自第二次工業(yè)革命以來，能源成為人類不可或缺的動力之源，以煤炭為代表的能源產(chǎn)業(yè)大肆興起。產(chǎn)業(yè)興起的同時，也帶來諸多危機(jī)。記者王克勤《山西煤窯真相調(diào)查》一文揭開煤礦業(yè)“秘史”，以家庭為單位的痛楚讓令人淚沾衣襟。多年前，勘探、開采能源，供給正常的社會生產(chǎn)生活，人得沖在第一線，卻忽略能源開采的安全性和便捷性。
5G技術(shù)出現(xiàn)，改天換地，對于煤炭行業(yè)來說并非彎道超車而是換道行駛。新技術(shù)在距地面百米處繼續(xù)發(fā)熱，雪中送炭，全力支持能源開采行業(yè)。
百米之下 煤炭開采危機(jī)重重
隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械化采礦替代了最原始的人工開采，在淺層礦道可實現(xiàn)機(jī)械操作。然而礦井最深可達(dá)數(shù)百米，礦道狹窄、閉塞，交錯復(fù)雜，地面指令無法及時控制采礦機(jī)械，機(jī)械儀器設(shè)備既不能自動化操作，也難以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，采礦機(jī)械出現(xiàn)硬碰硬的現(xiàn)象，磨損嚴(yán)重，后期維護(hù)成本大大增加。自動化難以支撐實際應(yīng)用，只能依靠人力進(jìn)行深度開采和現(xiàn)場操作。
然而百米之下，礦井不穩(wěn)定且極易引起坍塌、爆炸、火災(zāi)等重大事故。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，2011年到2020年10年間，全國煤礦事故死亡人數(shù)達(dá)7733人。此外，地形復(fù)雜、通訊設(shè)備少，信號弱，信息傳輸不到位等環(huán)境原因加重事故的傷亡率。
安全性不能保障、缺乏先進(jìn)器材，能源行業(yè)發(fā)展停滯不前。
高帶寬、泛連接、低時延 技術(shù)更新煤炭作業(yè)模式
2019年5G橫空出世，將多個產(chǎn)業(yè)帶入萬物互聯(lián)的智能世界。相比4G，5G提供高于4G十倍的峰值速率，毫秒級的傳輸時延以及千億級的連接能力。進(jìn)一步說，其廣域覆蓋，低功耗、大連接、低時延等革命性的技術(shù)突破，不僅重塑了人與信息的連接方式，也從深層次上推動著能源業(yè)的發(fā)展和變革。5G換道行駛，滿足智能煤礦實時、遠(yuǎn)程控制的需求，解放人力，技術(shù)頂替空位。
5G由集控中心、智能煤機(jī)、支架電液控、地面配液采區(qū)集中供液泵站系統(tǒng)、千兆網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、智能手持終端等組成，分別分為地下和地上兩個控制中心。
地面總控中心依托PTN連接MEC(邊緣計算)服務(wù)器和UPF(用戶面功能)核心網(wǎng)合，配合網(wǎng)絡(luò)、通信、視頻、電液控等技術(shù)，實時監(jiān)測、分析工作面支架、煤機(jī)、“三機(jī)”、泵站等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及記憶截割、自動跟機(jī)移架、時序控制自動放煤等功能。
采煤工作面上，進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷每隔一段布置一臺遠(yuǎn)端射頻模塊，即5G基站，接收、發(fā)射信號，進(jìn)而遠(yuǎn)程控制采煤機(jī)監(jiān)控、掘進(jìn)機(jī)，巡檢機(jī)器人等終端設(shè)備。另外，工作面上裝著58個高清攝像頭、1000多個傳感器。地面集控中心與井下集控中心通信，經(jīng)井下授權(quán)，采礦設(shè)備按預(yù)設(shè)的程序依次割煤、推溜、移架、傳送，烏金如流水般涌出地面。
5G連接人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器。低時延、泛連接的特點彌補(bǔ)了傳輸中斷、反應(yīng)時間過長的缺陷，實時傳輸煤礦井下高清畫面，識別大量數(shù)據(jù)且保障數(shù)據(jù)及時回傳，如今井下畫面?zhèn)鞯降孛娴难舆t只有20毫秒；井下風(fēng)吹草動地上盡知，器械聞令而動，遠(yuǎn)程實時操控成為現(xiàn)實。而高帶寬、低能耗連接千億設(shè)備，讓煤礦的萬物互聯(lián)成為可能，實現(xiàn)了煤礦井下“無人化”。
5G一方面將采煤工從危險的工作面采場遷移到相對安全的地面調(diào)度指揮中心和順槽監(jiān)控中心，不僅實現(xiàn)減員提效，還進(jìn)一步提升安全保障能力，減少傷亡可能性。另一方面，接入大量設(shè)備、傳輸海量數(shù)據(jù)、低時延遠(yuǎn)程操控，直接推動了煤炭行業(yè)智能化。
面向未來，攻克成本、技術(shù)難題
多個煤炭大省紛紛動起來。截至目前，全國已建成四百余個智能化煤炭開發(fā)工作站，“5G+能源開采”模式也將持續(xù)創(chuàng)新、突破。
技術(shù)落地，成本是一個大問題。目前來說，5G基站建設(shè)、煤炭設(shè)備等資金投入龐大，技術(shù)人才短缺，煤礦開采負(fù)荷較重。進(jìn)一步說，設(shè)備的安全性、開發(fā)軟件的信息處理能力等問題仍待解決。
未來智能化煤炭開采需要從設(shè)備技術(shù)、安全性、成本入手。首先，政府繼續(xù)加強(qiáng)全國5g基站建設(shè)，研究人員需要針對煤礦的特點改進(jìn)設(shè)計，挖掘更多應(yīng)用，形成一載多的應(yīng)用模式。其次，研究人員繼續(xù)開發(fā)符合煤礦安全要求的覆蓋設(shè)備，重點注意射頻功率在煤礦安全方面的影響。最后，升級現(xiàn)有技術(shù)、設(shè)備，加大智能無人開采技術(shù)、智能裝備技術(shù)、智能導(dǎo)航技術(shù)、信息感知技術(shù)的研究力度，保證智能設(shè)備在能源開采中的高穩(wěn)定性和可靠性。
過去，人們對煤炭開采的印象停留在人在井下與世隔絕，重復(fù)不見天日的勞動。如今，這些現(xiàn)象已然不再，取而代之的是技術(shù)開采能源即“地上無煤塵，空中無煤粉”的智能化煤炭開采。一念既出，萬山無阻。隨著科技力量投入的不斷加大，5G方興未艾，智能化能源開發(fā)還在路上，未來還有更多幻想和愿景等待實現(xiàn)。
原標(biāo)題：“5G能源開采” 有望推動煤炭開采行業(yè)升級改造
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