效率的巨大提升。如今段王礦的工友們，工作之余，常喜歡到礦周邊散散步，溜溜彎，領(lǐng)略現(xiàn)代化礦井的盛景。

攜手華為，段王煤礦也正在以嶄新的面貌，走在全國(guó)礦山智能化創(chuàng)新的前列。

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