5G+改造煤矿~智慧煤矿保证安全生产
在中国，超过29亿吨的煤炭在黑暗的地下世界中采出，也就是说80%以上都是井下矿。在深达数百米的井下矿，大多使用有线调度通信系统，掉线时有发生。特别是发生爆炸等各类事故时，系统就会中断。如果能在地下全覆盖5G网络，摄像头、传感器及时回传数据，采煤机、掘进机实现远程控制，井下车辆、人员实现智能调度、机器人自动巡检等，再结合大数据分析、AI，煤矿行业现有模式将被彻底颠覆。在这个背景之下，我们开始探索这个不一样的战场。
安全生产可视化远程监理在大型厂矿（发电厂、钢厂、石油石化炼化、化工园区等有危险工种岗位等工矿企业）中的应用，各类防爆安全帽、工作记录仪等，图传加数传，危险气体采集，工人心率等体征信息采集，与工单等信息结合，统一后台汇聚。
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智慧工地-远程可视监管，劳务用工实名制，工作票绑定，定位安全帽~人员定位-考勤、精细化管理 系统应用方案，
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煤炭作为我国第一大能源，行业产业规模庞大、分布地域广、危险系数高。因此，提升煤矿安全生产水平已上升为国家重大课题。同时，由于煤矿环境特殊，导致了招工难等问题，解决以上问题的关键在于建设智能矿山，即将5G+AI技术融入到矿山建设，使得矿山平台拥有聪慧的大脑，进行快速、精准的决策，很大程度上能够代替人在井下的工作，从根本上提升安全和效率。
2021年年初，任总在山西参观煤矿井下作业，针对煤矿井下深度覆盖问题，大家商讨出了低频覆盖思路。这个方案可以有效解决煤矿深层覆盖难题，构建安全、人少、效率高的智能化煤矿解决方案，得到了运营商TOP客户的大力支持，并联合华为深度探讨地下通信网络标准(DMN)。因此，我们最新方案亟需在真实场景下进行实战，向客户表明我们的解决方案可以支持客户建设一张完整的地下网络，解决地下深度覆盖难题，同时提供上行超大带宽的诉求。
5G的特性决定了发展5G专网是重要的方向，基于运营商授权频谱的5G专网和基于5G专网频段垂直行业自建的5G专网将是是互为补充融合发展。5G与云计算、AI等技术融合，可以大幅度降低5G专网的部署难度和成本，大幅度缩减漫长的网络规划设计、系统集成，以及较大的投资，轻松构建和升级扩展5G专网。爱立信的Ericsson Private 5G（EP5G）、诺基亚的 Digital Automation Cloud (DAC) 和Modular Private Wireless (MPW)、亚马逊的AWS Private 5G已经在工业、电力等众多行业开展应用。国内的5G行业专网事实上处于落后地位。4G时代的1785-1805的专网频谱带宽有限、部署复杂、成本高是制约专网发展的重要因素。5G通信技术与云计算、AI等IT技术融合，将实现极简安装部署和运维管理，将实现IT、CT、OT的工业化融合。这也是5G通信技术我们阶段领先后必须要扩展应用，实现技术迭代的关键。国内庞大的市场容量和用户需求的不同也决定运营商授权频谱的5G专网和基于5G专网频段垂直行业自建的5G专网两种模式一定会互为补充融合发展。期待国内5G专网频谱释放，期待国产新型5G2B架构。5G/6G具有一体化融合的特性，与北斗的融合将是大势所趋。将加速重塑时空数据流通。将卫星通信、近距通信等通信网络纳入进来，能够支撑平台和人员在更广阔的空间内互联互通。提高通信能力。
此次验证场景非常恶劣，在地下500米的矿井下，240米狭长的采煤作业面中间横亘着巨大的割煤机器，我们要将基站矗立在采煤作业面进行对打，通过20-30个终端（CPE）把采煤机上60-80路摄像头画面，实时传到井上监控室。
不仅是技术难度，在沟通方面也存在巨大的难题。山西煤矿5G 2B项目与传统运营商项目有较大差别，一方面，其涉及的合作对象很多，除一线外，既有运营商，还有产业合作伙伴，甚至要和煤矿方打交道，这是因为项目对周边依赖性强，如终端（CPE）、摄像头来自合作伙伴，基站也需要合作伙伴解决防爆标准诉求；另一方面，对于测试结果，与传统运营商关注KPI指标不同，合作伙伴、煤矿方更关注实际应用效果。
煤矿自古即是风险之地，除了常规能想到的煤矿瓦斯风险，井下测试活动的要求是怎样的？供电、传输怎么解决？井下的工程交付到测试验证，对矿方的配合诉求有哪些？与传统的测试相比，有哪些需要注意的？不去实地了解，不与矿方、合作伙伴碰一碰，而只是停留在会议室里，就是纸上谈兵。得到产品线领导支持后，我立马策划了山西煤矿拜访之行。
到矿上当天，矿方就安排了下煤井体验之行。
煤矿方项目对接人冀总亲自带队，和我们挤在矿车里一起下井。透过矿车后面的小窗，飘来巷道幽森的灯光，沿途不时冒出积水的坑洼，巷道不时传来汽车喇叭的回声。一路颠簸，对于我这样首次下井的人来说，是一次新奇的体验。
车厢暗处传来冀总的声音：“你们这可是特殊待遇，若是平时煤矿上下班，那得挤进来，有一次我从矿下上来，等车等了好几个小时，来了一辆车人挤满了。最后实在等不及了，硬是挤上去，结果没位置，一直猫腰蹲在车里抱着旁边人的大腿，那滋味可不好受呐。”隐约看到冀总皱着眉头，摆着手，大家一阵哄笑。下过矿的人频频点头认同，纷纷诉说起自己在矿下的经历。
经过1个多小时的颠簸，我们到达了地下500米深的地方，我觉得屁股都颠麻了。幸亏戴着头盔武装好脑袋，否则肯定得撞几个大包。下车后我们步行进入采煤作业场地，矿道里大风肆虐，夹杂着巨量粉尘，矿道顶被巨大的液压支柱或是钢柱撑着，煤壁上时不时坍落滚下泥石。
我们走到矿道尽头，发现有一个巨大的机器横顶在煤层尽头，这就是传说中的采煤设备，矿方介绍有240米长。我们参观的时候，不时有煤矿工人迎面走过，戴着口罩和安全帽，全副武装，只露出两只眼睛。冀总解释道：“这里的煤灰不仅大，还带点油性，无孔不入，会粘在头发、眉毛、耳朵、鼻孔里。”果然，后来回到地面后，我戴的双层口罩已经变成乌黑的了。
在矿井下调研（照片为矿方提供）
随着对井下场景的实地勘察，我们初步提出了可行性方案，各方达成共识，表达了对本次创新项目的高度支持。矿方也表示会全力配合，提出可利用煤矿每年秋季仅有的三天停产检修期给华为验证。
只有三天时间？我显然没有做好心理准备。矿方坦诚地说：“时间不太可能有商量余地，每年仅有这几天停产检修，错过了就得等来年。”
现实就是这么骨感。此时矿山上已秋风萧瑟，略带寒意。在矿方看来非常完美的时间，却给我们带来了非常巨大的挑战。过往项目中，从未有过如此紧急的先河：在三天内完成工程部署、调测验证，验证完还要拆掉。我们能创造这样的奇迹吗？
经过实地考察、与周边（代表处、矿方、合作伙伴、研发）几轮沟通，我们发现该项目复杂度要远超以往，主要体现在几个方面：一是矿下环境恶劣，且井上井下交通、通信不便；二是测试时间太短，三天时间还包括安装、调测和拆卸；三是所需设备当前仅停留在纸上，要在不到一个月的时间内全部齐套，并发到矿上。这个巨大的挑战，对研发版本质量和测试效率要求都很高，没有试错空间。
我们没有退路，只能努力踏上胜利之路。按照三天的时间要求，我与各方进行了紧密沟通，初步达成一致，基于目标时间点进行倒排，确定关键里程碑。随之紧锣密鼓推进各项工作，瞄准里程碑和时间点，从终端生产调测、镜像验证、版本上网、设备防爆生产，到联合保障团队建立、设备发货、人员到位等，让所有参与人都明白任务的紧迫性。每个环节的延迟，都可能导致整个项目的失败。
2021年10月下旬“大战”前夕，矿山上气温已降到了10℃以下，矿区更是冷飕飕的。但随着设备到位，现场作战室已经进入热火朝天的调试中。
井下通宵设备安装和调测（照片为矿方提供）
计划赶不上变化，3天变24小时
下井前一天，矿方工程师突然跑到作战室说，政府能源供应保障要求，加上这两天还有安全检查，要等安全检查完才能启动，也就是说留给我们测试的时间只有24小时。
这变化太突然了，完全打乱了我们原来的计划。听到这个消息，作战室一阵哄乱：“怎么变了，风险也太大了！”估计所有人的心都悬到嗓子眼了：这还能完成吗？
我喊了一声：“大家别慌，你们继续调测做好准备，我和石总去了解情况。”已到这个阶段了，是不可能有退路了，我先稳定好大家的情绪，再想办法。
紧急与矿方总沟通才了解，这次检修时间缩短，确实是响应政府的加强煤炭供应，保障能源安全要求，而安全检查是上级部门临时检查，必须全力做好保障。不过同时冀总也表示理解，愿意加派人手和其他矿上能提供的所有便利。
箭在弦上，不能不发。我们迅速启动紧急预案，将测试方案进行拆分，采煤机作业场景（即综采作业面）的所有验证浓缩到24小时内完成，其他巷道的覆盖验证与生产冲突不大，可以推后，该提议很快得到了各方的认可。
为确保测试环境部署一次成功，在人员上我们做了详细分工。部分人员负责井上监控和配置调优，我居中负责统筹，同时安排了多名专家同时下井，即外场经验丰富的测试专家做井下组长，负责与井上联系，统筹井下工作；设计专家重点检查CPE与摄像头对接是否满足规划要求；开发专家，负责井下问题快速定位解决；合作方同事指挥矿方人员重点确保工程进度和视频显示……
出发前，我们再次清点核实设备清单，肩扛、手提2套基站/天线设备、26个CPE、34个摄像头、整卷的线缆、光纤，还有调测笔记本以及工具等。包括合作工程师、矿方支撑人员，连人带设备整整装了两车。
设备到位后，连夜组织调测
正式下矿，“过山车”式的体验
中午12时，安全检查结束后，我们正式下矿，这也意味着下矿人员要待上两天一夜，此刻颇有志愿军雄赳赳气昂昂跨过鸭绿江的感觉。大家默默闭着眼睛拽着扶手祈祷一切顺利。随着矿车的颠簸晃动，1个多小时后，车辆终于到了终点。伴随着矿井下的湿冷狂风，我们快速投入到施工安装中。
我们花了6个小时安装井下基站及配套设备后，只剩下18小时了。看起来进展还算顺利，初步判断可以成功完成目标。然而，正如墨菲定律所示，我们总能遇到最不希望遇见的情况——基站一上电，告警台就上报了传输故障告警。
我们紧急组织定位分析，最终推测是矿下粉尘过大，光纤接口有灰尘浸入，正如之前矿方介绍的煤灰有油性，容易浸入这些接口处。现场测试专家拍着脑袋连连叹息苦笑道：“应该带一包烟的，过滤嘴擦煤灰效果挺好。”尽管矿下机房有酒精可以清洗，奈何效果不佳，故障告警依然存在，而此时距离交付仅剩14个小时。
似乎已经没有任何办法了，难道真要送盒烟下井么？怎么办？还得找矿方沟通，看看他们有什么经验。矿方张工在电话里说：“以前酒精擦拭是可以的，这次真怪，实在不行，我们就直接熔纤，不用中间跳转。”他的话瞬间给我们打开了思路。不愧是老电工！真是山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村。
待矿方完成所有接头的熔纤，设备终于在漫长等待中恢复，大家都非常振奋。我整个人也是猛然地精神抖擞，疲惫一扫而空。
最惊险的重启
我在监控台上数了数，26个CPE已接入了小区了，赶紧看大屏幕上传上来的画面，心里默念“千万不要有卡顿、不要有卡顿”。可是，仔细观察了半天画面，我发现时间数字上有不规则跳动，眼睛花了吗？再看果然还是有跳动。随机挑选了几个画面，时间的数字有跳动的，也有正常的，真是担心什么就来什么。
陪我们熬夜的冀总也发现了该问题，“有卡顿，你看这个时间，之前还是是1秒，一下子变成了5秒。”冀总指着一个画面的时间数字说道。
“别急，我们先分析下，可能是租借的电脑性能不太行，运行不了两路4K高清。”我解释了一下，但此时更多的疑问涌上来：难道是规划不合理，还是终端有问题，还是摄像头问题，抑或是真是电脑性能差无法支撑多路4K视频？
我们紧急和井下以及后方同步了情况，组织前后方专家紧急分析，很快发现了问题——有一部分CPE莫名没有正常接入大带宽的小区，导致空口的上行带宽不足，出现卡顿是必然的。
“那是不是把所有CPE复位下，试试看 ？”我赶紧问道。
现场测试专家叶同学给出的解决措施也是CPE下电重启，让CPE重新接入。
合作方专家赵工提出反对意见，“你看这多CPE，要是全下电重启，要有几个坏了咋办，你也知道这批CPE也是刚刚新开发出来的。”
也有道理，为了少量CPE，把所有CPE下电，别整出更多事情，这就是多用户测试最闹心的地方，好不容易大部分终端正常，如果全部下电重启，会不会出现其他不可预知问题。
此时已经到了凌晨五六点，远处天空已然露白，剩下不到8个小时了。
我再次召集大家讨论：“情况大家都清楚了，60路摄像头，如果要肉眼一个个识别哪些画面卡顿，哪些不卡顿，然后还要准确地告诉井下同事哪个画面卡顿，找到这个摄像头，再判断连接的是哪个CPE，太容易出错，那我们是不是考虑下，冒下风险全部下电重启试试 ？”
石总和我的想法一致：“这个风险相对可控，而且井下也有1-2套备用CPE。”晓之以情，动之以理，总算说服了赵工，抱着最坏的打算做了决定，若真是有哪个CPE故障了，就用备份的CPE更换，最差情况下就是更改原先的规划。
所有CPE重启后，全部按照设定的要求接入了小区，我们几个人赶紧跑到大屏面前，几个看左边10路画面，我看右边10路画面，来来回回足足观察了半个多小时，直到确定60路画面的时间数字一直均匀跳动，赶紧打电话给焦急等待的冀总报告好消息。井下人员第一时间通过摄像头传来胜利的手势。
搞定60路摄像头实时画面后，我心里基本上有底了。剩余不到6小时，我们全力冲刺采煤作业面覆盖验证。覆盖拉距验证也是我们重点关注的内容，我们的解决方案能否覆盖整个采煤作业面，是最关键的价值点。
井下500米深的采煤作业面，没有网络覆盖，更没有GPS定位，所以在测试过程中，测试人员手持CPE每走到一个位置点，就要向井上通报终端的位置信息（距离基站距离）。
在采煤作业面约240米的距离里，冒着呼啸的寒风，我们必须要大声吼，让远端的同事通过手机传话才能把信息通知到井上。井上同事结合监控到的终端电平信号、吞吐率，形成一张信息关系图。大家自嘲说：“作为全球第一的通信公司员工，通话居然靠吼。”
井上专家紧张地同步分析，若有某个点位（距离、电平和吞吐率三者关系）不符合预期，立马讨论给出参数优化建议，再拉距测试一次，直到最终将测试距离拉到了最远，两次单向距离远远超过了本次采煤作业面240米的距离。而此时我们井下的兄弟，已在采煤作业面来回跑了3-4公里，本来矿下很冷很冷，愣是跑出了一身汗，还真是“风尘仆仆”。
项目测试取得了非常好的结果，我们在采煤作业面的大容量覆盖以及在巷道的覆盖验证结果都远超预期，这说明我们新的解决方案完全达到了最初的设想，可以满足客户地下建网的诉求，即在地下，包括煤矿、金矿等地下矿区采用一款基站，打造一张一网多能，且上行能力能达到极致的DMN网络（ToB行业主要对上行需求很高）。
我们与矿方领导及时汇报了该结果，矿方领导非常激动，一直强调，煤矿工人非常辛苦，环境非常艰苦，现在都很难招到煤矿工人，地下5G网络全覆盖后，将改变煤矿行业现在的模式，是不可想象的。“未来的煤矿，少人化甚至无人化、高产出、高效率，采煤工人就不再需要那么艰苦了。”
5G在煤矿行业的潜在能力，被矿方如此重视和期待，我的内心也激动不已。这次在地下500米的测试，是我们的新方案在煤炭战场上打的第一个胜仗，更是未来广阔蓝图的第一块拼图，以后矿下的大视频、传感器数据回传、掘进机/采煤机远程控制、井下机器人巡检无缝漫游、矿车和人员精准定位和智能调度等一切皆可变成现实。这让我再次深刻体会到那句话的意义：5G必将改变社会，渗透到千行万业中，改变人们的生活。