擁抱F5G，段王煤礦進入智能化礦山建設快車道

導讀：網絡建設是煤炭行業實現智能化的基礎設施，山西壽陽段王煤業集團有限公司段王煤礦采用F5G技術，以高效投資，低運營投入，快速將千兆環網升級為萬兆光環網，打造出高可靠、高安全的綠色網絡，為礦山的智能化轉型奠定了堅實的基礎。

山西是中華文明發祥地之一，歷史悠久，人文薈萃，擁有豐厚的歷史文化遺產。與此同時，山西也是我國礦產資源最為豐富的產地之一。已發現的礦種達120種，其中，查明資源儲量的有70種，保有資源儲量居全國前十位的有36種。段王煤礦位于山西省晉中市壽陽縣內，于1956年建礦，改革開放以后，隨著生產力的不斷提高，生產技術不斷改進，企業規模也不斷擴大。

當前，全球礦山智能化進入全面加速的新階段，對于礦山企業而言，通過將全新的通信與信息技術和礦業生產業務流深度融合，離不開堅實的信息基礎設施作為支撐。段王煤礦現有核心交換機為千兆核心交換機，無法滿足日益增長的業務需求，接入交換機數量較少，無法實現整個廠區的網絡接入，同時缺少相關的安全防護，網絡健壯度底，抗風險能力底，因此亟待升級改造。建設一張統一規劃、信息共享、維護方便、可靠性高的信息化網絡迫在眉睫。可有效解決煤礦長期存在的安全生產信息無法全方位監測、傳遞時效性和準確性不高等問題。

(資料圖)

2022年，華為公司提出的煤礦井下F5G工業光網技術方案，以無源設備替代傳統匯聚交換機，以本安設備，替代傳統的隔爆型防爆設備，大幅提高了煤礦網絡的可靠性，可用性以及可維護性。段王煤礦聯合華為，在整個礦區打造了F5G全光工業網絡，在實現煤炭自動化，信息化，智能化生產，推進井下少人化、無人化、智能化的方向上，進入了快車道。

打造一張井下、井上一張網，

為煤礦智能化應用提供關鍵保障

為了達成為企業的智能化建設鋪路的目標，建設之初，礦區領導就對當前業務需求做了充分的調研和清晰的判斷：一是需要建設一張大帶寬、低時延、高可靠、高安全的煤礦井下生產網絡，助力礦山發展的無人少人，提質增效目標。同時，也需要滿足井上辦公網絡日益增長帶寬需求，將整體網絡由千兆升級達到萬兆，以及實現千兆到桌面的建設目標。

井下業務需求：

井下生產過程復雜，輔助系統多，數據實時性要求高，為能實時、快速傳送各主要生產環節、安全管理重點部位的現場情況和關鍵生產設備的運行工況數據，井下部署了防越級系統、無人值守系統、智能掘進綜采系統、瓦斯監測系統、人員定位系統、應急廣播及瓦斯抽風系統、智能皮帶控制系統、視頻監視系統等。將井下各系統數據、圖像、聲音實時傳送到礦井調度室及區隊值班室，使調度員和生產指揮人員直觀、準確地掌握各主要生產環節的實際情況，便于調度指揮；各系統能對所監控區域的圖像、聲音信息進行存儲，對重要數據進行記錄，為處理事故提供真實依據，更有效地指揮生產、處理和解決生產中出現的各種問題和事故；同時，無人值守系統，智能遠程操控系統也是實現減員增效的關鍵環節。

井上業務需求：

隨著井上生產智控，OA辦公、IP電話，視頻監控等業務的快速發展，現有網絡無法滿足對帶寬，安全防護等相關方面的需求，需要對整個廠區網絡進行改造設計。新方案一方面要具備低時延、大帶寬的特點，支持未來企業智能化建設。另一方面，要對現有網絡設備進行充分利舊，優化網絡結構實現萬兆主干、千兆到桌面的有線網絡，并實現網絡的高可靠性，保障生產業務和辦公業務的穩定運行。

強強聯手，

筑牢煤礦智能化基礎設施底座

煤炭行業的數字化特征可以概括為全連接、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。2021年5月，華為公司發布了F5G全光工業網解決方案。在中國礦業大學（北京）教授楊軍看來，F5G支撐第五代N00采煤工藝，打通了煤礦數據系統間互通的橋梁，提供全感知、全連接、全智能的體驗，鑄就智慧新礦山，從根本上建設本質安全型礦井。

在段王礦引入F5G方案可以在多個方面提升煤礦智能化體驗：

1.高安全保證

首先，提供了電氣安全。F5G方案將主巷道內的匯聚交換機加防爆箱替換成了無源分光器。而接入交換機加防爆箱，被替換成了本質安全的ORE和一個本質安全箱，這樣就實現了井下全本安部署。

其次，傳統的光纖方案，需要井下熔纖，井下煤塵等因素導致了工程耗時較多，同時帶來了光損耗大。而華為的預連接方案，施工簡單安全，不需要專業的施工人員，只要簡單的插拔就可以將光纖連接起來。

2.確定性低時延保證

華為F5G解決方案實現了端到端的硬管道。不同業務，通過TDM，D-NET網絡切片等技術可以在一張網上實現物理隔離。同時， F5G工業光網端到端0.5 ms確定性時延，滿足井下控制、監控等業務低時延要求。全光網絡采用二層數據承載技術，需要利用VLAN技術來對不同業務劃分不同的VLAN，這樣可以做到不同業務相互隔離，互不影響。不同的業務選用不同的優先級，保證重要業務高優先級。重要低時延業務使用網絡切片技術固定帶寬類型，保證帶寬和時延不受網絡擁塞影響。

3.高可靠保證：

華為F5G工業光環網做到了部件級可靠性要求設備重要部件：主控板、電源、上聯口支持1+1冗余備份。另外，PON網絡采用Type C雙歸屬保護，可以抵抗多次鏈路中斷。保證PON網絡任何一個環節出問題，都可以30ms切換到備用，對外體現業務不中斷。再者，GPON鏈路支持AES-128加密，可以保證傳輸報文的高安全性。

4.大帶寬保證：

F5G工業光環網OLT單PON口支持上下行10Gbps帶寬，OLT上行支持40Gbps帶寬，礦用隔爆兼本安型通信接口上行支持10Gbps帶寬，滿足井下視頻監控等帶寬需求。OLT和礦用隔爆兼本安型通信接口提供多種帶寬配置手段，保證各種業務或者各個ONU帶寬的靈活配置。

5.易裝，易維性保證

無源的預連接光纖，可以避免在井下熔纖，無需專業的施工資質，只需要做簡單的插拔，即可完成光纖的聯接，同時，可以多人并行施工，大幅提高施工效率。在井下，隨著作業面的不斷變化，極簡的施工，極易拓展的網絡架構提供了完美的匹配方案。

另外，在傳統方案中，如果光纖出現了故障，需要人工來定位。而華為F5G工業光環網方案，可以在eSight網管上自動定位光纖中斷位置。結合GIS 地圖，就可快速發現斷纖位置，從而快速排除問題。

在礦區領導看來，F5G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，可助力礦區安全生產，安全監控、遠程生產以及辦公生活等多種業務承載，完全契合自身的需求。

1. 安全：減少40%的有源節點，井下100%全本安防爆箱。

F5G網絡鏈路是純無源的，這將節省40%的有源節點。同時，這些設備都是本質安全的，即始在故障的情況下，也不會產生任何電火花，引起爆炸，這樣在井下， F5G的方案就實現了井下全本安防爆箱，大大提高了安全性。

2. 效率：提高施工效率10倍以上，減少90%以上人工巡檢時間。

由于實現了本安，F5G設備也不需要厚重的隔爆型防爆箱，100kg降到10幾kg，原來需要4個壯漢才能安裝的設備，現在一個人單手就可以提走，安裝簡單方便，且成本又低。還有，光纖預聯接的使用，使得原來只能熔纖的方式，升級為只需要簡單的插拔即可完成光纖的聯接，整體施工效率提升10倍以上。

另外，F5G可以實現遠程管理和自動斷纖檢測。由于井下環境復雜，原來至少需要2個小時的人工排障時間，1分鐘內的自動排障。F5G把井下網絡點亮了，客戶坐在井上屏幕就可以看到井下整個網絡的情況，減少了90%以上的人工巡檢時間，大大提升了運維效率。

3. 可靠：端到端雙鏈路保護。

F5G工業光環網，實現了端到端雙鏈路保護，并且可以30ms極速倒換；同時工業設計ORE，防爆認證，70℃高溫，6kV防雷等特性，為井下生產安全可靠保駕護航。

“能讓工人穿西裝，打領帶”是華為礦山軍團對于推進煤礦智能化目標的形象描述。智能化全面推進，意味著生產和運維效率的巨大提升。如今段王礦的工友們，工作之余，常喜歡到礦周邊散散步，溜溜彎，領略現代化礦井的盛景。

攜手華為，段王煤礦也正在以嶄新的面貌，走在全國礦山智能化創新的前列。

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