地下五百三十四米 全世界最深的5G網(wǎng)絡(luò)在做什么

  山西省晉中市壽陽縣。潞安化工新元公司綜采隊(duì)技術(shù)員郗書博正在井下534米的采煤面上與調(diào)度中心視頻連線。小屏里，巡檢機(jī)器人在他身邊靈活地進(jìn)行著360度音視頻采集回傳。

  這種如今每天可見的場景，在幾年前是不可想象的。

  在陽煤集團(tuán)、中國移動、華為公司的聯(lián)手努力下，2019年6月18日，陽煤集團(tuán)新元煤礦成為全國第一座5G煤礦。這里部署了147個5G基站，有全世界最深的5G網(wǎng)絡(luò)。人在井下，可以隨時隨地打電話、通視頻。實(shí)時信號在五百米縱深的巖石間以可以忽略不計(jì)的時延穿梭。

  2019年9月，新元煤礦井下5G網(wǎng)絡(luò)開始研發(fā)。

  11月，井下打通第一個5G電話。

  潞安化工新元公司黨群部部長喬鴻波說，如今井下設(shè)備出現(xiàn)故障后，視頻電話甚至可以直接打到遠(yuǎn)在北京的設(shè)備商，請人“遠(yuǎn)程診斷”，很快修好復(fù)產(chǎn)。同樣情況下，以前可能動輒停工幾天。

  在5G網(wǎng)絡(luò)的加持下，井下的水泵房、中央變電所、基電硐室等固定崗位的工作，也已經(jīng)逐漸被攝像頭、傳感器等替代，數(shù)據(jù)實(shí)時回傳，“藍(lán)領(lǐng)”礦工變“白領(lǐng)”，在窗明幾凈的調(diào)度中心遠(yuǎn)程操控，肩頭卸下危險(xiǎn)。

  孫繼平說，目前井下固定崗位的減人已經(jīng)沒有任何技術(shù)障礙，全國三百萬煤礦工人，如果可以全部實(shí)現(xiàn)固定崗位的機(jī)械化、智能化替代，約有三分之一可以告別礦井。

  從有人崗到無人崗，新元煤礦的井下作業(yè)人數(shù)已經(jīng)減少了三百多。

  井下交錯的巷道中，掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、皮帶機(jī)、液壓支架等大量機(jī)械設(shè)備兢兢業(yè)業(yè)地進(jìn)行采掘、運(yùn)輸、生產(chǎn)輔助等作業(yè)，作業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)秸{(diào)度中心，井下風(fēng)吹草動，地上一看便知。

  人的反應(yīng)時間是200毫秒，而5G網(wǎng)絡(luò)下，井下畫面?zhèn)鞯降孛娴难舆t只有20毫秒。在新元煤礦，“一頭(掘進(jìn)頭)一面(采煤面)一硐室(機(jī)電硐室)”的每一臺設(shè)備都可以做到“令行禁止”，地面的操作員下達(dá)指令后，井下設(shè)備聞令而動，遠(yuǎn)程實(shí)時操控成為現(xiàn)實(shí)。

  礦業(yè)與通信的“拉郎配”

  信息化如此有為，各方投注順理成章。

  今年4月，華為成立“煤炭軍團(tuán)”。外界眼里，這個組織成軍神速、神秘高級。按照任正非的公開解釋，軍團(tuán)模式是把基礎(chǔ)研究的科學(xué)家、技術(shù)專家、銷售專家等全都匯聚在一個部門。煤炭是華為第一個采用軍團(tuán)模式的領(lǐng)域。

  把最強(qiáng)的通信技術(shù)與古老的煤礦“捆綁”，這一設(shè)想2016年起就在孫繼平筆頭打轉(zhuǎn)。但以當(dāng)時的技術(shù)條件，從Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)到工業(yè)以太網(wǎng)，都無法滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控對帶寬、時延和可靠性的要求，想也白想。

  改變出現(xiàn)在2018年。孫繼平隨科技部和煤炭協(xié)會組織的高新技術(shù)進(jìn)企業(yè)活動來到陽煤集團(tuán)，二十幾個專家坐一起，討論煤礦行業(yè)的出路。

  減人是方向，也是共識。但要想把人留下的工作交給機(jī)器，實(shí)時通信是繞不過的問題?！叭嗣P(guān)天，你不可能在地面上看井下幾分鐘以前的畫面?！睂O繼平說。

  當(dāng)時距離5G商用還有一年多，但高帶寬、低時延、高可靠的5G網(wǎng)絡(luò)，給遠(yuǎn)程操控帶來希望。

  當(dāng)著新元煤礦上屬華陽集團(tuán)董事長翟紅的面，孫繼平提出5G下井的建議。

  5G下井，首先要解決設(shè)備防爆問題，同時還要“螺螄殼里做道場”，在保證功能的前提下盡量把基站做小。項(xiàng)目正式開始前，華為就組建了一個200多人的團(tuán)隊(duì)，成立了研發(fā)相關(guān)技術(shù)的5G陽煤突擊隊(duì)，井下的一切設(shè)備都要滿足防爆要求，需要“量身打造”。

  為此，三方共同成立了新元“5G+智能礦山”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，成功研發(fā)出首款礦用5G基站，其中僅井下的PTN環(huán)網(wǎng)就相當(dāng)于半個縣城的5G網(wǎng)絡(luò)容量。

  隔行如隔山，用中國科學(xué)院院士、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)教授何滿潮的話來說，煤礦智能化的第一步是“組合”，是采礦技術(shù)和信息技術(shù)的組合，也是兩個領(lǐng)域研究人員的“拉郎配”。

  對此，新元公司5G+智能化礦井建設(shè)辦公室主任冀杰感受真切：懂5G的不熟悉煤礦運(yùn)行要求，懂煤礦的不了解5G技術(shù)。結(jié)果是一輪輪觀點(diǎn)激烈交鋒，一次次井下徹夜攻關(guān)，欣喜失望反反復(fù)復(fù)。大家在興奮和疲憊中戰(zhàn)斗。

  2020年12月7日，任正非來到這里。

  在新元煤礦總調(diào)度室，他細(xì)細(xì)看了5G技術(shù)應(yīng)用展示、聽了介紹，還換上工作服、戴上安全帽，花費(fèi)一兩小時到達(dá)井下。幾米寬的巷道里，他手持礦燈，邊走邊看，31004綜采工作面的掘進(jìn)機(jī)、9號中央配電室里的傳感器，5G看得見、摸得著。

  與山西省委書記樓陽生見面時，他提出華為愿意與山西聯(lián)合建立一個“煤礦人工智能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，通過ICT技術(shù)與煤炭開采技術(shù)的結(jié)合，幫助煤炭行業(yè)進(jìn)行數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)“安全、少人無人、高效”的生產(chǎn)模式，也讓煤礦工人以后工作可以“穿西裝打領(lǐng)帶”。

  今年2月9日，意愿落地，任正非再次親赴山西。華為與晉能控股集團(tuán)有限公司、山西云時代技術(shù)有限公司等聯(lián)合成立的“智能礦山創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”在太原揭牌。

  從“樣板間”到“商品房”

  成為“樣板間”后，萬千同行來到新元煤礦取經(jīng)。

  這里的5G應(yīng)用不是櫥窗里的漂亮娃娃，而是工信部副部長劉烈宏口中實(shí)打?qū)嵉摹靶鹿ぞ呦洹薄?

  “5G能解決的問題太多了，可以準(zhǔn)確、清晰地獲取井下安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)和環(huán)境視頻，實(shí)現(xiàn)井上井下高清音視頻通話、各種數(shù)據(jù)快速傳輸、設(shè)備遠(yuǎn)程智能控制等?！庇械V企負(fù)責(zé)人說，“這個時代，我們不能被落下?！?

  煤炭大省紛紛行動起來。

  山西、河南、山東、內(nèi)蒙古……截至目前，全國已建成400余個智能化采煤工作面。工信部表示，將持續(xù)推進(jìn)采礦業(yè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”創(chuàng)新突破，加快從“樣板間”向“商品房”的復(fù)制推廣。

  劉烈宏曾在采礦行業(yè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”現(xiàn)場工作會上表示，新型基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展給了我們新的工具箱，如果說我們原來有一批工作箱的話，現(xiàn)在5G來了，實(shí)際上給了我們一把重磅的工具，就像關(guān)公不能沒有大刀，張飛不能沒有長矛，要趕緊把5G這個工具用起來，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化的進(jìn)程。

  孫繼平談了他的預(yù)期，隨著5G應(yīng)用的深入，采掘工作面無人或少人作業(yè)、煤礦井下車輛無人駕駛，大概又可以把約一半的礦工解放出來。剩余的最后約六分之一，如巷道巡檢、瓦斯監(jiān)測等輔助工，也希望可以隨著礦山智能設(shè)備的研發(fā)投用、5G技術(shù)的研發(fā)落地，逐漸從井下回到地面。

  但人要往后撤，技術(shù)就得向前進(jìn)?；粽颀堃灰涣信e，如開發(fā)符合煤礦本質(zhì)安全要求的覆蓋設(shè)備、低功耗模組等，他建議進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼咭龑?dǎo)，針對煤礦井下的特點(diǎn)，鼓勵國內(nèi)通信產(chǎn)品研究機(jī)構(gòu)和廠商進(jìn)一步開展對5G系統(tǒng)的研發(fā)改進(jìn)，并重點(diǎn)對射頻功率在煤礦安全方面的影響進(jìn)行聯(lián)合研究，確保在有限的安全功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大的無線覆蓋范圍。

  成本也是被不約而同談及的問題。“目前成本還是偏高?！被粽颀堈f，“希望5G產(chǎn)品能針對煤礦的特點(diǎn)和需求改進(jìn)設(shè)計(jì)，同時圍繞煤礦智能化建設(shè)，挖掘更多應(yīng)用。相信5G在煤礦的應(yīng)用會越來越普遍?！?

  過去，山西的煤礦正如路遙筆下孫少平工作的“大牙灣”，作業(yè)面烏漆麻黑，喧吼聲隆隆不息，人在井下與世隔絕，重復(fù)不見天日的勞動，升井后渾身黢黑，只能看清眼睛和嘴巴，被喊作“煤黑子”。更可怕的是危險(xiǎn)，“不要帶血的煤，不要帶血的GDP”，舉國上下呼吁多年。

  如今在中國智能化程度靠前的煤礦，基本都是地上無煤塵，空中無煤粉，“采煤運(yùn)煤不見煤”。“和我們合作的華為公司技術(shù)人員來自南方，他們都覺得我們礦山特別干凈?！奔浇苷f，“現(xiàn)在還是比較艱苦，但不能再說高危。隨著技術(shù)升級，煤礦的將來一定安全、高效、綠色、智能。”