這里有長達(dá)半年的漫長冬季，山川冰凍三尺，四野白雪皚皚，氣溫常常能達(dá)到-50℃的極寒；這里“烏金”遍地，機器轟鳴，蘊藏著火熱的能量……這里是位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾草原中部的雁寶能源寶日希勒露天煤礦。在這個“極寒”與“火熱”的世界里，5G的到來奏響了更加和諧的“冰”與“火”協(xié)奏曲。
寶日希勒露天煤礦年生產(chǎn)能力達(dá)3500萬噸，是我國北方地區(qū)重要的煤炭保供單位。在這個繁忙的礦區(qū)，長達(dá)14米、寬和高均近8米的“巨無霸”礦卡終年不歇地穿梭忙碌。
中國移動助力寶日希勒露天煤礦打造智慧礦山標(biāo)桿企業(yè)，大力推進(jìn)基于5G的智能無人化系統(tǒng)、無人化作業(yè)，讓該煤礦成為世界上首個極寒環(huán)境下實現(xiàn)礦卡無人駕駛編組作業(yè)的智慧礦山。
5G SA專網(wǎng)挑戰(zhàn)復(fù)雜環(huán)境
呼倫貝爾草原的冬季漫長且寒冷，嚴(yán)酷的生產(chǎn)環(huán)境使礦卡駕駛工作異常艱苦。長期在極寒環(huán)境下作業(yè)，安全事故率高、生產(chǎn)效率受影響曾是困擾這家大型煤礦的最大痛點。
“本項目的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用先進(jìn)的獨立組網(wǎng)（SA）方式，是國內(nèi)首個極寒條件下利用獨立組網(wǎng)滿足無人駕駛需求的商業(yè)案例。”中國移動內(nèi)蒙古呼倫貝爾分公司副總經(jīng)理曹哲說。
露天煤礦深邃廣袤、溝壑縱橫。礦區(qū)內(nèi)復(fù)雜的地形和崎嶇的道路還會隨著開采的推進(jìn)不斷變化。面對如此復(fù)雜的組網(wǎng)環(huán)境，中國移動為寶日希勒露天煤礦規(guī)劃了覆蓋全部生產(chǎn)中心區(qū)域的5G網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。在5G基站、核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計方面，為適應(yīng)礦區(qū)作業(yè)位置根據(jù)生產(chǎn)情況逐年推進(jìn)變化的情況，且為滿足數(shù)據(jù)不出園區(qū)的安全性及業(yè)務(wù)應(yīng)用低時延、高可靠的需求，中國移動因地施策，采用不固定建站方式，并將相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備下沉至礦區(qū)機房，建設(shè)專用核心網(wǎng)。同時，為確保無人駕駛礦卡運輸過程中的網(wǎng)絡(luò)運行安全，還為礦卡系統(tǒng)配置了全方位通信防護(hù)體系，以避免網(wǎng)絡(luò)入侵造成的信息安全事故。
呼倫貝爾地區(qū)冬季最冷月份平均氣溫在-18℃至-35℃之間，極端低溫甚至低至-50℃左右，這使得大部分機房冬季低溫現(xiàn)象嚴(yán)重，存在機房設(shè)備退服、設(shè)備使用壽命縮短等問題。為滿足極寒環(huán)境下無人駕駛礦卡特殊的專網(wǎng)需求，中國移動創(chuàng)造性制定了5G基站室內(nèi)保溫方案，通過對機房內(nèi)低溫耐受性較差的設(shè)備使用絕熱、絕緣、阻燃的新型材料進(jìn)行包裹，保證機房內(nèi)基本溫度滿足設(shè)備運行需求。同時，利用5G無線設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生的熱量，為蓄電池等設(shè)備進(jìn)行加熱保溫。各機柜內(nèi)均安裝溫感器、溫控閥門及風(fēng)扇，當(dāng)5G無線設(shè)備機柜溫度超過25℃時，溫控閥門會自動開啟，通過風(fēng)扇將熱氣排出，主設(shè)備富余熱量將通過通風(fēng)設(shè)備向電池柜傳遞，為蓄電池加熱，以保證冬季-50℃極寒氣溫下5G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行。
駛?cè)霕O寒礦山“無人區(qū)”
“寶日希勒露天煤礦的生產(chǎn)過程中，運輸環(huán)節(jié)占主要開采成本，且安全風(fēng)險高，實現(xiàn)運輸環(huán)節(jié)的無人化是當(dāng)前采礦業(yè)的重要發(fā)展趨勢。”寶日希勒露天煤礦礦長于海旭表示，“使用5G�礦用無人駕駛研究、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、無人值守等技術(shù)，能夠有效改善工人工作環(huán)境，解決艱苦工作崗位招工難等一系列問題。”
依托中國移動5G網(wǎng)絡(luò)，礦區(qū)已完成5臺220噸MT4400礦卡的線性改造、3臺5G智能SD90-5E礦山推土機的安裝，實現(xiàn)了在極寒環(huán)境下重型礦車、推土機、電鏟等編組運行和無人礦卡的精準(zhǔn)停靠、自動裝卸、停車避讓、遠(yuǎn)程操控等作業(yè)場景。“十幾年來就是在坑里開大車，有了無人駕駛，我們都從礦坑里解放出來了。”寶日希勒露天煤礦運輸段3班無人駕駛組組長包長明欣慰地說。
礦區(qū)內(nèi)，無人駕駛礦卡來回穿梭，井然有序地自主完成排隊裝載。通過云端無人駕駛管理平臺，加裝毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭等感知元件，這些“巨無霸”能應(yīng)對礦區(qū)多塵、雨雪、多碎石、路面顛簸等復(fù)雜環(huán)境挑戰(zhàn)，對作業(yè)環(huán)境實時感知，與電鏟、灑水車、平路機、指揮車、加油車協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)裝載、運輸、卸載等一整套露天礦無人運輸作業(yè)流程。
精細(xì)動作更多的礦山推土機則使用的是遠(yuǎn)程操控技術(shù)。移動5G大帶寬、小于20毫秒的可靠時延及全息裸眼3D技術(shù)將現(xiàn)場狀態(tài)、畫面、聲音及震動等信息實時回傳至遙控駕駛艙。坐在舒適、安全的遠(yuǎn)程駕駛艙，駕駛員可實時感受推土機“開山平地”的力量，擁有身臨其境的“駕駛感”。
寶日希勒露天煤礦機電部主任海素峰介紹：“移動5G�無人駕駛通過先進(jìn)的智能控制、協(xié)同管理、大數(shù)據(jù)處理、高精度定位、融合感知、智能規(guī)劃決策等技術(shù)，實現(xiàn)了礦卡的無人駕駛，從根本上杜絕因車輛側(cè)翻、剮碰、失控、跌落等安全事故造成的人身傷害，達(dá)到本質(zhì)安全的同時也能降低人工成本。”
5G技術(shù)的應(yīng)用，為寶日希勒煤礦打造出國內(nèi)第一個無人駕駛綜合運輸效率超過有人駕駛的露天礦無人化項目。5臺礦卡的無人化可精簡礦卡司機16名，3臺遙控推土機可精簡人員9名，3臺智能巡檢機器人可精簡人員12名，實現(xiàn)了“少人則安、無人則安”的安全生產(chǎn)目標(biāo)，現(xiàn)階段年節(jié)約人工成本預(yù)計達(dá)670余萬元。
中國移動在寶日希勒露天煤礦的5G�無人駕駛應(yīng)用已獲授權(quán)專利28項、軟件著作權(quán)21項，發(fā)表論文8篇。寶日希勒煤礦的礦卡無人駕駛編組技術(shù)研究形成了國內(nèi)首個極寒工況無人駕駛系統(tǒng)測試標(biāo)準(zhǔn)體系，填補了當(dāng)前極寒地區(qū)礦山設(shè)備無人化測試規(guī)程的空白。
