【儀表網 儀表下游】自第二次工業革命以來，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業大肆興起。產業興起的同時，也帶來諸多危機。記者王克勤《山西煤窯真相調查》一文揭開煤礦業“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技術出現，改天換地，對于煤炭行業來說并非彎道超車而是換道行駛。新技術在距地面百米處繼續發熱，雪中送炭，全力支持能源開采行業。
百米之下 煤炭開采危機重重
隨著技術的進步，機械化采礦替代了最原始的人工開采，在淺層礦道可實現機械操作。然而礦井最深可達數百米，礦道狹窄、閉塞，交錯復雜，地面指令無法及時控制采礦機械，機械儀器設備既不能自動化操作，也難以進行遠程控制，采礦機械出現硬碰硬的現象，磨損嚴重，后期維護成本大大增加。自動化難以支撐實際應用，只能依靠人力進行深度開采和現場操作。
然而百米之下，礦井不穩定且極易引起坍塌、爆炸、火災等重大事故。據相關部門統計，2011年到2020年10年間，全國煤礦事故死亡人數達7733人。此外，地形復雜、通訊設備少，信號弱，信息傳輸不到位等環境原因加重事故的傷亡率。
安全性不能保障、缺乏先進器材，能源行業發展停滯不前。
高帶寬、泛連接、低時延 技術更新煤炭作業模式
2019年5G橫空出世，將多個產業帶入萬物互聯的智能世界。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。進一步說，其廣域覆蓋，低功耗、大連接、低時延等革命性的技術突破，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的發展和變革。5G換道行駛，滿足智能煤礦實時、遠程控制的需求，解放人力，技術頂替空位。
5G由集控中心、智能煤機、支架電液控、地面配液采區集中供液泵站系統、千兆網絡、視頻監控、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)服務器和UPF(用戶面功能)核心網合，配合網絡、通信、視頻、電液控等技術，實時監測、分析工作面支架、煤機、“三機”、泵站等設備運行狀態，實現遠程視頻監控及記憶截割、自動跟機移架、時序控制自動放煤等功能。
采煤工作面上，進風巷和回風巷每隔一段布置一臺遠端射頻模塊，即5G基站，接收、發射信號，進而遠程控制采煤機監控、掘進機，巡檢機器人等終端設備。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，經井下授權，采礦設備按預設的程序依次割煤、推溜、移架、傳送，烏金如流水般涌出地面。
5G連接人與機器、機器與機器。低時延、泛連接的特點彌補了傳輸中斷、反應時間過長的缺陷，實時傳輸煤礦井下高清畫面，識別大量數據且保障數據及時回傳，如今井下畫面傳到地面的延遲只有20毫秒；井下風吹草動地上盡知，器械聞令而動，遠程實時操控成為現實。而高帶寬、低能耗連接千億設備，讓煤礦的萬物互聯成為可能，實現了煤礦井下“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度指揮中心和順槽監控中心，不僅實現減員提效，還進一步提升安全保障能力，減少傷亡可能性。另一方面，接入大量設備、傳輸海量數據、低時延遠程操控，直接推動了煤炭行業智能化。
面向未來，攻克成本、技術難題
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工作站，“5G+能源開采”模式也將持續創新、突破。
技術落地，成本是一個大問題。目前來說，5G基站建設、煤炭設備等資金投入龐大，技術人才短缺，煤礦開采負荷較重。進一步說，設備的安全性、開發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備技術、安全性、成本入手。首先，政府繼續加強全國5g基站建設，研究人員需要針對煤礦的特點改進設計，挖掘更多應用，形成一載多的應用模式。其次，研究人員繼續開發符合煤礦安全要求的覆蓋設備，重點注意射頻功率在煤礦安全方面的影響。最后，升級現有技術、設備，加大智能無人開采技術、智能裝備技術、智能導航技術、信息感知技術的研究力度，保證智能設備在能源開采中的高穩定性和可靠性。
過去，人們對煤炭開采的印象停留在人在井下與世隔絕，重復不見天日的勞動。如今，這些現象已然不再，取而代之的是技術開采能源即“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，智能化能源開發還在路上，未來還有更多幻想和愿景等待實現。
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