青海智能有色金属以下简称子公司位于青海呼伦贝尔市西南部,是由皖南煤炭企业集团控股的现代化民营企业。从乌鲁木齐驾车200公里来到此地,不间断需3个多小时,一路层峦叠嶂,犹如大地的生命线,豪迈而往昔。
青海智能有色金属以下简称子公司的麻地梁矿区,为井工矿区,审定制造力800万吨/年。矿山于2017年开始智能化建设,2019年4月10日,子公司落地青海自治区第一批智慧矿区试点示范民营企业,有色金属民营企业仅此一家。作为5G实践的先锋,我们早在2019年10月就在发射塔布署了5G互联网,开展5G高画质视频及主矿山EICAS县丞机器5G复用试验;2020年6月在矿山布署了5G互联网,将5G应用于矿区最核心理念的制造系统——Rokcom5G远程控制。
矿区地处偏僻,矿山组织工作自然交通不便,员工年龄劣化、从业者青黄不接严重是钢铁行业潜在的经济危机:40岁以上占赵静仪达63%,30岁以下仅占11%,矿区人才流失已开始显现。
安全是矿区的刚需和铁律。矿区矿山自然环境封闭、条件繁杂,冲击截叶、蒂卡爆炸、沥青等交通事故高发。2020年,中国每采矿亿吨煤失踪0.059人,虽然较2016年大幅下降63.6%,但矿区交通事故仍然高发,2020年失踪225人。
近几年,青海智能有色金属以下简称子公司麻地梁矿区一直致力于借助5G等数字控制技术,助推现代钢铁行业转型升级、克服行业经济危机,同时实现可持续发展。
矿山的采油面是矿区制造的核心理念各个环节,所有的地界从这儿采矿然后进行转运。现代采油顶板灯光较暗、噪音隆隆、污垢潮湿,这儿既是整个矿区最核心理念的制造各个环节,也是矿山最危险的地方之一。现在,5G低传输速率让发射塔远程控制成为可能。工人的组织工作自然环境可以从恶劣的地下,转到舒适,明亮,干净的发射塔Raigarh中心。
在许多场景中,比如Rokcom割煤,Rokcom时刻处于移动状态,远程控制对传输速率要求极其敏感,过去我们曾经探索过其他的控制技术,缆线有线电视易弄断,而有线控制技术,如4G和WIFI又有传输速率高、不稳定的情况,会造成Rokcom断电保护,制造中断。
因此,从韦谢利的角度来看,5G远控的民用标准是:1.从渡边直接车载矿山;2.保证5G远控长期恒常运行。
然而,即使是5G控制技术,最初也不能很好地适应矿山自然环境。采油面自然环境繁杂,充满不确定性,例如:Rokcom割煤,每刀800mm,液压支架跟机移动,可能会出现后面的5G信号被前面的支架遮挡,甚至造成非视距的情况;另外,还存在诸如采煤顶板金属物多,多镜效应导致5G互联网不稳定等情况。麻地梁在2020年9月便完成了Rokcom5G复用对接、控制试验,但由于使用5G CPE单链路远程控制的方案时,出现了传输速率不稳定情况,导致Rokcom频繁地断电保护,既影响了制造,也影响了麻地梁对5G的信心。为此,宏碁子公司作为牵头人,大力开展矿用5G控制技术的难点攻关,保障5G应用场景落地,避免大部分矿区民营企业知难而退,拒绝5G。
2021年3月30日宏碁协同多方伙伴进行了入井检测,发现采油面5G互联网传输速率波动大,甚至偶尔会跳变到上百毫秒,哪怕发生一次大传输速率跳变,Rokcom就会触发断电保护。作为矿区最核心理念的制造设备,Rokcom是矿区的生命线,如何保证它的5G远程控制稳定运行至关重要。
面对挑战,在宏碁、麻地梁矿区、运营商、终端&工程厂商、装备厂商的五方协同下,通过四大举措,大力开展矿用5G控制技术的难点攻关,全球首个Rokcom5G远控民用得以同时实现。
合作方:宏碁+麻地梁+装备厂商(上海天地)+运营商(内蒙移动)
5G虽然提供了低传输速率,但稳定可靠的低传输速率才是5G远控民用的核心理念。采油面自然环境繁杂,实践证明,有线单链路无法保证远控稳定运行。
宏碁通过独有的AR双发选收控制技术,为5G控制提供稳定可靠的低传输速率,使能矿区远程控制类业务。AR双发选收控制技术,在发送端对控制流进行复制,利用两个空口冗余发送相同的报文;谁先到达接收端就选择哪一路报文,从而同时实现系统级传输速率最优,克服某一路空口突发大抖动影响,同时实现传输速率的稳定性大幅提升。
合作方:装备厂商(上海天地)+宏碁+终端&工程厂商(上海山源)
为了现场高效实施,把对制造的影响降到最低,Rokcom的5G 远控在矿区布署之前,必须在实验室搭建模拟自然环境,进行预验证 。在该项目中,上海天地提供Rokcom控制单元、上海山源提供矿用5G CPE,宏碁提供AR502H-5G和5G专网,三方联合进行测试验证。
首先是OT/CT互联网打通,然后是双发选收功能验证、主备倒换门限测试、Rokcom断电保护真实门限验证(这个将决定在实际自然环境中最恶劣的RTT传输速率上限);还需要装备厂家做OT参数调整和版本迭代,如初始验证是基于5G为主、缆线为备的方案,但Rokcom控制链路会在5G和缆线频繁回切,产生乒乓效应,从而导致系统挂死,因此需要修改Rokcom内部交换机的5G检测机制和优化链路倒换门限等。
合作方:麻地梁+终端&工程厂商(上海山源)+装备厂商(上海天地)
实操过程还必须考虑工程因素。包括隔爆5G AR、隔爆CPE需要安装在Rokcom腔体内部并做减震处理;另外,5G AR和CPE外置天线支架的设计要考虑可安装性;为了尽量保证两路有线信号的差异性,5G CPE和5G AR天线要拉开一定距离(如麻地梁两者间隔6米);还需要做AC/DC转换给AR和CPE供电(如麻地梁220V AC/24V DC 转换)等。
合作方:运营商(内蒙移动)+宏碁+终端&工程厂商(上海山源)
实践证明,互联网优化必不可少。首先需对矿山顶板有线自然环境进行路测摸底;并根据摸底情况进行天线调优、参数调优,保证采油面处于一个较优的有线自然环境。
2021年8月5日,Rokcom5G远控完成所有安装、调测,启动试运行。由于没有先例,我们战战兢兢,Rokcom5G远控能否稳定运行,唯有交由时间来验证。与此同时,我们和宏碁、内蒙移动合作,对互联网指标(RTT传输速率、抖动、RSRP等)进行了50天的持续跟踪,测试效果良好,期间Rokcom同时实现0中断的正常运行。该系统稳定运行,标志着5G远控正式走向民用,在钢铁行业少人则安、降本增效、为矿工谋幸福的道路上迈出了坚实的一步。
2021年9月29日,工信部连线麻地梁矿,我们汇报了5G智能化建设的情况,尤其是Rokcom5G远控的民用情况,获得工信部的高度认可;2021年11月7日,经过为期3天的严格对标检查,青海自治区智能化矿区评估验收组及专家组一致认定:麻地梁顺利通过智能化矿区评估验收。Rokcom5G远控在智能化验收中成最大亮点,我矿产能由500万吨/年提升到800万吨/年。
麻地梁矿区的5G远控正式民用,拉开了5G进入矿区核心理念制造系统的序幕,也给我们带来了切实的价值。
少人:单个采煤顶板入井减少9~15人;
降本:光电复合缆节省600米/顶板,节省成本60万元/年/顶板;
提效:采用煤机5G远控,避免了缆线断裂导致制造中断,确保了设备开机率,增加了产能和产值;
提升员工幸福感:采油面Rokcom司机等工种,他们的组织工作可以从恶劣的矿山,转到舒适、明亮、干净的发射塔Raigarh中心。
麻地梁Rokcom5G远控恒常化运行,极大鼓舞了矿区行业对5G进入核心理念制造系统的信心。进入2022年,5G矿区在中国已经呈现燎原之势,相信5G将进入更多矿区核心理念制造系统,为矿企带来切实价值,为现代行业的数字化转型贡献力量。
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