当前，5G通信、工业互联网、人工智能等新兴技术浪潮席卷全球，正在深刻地影响和改变着传统产业。煤炭行业作为传统能源行业，面临着激烈的市场竞争，需要转型升级，实现安全、高效、绿色生产，提升发展质量。为此，煤炭行业需要与以5G为代表的新一代信息技术深度融合，通过5G技术为煤矿智能化建设赋能，支撑其高质量发展。
2020年2月25日国家发展改革委等八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》发改能源〔2020〕283号文，要求推动煤矿智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平。2021年6月5日，国家能源局和国家矿山安全监察局印发 《煤矿智能化建设指南（2021 年版）》提出需重点突破智能综采（放）、智能快速掘进、智能机器人等系列关键技术与装备，建成一批智能化煤矿，提升煤矿安全水平。2021年6月7日，国家发展改革委、国家能源局、中央网信办、工业和信息化部联合编制了《能源领域5G应用实施方案》，要求促进以5G 为代表的先进信息技术与能源产业融通发展，拓展能源领域5G 应用场景。
智慧矿山建设需要传输大量的高清视频、传感和控制数据，必须依托于强大的高可靠通信传输网络；相对于以往的WiFi、LTE（4G）等矿用无线通信技术，5G作为移动通信的发展方向，其超高数据速率、超低延时和超大规模接入的特点，将“离线智慧”提升到“在线智能”，可实现“实时智能与在线协作”，满足智能开采、智能掘进、智能洗选、智能辅助运输等不通场景的应用需求。中国信科集团旗下的中信科移动在深入调研煤矿需求的基础上，依托在5G技术和产品领域的领先优势，结合智慧矿山建设典型的应用场景，推出了具有竞争力的矿用5G通信系统解决方案，助力智慧矿山建设。
融合、高效、智能的矿用5G系统组网方案
中信科移动5G智慧矿山解决方案由终端感知层、网络传输层和应用层构成：终端感知层“人、机、环”全感知大连接；网络传输层“5G+4G+WiFi+SPN+F5G融合一张网”实现高效可靠传输，应用层面向矿井安全、生产、经营实现全业务融合、高效、智能应用。
矿用5G通信系统组网
该系统具有以下特点：SA架构组网，真正符合安标中心对于煤矿5G独立组网的要求，网络安全、独立、稳定；独立部署5G核心网，保障矿山数据的安全，支持与运营商公网对接，实现专网和运营商网络“一卡一号”通用；产品定制化开发，矿用5G本安基站体积小、重量轻、真正适合井下部署； BBU支持井下和地面两种部署方式，可以灵活选择，降低井下设备部署复杂度；5G、4G、WiFi和有线调度等多系统融合、一体化调度，满足矿山融合通信的迫切需求；支持VoNR高清通话，支持语音、视频和数据业务并发，网络功能丰富；支持3U1D帧结构增强上行速率，满足矿山大上行业务需求。
矿用5G通信系统全面赋能业务应用
中信科移动矿用5G通信系统可以支撑实现智能化工作面、智能化掘锚系统、井下智能机器人巡检、AI高清视频监控等应用。
智能化工作面
该系统综合应用控制、视频、音频、通信、液压等技术实现 “以工作面自动控制为主、监控中心远程干预控制为辅”的自动化生产模式，实现“无人跟机作业、有人安全值守”的开采，减少工作面操作工人数量。
基于5G的智能化采煤系统
基于5G的智能化工作面系统由地面集控制中心、顺槽控制中心和工作面综采设备构成。工作面采煤机等设备可以通过内置5G模组接入5G网络，实现与井下顺槽控制中心或地面控制中心之间的视频、监控及控制信号无线传输，顺槽监控中心或地面控制中心，可以实时监控工作面生产画面，接收工作面现场实时监控数据并进行综合分析处理；实现对综采面采煤机、液压支架等设备的远程操控。
智能化掘锚系统
智能化掘锚系统集快速掘进、掘锚同步、智能导向、智能检测等功能于一体，具有“高效、环保、安全、可靠”的特点，为煤矿掘进设备智能化演进打下了坚实基础，有力支撑煤矿智能化建设掘进系统建设。
基于5G的智能化掘锚系统
系统在井下顺槽部署5G核心网、5G基站，在掘锚一体机和锚杆台车上部署CPE，这些设备上的高清摄像机、3D扫描成像仪、传感器以及电气控制系统通过CPE接入5G网络，经由5G核心网与井下控制中心和地面控制中心监控系统对接，实现设备掘锚设备实时工况数据、3D成像数据、高清视频和远程控制指令等的传输。全方位展现掘进工作面场景；控制系统数据通过与设备的控制器实时通讯，可对设备进行远程遥控操作，并对截割轨迹实时监测。
井下智能机器人巡检系统
该系统主要由巡检机器人、巡检平台、无线通信系统、各种信号采集设备等组成，适用于煤矿水泵房、变电所、大型输送带巷道移动巡检。
智能巡检机器人搭载视频摄像机、传感器等设备，实时采集、存储、传输现场的图像、声音、温度、烟雾、甲烷等数据，借助相应的巡检分析系统实现巡检数据的智能化分析处理，从而替代煤矿巡检人员进行巡检，提升巡检的质量和效率。
井下5G智能机器人巡检系统
AI高清视频监控系统
该系统采集井下高清视频数据，通过5G网络实时传输高清视频到后台，实现对皮带运输、探放水、工作人员活动行为等重点信息的自动识别，通过分析视频图像，及时发现现场灾害（透水、火光、浓烟雾、大粉尘、冒顶等）、人员违规、人员状态异常等情况，实时输出分析结果，为煤矿安全生产提供智能安全预警，保护煤矿人员及财产安全。
基于5G的AI高清视频监控系统
此外，基于5G网络还可以实现VR生产培训、露天矿车无人驾驶、融合调度通信等的业务应用等。
打造“5G+智慧矿山”生态产业链
目前，中信科移动5G+智慧矿山解决方案已成功应用于全国20余个煤矿，赋能智能化煤矿建设，助力矿山智能化转型升级。。
中信科移动携手乌海移动、乌海联通、乌海电信三大运营商承建国家能源集团乌海能源黄白茨矿、五虎山矿、公乌素矿和利民矿的5G专网通信系统项目，共建设地面和井下5G基站70余个，系统支撑实现智能化开采、智能化掘进、机器人巡检、高清视频监控、融合调度通信等多种业务应用。
中信科移动与银川联通等合作建设梅花井煤矿5G专网，覆盖该矿掘进巷至掘进工作面等重点区域，实现了5G VoNR高清音视频通话、5G高清视频监控、无线传感数据传输等功能，同时还实现了4G+5G、有线+无线一体化融合调度，提供了丰富多样的智慧矿山业务应用。
中信科移动与合作伙伴在山西焦煤高阳煤矿建设基于5G的智能化掘锚系统。
通过5G系统实现了掘锚设备与井下控制中心、地面控制中心之间实时工况数据、3D成像数据、高清视频和远程控制指令等传输。系统可全方位展现掘进工作面场景，实时监测截割轨迹，并可对掘锚设备进行远程操控，实现了远程掘进，为煤矿掘进设备智能化打下了坚实基础。
未来，中信科移动将以国家推进智能化矿山建设为契机，深入探索煤炭行业5G应用场景和解决方案，整合各方资源，打造“5G+智慧矿山”生态产业链，充分发挥5G对煤炭行业的支撑作用，助力煤炭行业智能化转型升级。
