炭黑產業網(www.kkhentai.com)據中國煤炭報消息，9月11日至17日，全國科普日活動在各地集中開展。2021全國科普日主題為“百年再出發，邁向高水平科技自立自強”。科技創新是煤炭行業實現高質量發展的重要支撐。從今天起，本報開設“百年再出發，邁向高水平科技自立自強”欄目，介紹煤炭行業的“黑科技”和創新成果，弘揚科學精神，推動煤炭行業高質量發展。
有人說，煤炭行業的數字化特征可以概括為全聯接、全感知、全智能。新型傳感器和攝像頭等設備的應用，使煤礦實現了對環境、設備和人員狀態的實時感知;萬兆工業環網和5G、F5G通信技術的應用，讓煤礦有了信息傳輸的高速公路;基于AI和大數據的智能應用，有利于煤礦在分析數據基礎上科學決策。
在這場技術改革浪潮里，F5G作為通信手段，既連接起井下工作面與地面調度中心，又讓傳統思維與創新理念產生了碰撞。日前，記者走進全國首家應用F5G技術的煤礦——河南能源化工集團永煤公司陳四樓煤礦，實地探訪礦用F5G的落地過程及應用效果。
F5G遇到煤礦
F5G(the 5th Generation Fixed Network)，即第五代固定網絡，是歐洲電信標準協會于2020年2月定義的第五代固定網絡技術和標準。F5G以光纖通信為主，具備超大帶寬、安全可靠、確定性低時延的特點。目前，我國已部署全球最大的F5G網絡，用戶超過4億人。
F5G緣何與煤礦產生了聯系?這要從華為公司的光產業布局說起。今年5月，華為公司發布了F5G全光工業網解決方案。這份方案提供全光纖業務承載網絡，具備安全可靠、極簡部署、可視運維、靈活擴展、邊緣智能等特點，可助力礦區安全監控、遠程生產以及辦公生活。
“聯接是實現煤炭行業全感知和全智能的基礎。傳統的窄帶無線通信和以太網技術已經無法滿足需求，需要進行全面升級。F5G提供運力，與5G一起提供聯接力，AI提供智力，計算提供算力，共同構成數字煤礦的基礎設施。”華為公司相關人員在今年6月舉辦的全國首個F5G礦山商用發布會上表示。
這份F5G全光工業網解決方案，包含了華為公司與陳四樓煤礦開展的井下實踐。一次偶然的機會，陳四樓煤礦調度室副主任景旭東從雜志上看到了F5G技術的介紹。其中，“超大帶寬、安全可靠、確定性低時延”讓他印象深刻。
“我們從2016年開始使用萬兆環網，嘗到了減人提效的甜頭。不過，想要把網絡延伸到更遠的區域，我們需要一套移動性強、帶寬更大、更適應井下環境的通信設備。”景旭東告訴記者。
陳四樓煤礦與華為公司取得了聯系。針對該礦建立穩定、高效的立體式網絡訴求，雙方共同決定，將F5G工業光環網技術按照煤礦場景設計。隨后，華為公司開展了專項設計，并反復驗證技術可行性。
2020年6月，陳四樓煤礦在井下啟動工業光環網設備安裝。今年1月，經過不斷施工與調試，陳四樓煤礦成功在MZ201綜采工作面、2901綜掘工作面和中央變電所部署了工業光環網設備。
“從左邊這個點開始，我們把F5G輻射到右邊這個點。”在調度中心，景旭東指著礦井拓撲圖對記者說，“采煤工作面、掘進工作面和中央變電所是井下電力設備最多，也是最重要的3個場所。而且，井下生產和施工經常移動，需要更輕更靈活的設備。”
打通信息高速公路
今年3月發布的《煤礦F5G應用技術白皮書》指出，F5G在煤礦的應用主要包括三類產品，即光環網頭端設備(ORH)、光環網終端設備(ORE)和無源光環網設備(ORP)。終端設備安裝在井下，必須防爆，通過無源光環網設備(分光器)與光環網頭端設備端口相連。終端設備連接井下設備，如攝像頭和傳感器。終端設備將數據上傳到頭端設備后，調度中心便能發出指令指導生產。
記者跟隨相關人員來到井下。在中央變電所，記者看到，一個體積不大、形似路由器的黑色盒子掛在墻上。調度室自動化組組員王飛介紹，這是工業光環網終端設備。設備底部有幾個插口，新增設備可通過預制的光纖即插即用。
王飛告訴記者，預制的光纖避免了井下熔纖操作;無源分光器替代了有源交換機和防爆箱;只在頭端和終端布置有源設備的雙層網絡架構，可有效降低井下網絡設備電火花風險。這些增強了F5G在井下應用的安全性。
同時，更輕便的設備降低了工人的勞動強度。王飛舉例：“以前，工人施工鋪設200米光纜(以輕鎧計算)，2個人需要抬300多斤;現在，預制光纜每米只有6克，1000米不到20斤，工人可以輕松背過去。”
除了更安全，F5G技術傳輸的視頻畫面還更清晰流暢。通過F5G網絡，采煤工作面的高精度慣性導航數據、掘進工作面的掘進機控制信號、車輛信息和調度語音等地面輔助信息實現了實時回傳。
“不卡頓對我們來說很重要。只要一發現卡頓，一種情況是網絡堵塞，另一種情況是現場設備肯定停過，那我們就要進行相應操作。保證視頻不卡頓，意味著傳輸穩定性要高。”景旭東表示。從調度中心顯示的萬兆環網與F5G技術回傳畫面對比圖來看，后者確實更清晰。
F5G技術在陳四樓煤礦應用后，為礦區辦公網絡、視頻監控、井上信息回傳提供了超大帶寬接入。基于光時域反射儀的智能光路診斷，讓礦區能快速定位光纖鏈路故障，縮短業務暫停時間。
“在煤礦智能化建設中，高端裝備是關鍵，測控技術是核心，但傳輸渠道卻是瓶頸。”華為公司相關人員表示，“F5G的安全、極簡、便捷，提供了一種通信新思路，讓煤礦建設信息高速公路成為可能。此外，在F5G應用的帶動下，未來將出現更多的應用場景，為智能化建設提供更多解決方案。”
“下一步，我們將逐步推行到一些正在建設的區域。”景旭東表示。同時，華為公司也與河南、貴州、內蒙古等地的煤炭企業開展合作，加速推進F5G產業化進程。
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