2021中国5G垂直行业应用案例.pdf

版权所有 2021 GSMA 中国 5G 垂直行业应用案例 2021 1 GSMA代表全球移动运营商的共同权益。 GSMA在更广 泛的全球移动生态系统中连结着 750 多家移动运营商，将 近 400 家企业，其中包括手机与终端制造商、软件公司、 设备供应商、互联网企业、以及相关行业组织。GSMA 每年在巴塞罗那，洛杉矶和上海举办业界领先的MWC大 会，以及 Mobile 360 系列区域会议。 更多有关 GSMA 信息，请阅览 关注 Twitter : GSMA 微信公众号 : GSMA_MWCS 中国信息通信研究院（以下简称“中国信通院”）始建于 1957年，是工业和信息化部直属科研事业单位。多年来， 中国信通院始终秉持“国家高端专业智库 产业创新发展平 台”的发展定位和“厚德实学 兴业致远”的核心文化价值 理念，在行业发展的重大战略、规划、政策、标准和测试 认证等方面发挥了有力支撑作用，为我国通信业跨越式发 展和信息技术产业创新壮大起到了重要推动作用。 近年来，适应经济社会发展的新形势新要求，围绕国家“网 络强国”和“制造强国”新战略，中国信通院着力加强研 究创新，在强化电信业和互联网研究优势的同时，不断扩 展研究领域、提升研究深度，在 4G/5G、工业互联网、智 能制造、移动互联网、物联网、车联网、未来网络、云计算、 大数据、人工智能、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、智 能硬件、网络与信息安全等方面进行了深入研究与前瞻布 局，在国家信息通信及信息化与工业化融合领域的战略和 政策研究、技术创新、产业发展、安全保障等方面发挥了 重要作用，有力支撑了互联网+、制造强国、宽带中国等 重大战略与政策出台和各领域重要任务的实施。 中 国 电 信 华 为 爱立信 中国移动 中国联通 中兴通讯 大唐移动 GSMA对本次报告的主要合作单位表示感谢： * 及多家产业伙伴，限于篇幅，在此不一一列出。 顾问： 斯 寒， GSMA大中华区总裁 王志勤，中国信息通信研究院副院长 作者： 常 洁， GSMA大中华区创新与生态合作总经理 关 舟， GSMA大中华区公共政策总经理 关庆贺，GSMA大中华区创新与生态合作经理 02 03 06 09 12 15 18 22 25 28 31 35 38 41 44 48 52 56 59 62 65 68 71 前言 5G智能电网在南方电网的应用 中国电信5G+MEC智慧商业数字孪生平台 山西华阳集团5G+智能矿山 庞庞塔煤矿5G+智能矿山 精研科技基于5G+AI技术的质检车间 美的集团5G+智能制造 湖南华菱湘钢5G智慧工厂 基于5G独立核心网的宝钢湛江钢铁高质量工业 专网及应用创新 海螺集团5G智能制造 云南神火铝业5G智慧工厂 山东联通东营胜利油田5G+智慧油田 山东东营港5G智慧化工园区 宁波舟山港5G智慧港口 爱立信南京5G智能工厂 贵州轮胎5G全连接柔性生产线 天津空客5G智慧工厂 厦门公交5G BRT智能网联车路协同系统 基于5G MEC的分布式通用机器视觉平台 深圳市福田区医联体5G+MEC智慧医疗 新昌人民医院5G MEC切片专网 中央广播电视总台5G+4K/8K制播平台 中央广播电视总台5G新媒体实验平台 目 录 斯寒 GSMA 大中华区总裁 王志勤 中国信息通信研究院副院长 截至2020年底，全球已经在57个国家和地区商用了142张 5G网络，全球5G终端连接数达到2.3亿。其中中国5G的发展 尤其令人瞩目，2020年中国累计建成5G基站将近72万座，实现 了重点区域的连续覆盖，5G终端连接规模全球占比超过了85%。 在这些数字的背后，5G在行业市场的应用发掘和发展也是 市场焦点。5G走向行业的核心是ICT的数字要素与OT技术的 深度融合和再次升级，生产要素的变化驱动生产力和生产关系的 变化。未来10年，将是中国产业互联网最值得期待的10年。 5G技术作为驱动产业互联网发展的重要因素，这既是一个 新的机遇，同时也存在着巨大的挑战。 我们欣喜的注意到行业客 户在从信息化、自动化向数字化、智能化转型的过程中都在积极 的拥抱5G技术，也在思考如何利用新的连接和服务能力更好的 为企业赋能，目前中国5G赋能行业方面的探索如火如荼，包括 在商业化模式上，并取得了很多宝贵的经验。 中国5G垂直行业应用案例2021联合中国运营商和技术 伙伴，共汇集21个优秀的5G行业应用实践，涵盖工业制造、港 口矿山、交通运输、电力、医疗和内容等诸多领域，聚焦新一代信 息技术在行业市场的应用场景、技术特点和未来发展机遇，例如： 如何在生产条件最复杂也最具挑战的的井下煤矿建设5G防 爆基站 在货物吞吐量连续十一年位居世界第一的集装箱远洋干线港 口，如何利用5G视频实现智能理货和远程操控 在覆盖5个省区，供电人口占全国18.2%的城市电网配电 中使用5G网络切片专网，保证精准授时 在城市内60公里的公交干线，50辆运营车辆实现车路协同 和自动驾驶之后，如何协助企业运营适应新技术带来的变化。 在高温高危的钢铁生产企业，如何通过5G专网让设备开口 说话、机器自主运行、企业更高效率 我们衷心希望通过报告中梳理的应用场景、项目反馈，商业 化进展以及经验思考，能够为中国和全球5G技术在行业应用中 的推广与发展，尤其是对下一步5G技术在不同行业的规模化发 展带来积极的示范与参考。 当前，5G 作为新一代信息通信技术领域的引领性技术，将 全面构筑数字基础设施，打通信息流动“大动脉”，成为经济社 会转型发展新引擎。5G赋能千行百业，不断向垂直行业渗透，为 设备赋智、为企业赋值、为产业赋能，推动数字经济实现消费互 联网和产业互联网经济双轮驱动。 2020年是极不平凡的一年，新冠疫情的爆发也加速了5G 发展按下了快车键。中国信息通信研究院与GSMA联合，在疫 情早期推出了5G数字抗疫案例集，共同举办专题研讨会，推动 全球5G发展。 为进一步促进5G应用创新，中国信息通信研究院联合 IMT-2020（5G）推进组、5G应用产业方阵，连续组织三届 “绽 放杯”5G应用征集大赛，充分发挥社会各界力量，面向行业、企 业及个人广泛征集5G应用，集思广益，深入挖掘孵化5G特色 应用，加速5G应用规模落地。大赛得到社会广泛关注和支持， 并取得积极成效。2020年，大赛共收到项目4289个，充分调 动了政产学研用及社会各界多方力量，展示了5G应用的最新成 果和发展趋势，促进5G应用落地。 本书精心收录了21个中国5G行业应用优秀案例，其中不 少也是“绽放杯”5G应用征集大赛的获奖作品。希望这些案例能 给致力于5G产业与应用发展的朋友以借鉴和启发，并涌现出更 多的创新与实践。5G融合应用需要全球产业界的持续不断的探索， 中国信息通信研究院愿与GSMA及全球各界朋友通力合作，共 抓5G 产业繁荣发展新机遇，共谱世界数字经济壮丽新篇章。 前 言 5G智能电网 在南方电网的应用 合作 单位 案例综述 南方电网成立于2002年12月29日，供电范围包括 广东、广西、云南、贵州、海南五省区，并与越南、泰国、 缅甸、老挝等国家、地区电网相联。供电面积超100万平 方公里，供电人口达 2.54 亿，占全国人口的 18.2%。 南方电网、中国移动、华为强强联合，从2018年开 始开展了5G+智能电网应用创新，从技术到业务等方面 取得重大突破。5G为智能电网带来安全隔离、高可靠的 虚拟专网并实现 8 项全球第一： 从顶层设计、国际标准、关键技术、现网试点到业务 运营，全面打造5G行业应用标杆。提升电网自动化与巡 检的效率，节省建设成本，同时为运营商增加行业收入， 建立良好的行业生态，并持续孵化商用产品和商业模式。 三方在“发-输-变-配-用”五大电力业务应用领域 的53个场景持续探索应用，并在广深现网率先开通了全 业务示范区，实现小规模试商用。计划2021在中国南方 五省规模复制商用。 5G智能电网作为中国移动集团的龙头项目，在技术和商业探索上都取得了重大成果，是5G赋能行业经典案例。 5G网络大带宽、低时延、高可靠性、安全切片的特点，完美契合电网业务需求。2020年三方完成了授时终端、切 片运营的技术攻关，同时广东移动在向从卖卡向卖切片服务转型上迈出了重要的一步。南方电网的广域切片专网服务 模式，是广东移动开拓政企市场实现新业务增长的重要里程碑，更为各行各业提供了5G应用的模范示范。 葛磊 中国移动通信集团广东有限公司副总经理 第一本白皮书5G+智能电网白皮书 5G行业应用向3GPP提案数全球第一 第一个部署5G+差动保护应用 第一个部署5G+PMU应用 第一个打通现网端到端切片流程 第一款5G电力CPE 第一个全业务示范区 绽放杯评选蝉联第一名 1 2 3 4 5 6 7 8 发 输 变 配 用 项全球第一 8 5G智能电网在南方电网的应用 03 中国5G垂直行业 应用案例2021 5G智能电网在南方电网的应用 电力系统的流程并不复杂，从电厂发电，经过主电网大容量高电压输送到用电中心，然后分配到千家万户。未来的智 能电网将向海量连接、安全高效、末梢延伸发展，主要应用业务场景为： 输电领域 输电网覆盖面积大，既有城市的地下电缆，又有高压 线路，输电领域遇到的最大问题在于其广袤覆盖，监测故 障非常困难，以前主要靠人力，工作效率非常低。比如南 方电网全网有超过30万公里的线路，11万座以上的铁塔， 多年来企业一直尝试如何用高新技术解决长线运维的问题， 例如用红外线等方式实现无人机探测，采用通信手段将数 据传送回来，无线高速传输可大幅度提高传输效率。5G 技术可以实现数据及时高速回传，再通过边缘云 AI 进行判 断，能够大幅度提高问题判断的准确性，大幅度提高运维 效率。 变电领域 人们比较常见的变电站需要其具备在线监测和移动巡 检功能，5G能够提高其工作效率和实现设备运维状态的 准确判断。 配电领域 面向智能电网发展需要实现海量连接、安全高效、向 末梢延伸，配网环节面临的挑战最突出。配电网相当于通 信网络中的接入和汇聚层，由于成本高企业自己很难实现 全域的光纤覆盖。目前主网已经实现光纤覆盖，但是电网 末梢神经的配网，目前属于“盲调”状态，因为数量大， 光纤全覆盖成本高、时间长、维护难（15万/km）。南方 电网共有30万个电房，这些电房感知能力和控制水平主 要受制于通信手段，特别是在控制方面，难以实现实时控制。 南方电网在这方面做了大量工作，例如PMU和差动保护 等， 这些技术对通信要求高，采用5G技术（10毫秒 时延和1us精准授时等）就可以极小地控制故障范围，并 且快速恢复对用户的供电，大大提高了用户的供电可靠性， 降低建网成本。 在用电方面， 南方电网有超过9000万用户，需要进 行抄表工作。今后的发展需要分布式能源接入具有互动能 力，这是4G满足不了的，而5G就可以实现，为用户创 造价值打开了一扇门。 80 倍 效率提升 2.7 倍 效率提升 人工巡检 15-20 天 人工巡检 3天 5G 配网 差动保护 故障隔离时间 从分钟级 缩短到毫秒级 AI 巡检 1+5G 视频回传 2 小时 AI 巡检 1+5G 视频回传 1 小时 行业挑战 输电领域 变电领域 配电领域 04 中国5G垂直行业 应用案例2021 5G是南方电网数字化转型战略的关键技术，经过近3 年的联合探索，三方联合项目工作组，针对每一个应用场景 进行深入研究，明确网络和参数如何满足对业务场景的支持， 尤其是网络切片的资源分配和性能表现在商用环境下对于电 网业务的支持。目前在输-变-配-用等环节的小规模试 点表明5G网络能够更好地满足电网业务的安全性、可靠性 5G智能电网在南方电网的应用 和灵活性需求，带来生产效率的提升和运维成本的降低。 依托国家新基建项目，南方电网、中国移动、华为将持 续强强联合，采用5G+AI+云助力南方电网数字化转型。 三方将持续联手在广州南沙和深圳打造5G+数字电网示范 区，并在南方五省规模推广，努力推动从技术验证到规模化 的应用，共同培育 5G+ 数字生态繁荣。 解决方案和价值 01 项目价值与影响 03 创新点 02 商业价值 5G+AI为电网提供了安全灵活的智能虚拟专网服务， 极大的助力了南方电网的数字化转型战略。在配电场景， 通过5G高精度授时和低时延，实现配网差动保护，降低 建网成本50%；在输变电场景，通过5G+AI实现智能巡检， 工作效率提升80倍。通过端到端切片技术和芯片加密技术， 保障了电网业务的安全隔离。 电网是一张无处不在的网络，需要运营商为其提供一张广域虚拟专网。本项目定义了运营商广域切片服务的标准， 目前南方电网、移动和华为已经完成南方五省的切片顶层架构设计，并根据不同的服务等级设计出专有切片和通用切 片计费模式。未来将向其他行业复制。 发布5G+ 智能电网白皮书、5G+ 智能电网需求白皮书； 发布5G+智能电网顶层架构，实现从技术到业务的跨越，在现网实现电力切片商用。在网 络层面，根据电网业务的安全分区，实现切片模型标准化；在运营层面，广东移 动在NSMF+,CSMF+实现电网产品上架，南方电网在电力切片管理平台实现 自运维； 3GPP提交5G+电网相关提案20余篇，确定授时和切片技术标准；电网要求 空口授时精度达到 1us。三方从组网到设备、终端针对性研发，经过外场实测， 平均时延10毫秒，从基站提取时钟源到终端，现网实现空 口授时精度达到 300 纳秒； 构建5G智能电网立体化安全防护体系，切片+MEC+终 端安全芯片 + 态势感知，发布5G 网络安全白皮书; 首创广域切片专网商业模式框架 ; 针对电力授时需求，首创业界5G授时功能CPE，并在广 深小规模应用 ; 定义应用标准 定义顶层架构 定义行业技术标准 定义安全标准 定义商业模式 首创电力CPE终端 经验总结与后续计划 目前已经在广州深圳小规模商用，并将在2021年广 泛推广至南网五省，规模千万级以上，社会效益、经济效 益50亿元以上。未来，将进一步将5G推广至用电等其 他综合环节，应用到千万乃至亿级电力终端，有效降低停 电时长，全面提升供电效率，降低人民用电成本，避免社 会经济损失、节省电网运营成本。 05 中国5G垂直行业 应用案例2021 中国电信 5G+MEC智慧商业 数字孪生平台 合作 单位 商业综合体是现代城市商业新布局，是现阶段典型的城市人流和零售多业态聚集地，也是畅通国内大循环、 促进新型信息消费和推广5G消费级应用的重要布局。中国电信积极推动“门店裂变、运营聚变、销售智变”渠 道“三变”创新，以客户为中心加快构建线上线下一体化、数字化、生态化的新型营销服务渠道体系，2020年 率先发布5G+MEC智慧商业数字孪生平台，2021年推出千家5G+MEC智慧商业综合体合作计划，加速打造 数字化营销新场景，赋能流量一站式转化。中国电信愿与产业各方一道积极创新，共享渠道价值，共筑5G生态， 共创智慧生活。 郭勇 中国电信集团全渠道运营中总经理 案例综述 2020年新冠疫情严重冲击传统商业经济，加速了 业综合体数字化转型步伐，重构商业场景、打造线上线下 深度融合的新型信息消费模式成为行业共识。中国电信率 先打造全国首个5G+MEC智慧商业数字孪生平台，为实 体商业构筑 5G 新基建数字能力底座。平台依托中国电信 全球领先的云边协同5G SA网络，拥有高精度点云地图 及空间三维重建等核心技术，依托自主研发边缘计算平台 将用户侧应用能力下沉到商业综合体就近边缘节点，提供 一方面，疫情之下商业综合体、商业步行街客流锐减、 营收受到较大冲击，如何在做好疫情防控下提升客流和销 售转化，实现营收回暖增长成为当务之急。另一方面，面对 消 费 升 级 的 时 代，将 文 化 气 质、情 感 内 涵、社 交 体 验、生 活 情境融入消费场景，成为重构人与商业连接的关键。商业 综合体作为匹配消费者需求场景化的连接点，纷纷加速全 域数字化融合创新。通过新技术拓展数字触点，丰富消费 场景、提升消费品质，与用户建立深度互动，产生情感共鸣 和社交分享，持续提升用户满意度和客户精细化运营效率。 然而目前仍存在诸多挑战，如多数商业综合体缺乏数字化 低时延、高带宽、云渲染的算力保障。平台现已落地赋能合 肥万象城、北京西单大悦城、上海正大广场、广州正佳广场、 苏州吾悦广场、杭州银泰广场、成都宽窄巷子、福州苏宁广 场等100 余家头部商业综合体、商业步行街和自贸港，惠 及两万余家零售商户，助力实体商业加速新型基础设施建 设和数字化转型，帮扶商户培育扩大线上线下融合的信息 消费模式，推动客流回暖，加速消费复苏。 行业挑战 运营平台，综合体及商户数据未贯通，商户客流经营及精准 营销能力弱；线上线下融合购物场景缺失，无法满足年轻 客户消费需求，私域流量汇聚手段单一；商业综合体实体空 间 较 大，但 空 间 功 能 未 充 分 挖 掘，沉 浸 式 消 费 场 景 不 足，活 动体验感知、迭代速度和消费转化效率低。 5G+MEC智慧商业综合体建设及应用探索实践表明， 这些关键挑战性问题的解决，亟需 5G 赋能。中国电信与 头部商业综合体强强合作，开展千兆 5G、千兆宽带、千兆 WiFi“三千兆”网络建设，大幅升级基础连接能力，为商业 综合体构建“数字孪生平行世界”，在虚拟现实空间成功部 中国电信5G+MEC智慧商业数字孪生平台06 中国5G垂直行业 应用案例2021 01 5G数字孪生空间 02 5G云XR数字营销 解决方案和价值 5G+MEC智慧商业数字孪生平台通过对商业综合体 等线下商业场景进行数字孪生基座的采集重建，将现实空 间解析再编程，建立物理空间的数字孪生世界映射，进而 在其中创作有趣的逛街、消费、社交、互娱体验，消费者 通过手机、平板APP、小程序及AR眼镜等XR交互终端， 在真实场景访问虚实融合的商业互娱平行世界，打通会员 积分、品牌营销与商业闭环，通过XR场景智能引擎让线 下商业可以像游戏一样运营。 平台基于中国电信自主研发的MEC平台，在天翼云 进行“消息转发服务”、“定位解算服务”部署，依托边 缘计算进行云网协同，针对数字孪生平台及丰富的AR、 VR、MR 应用提供了低时延、大带宽、高算力的业务保障 能力；在应用架构设计中，基于云边协同将XR云渲染、 云游戏等内容部署在MEC上，充分保证连接可靠性的同 时降低时延和抖动，面向商业综合体运营方实现大空间、 定制化场景的厘米级空间定位和小时级高效规模部署，面 向消费者提供极致的沉浸式、高精度、高保真、大规模混 合现实应用，将时延从50ms降至10-20ms，行业率先 实现5G+MEC商用场景在公众市场的落地。中国电信通 过快速部署5步法，即网络+边缘机房部署、商业综合体 和商户整体上云、数字孪生点云地图采集、5G云XR定 制化建模编辑和5G云XR各类部署落地，可实现一周内 完成一个新商业综合体数字孪生建模、平台接入落地和定 制化场景部署。 5G 云 XR 数字营销包括 5G 云 XR 数字景观、5G 云 X R 导 航 导 览 、5 G 云 X R 红 包 探 宝 、5 G + A I 智 能 停 车 、 5G 超高清云直播，围绕商业综合体零售场景打造从“引流 入 场”到“ 场 内 停 留”再 到“ 离 场 后 触 达 ”全 流 程 智 慧 解 决 方案，为消费者提供了全新游购体验。5G+AI智能停车系 统通过3D扫描建模和车辆智能识别，帮助顾客停车寻车， 解决停车场管理痛点，结合大数据分析实现精准会员服务 推送。消费者走近商场即可收到实时卡片推送，了解美食、 停车及最新会员权益服务。中国电信5G未来大使将带消 联合综合体商户打造XR潮玩购物，顾客浏览空中5G AR视频广告及 社交点评，点击 AR 红包赢取商家消费券 中国电信5G+MEC智慧商业数字孪生平台 署 5G云 XR 数字景观、5G云 XR 虚拟导购、5G云 XR 红包探宝、5G云 XR 娱乐空间、5G AI虚拟人直播、5G+AI大 数据分析等一系列5G应用，为商业综合体及商户创造全新导流导购及数字化营销场景，加速实体商业人、货、场数字化升级， 也为消费者带来全新的沉浸式、娱乐化购物体验。 为商业综合体打造5G数字孪生空间，通过点云地图部署虚拟景观道具， 经过简单操作即可完成内容发布 07 中国5G垂直行业 应用案例2021 经验总结与后续计划 在平台部署实践和规模推广中，实体商业将数字孪生 空间作为线上流量入口，商户进行线下流量变现。通过基 于 5G XR 应用的数字化活动、5G 直播等数字化传播、大 数据+人工智能数字化营销，打造了“商业运营方+电信 运营商+零售商户+顾客”的B+B+b2C 商业新模式， 形成了前后向一体化的变现流程，持续带来长效收益。 三个典型案例：在文旅行业，成都宽窄巷子打造5G XR全景宽窄，店铺全景体验日均人数超万人，街区客 流增幅33%，并荣膺商务部全国示范步行街。在贸易领 域，打造海南自贸港酒店免税商品沉浸式购物新体验， 为中免商城降低近15%的运营成本，使酒店客房价上 涨近50%。在商业地产领域，合肥万象城打造国内首家 5G+MEC智慧商业综合体，全面升级数字化引流和沉浸 式娱乐消费体验，客流增幅环比提升15%，百余户商家营 业额环比增长30%。以上技术标准与应用场景已被编入 2020年5G应用产业方阵发布的5G+五星购物中心行 业白皮书，并在加快推动5G在商业领域的标准化建设 和深度融合。 平台2021年计划赋能全国千家商业综合体和10万家 零售商户，深入探索在数字零售领域的应用场景，深度融 入商业运营及营销流程，加快推动线上线下融合的信息消 费扩容提质升级。 在汇集时空穿梭机、无人赛车、飞行影院等多款劲爆 5G云VR游戏的 5G云XR 娱乐空间，消费者争相感受 5G XR技术带来的沉浸式感官风暴。与AI偶像互动热舞， 实时录制高燃酷炫短视频制作成视频彩铃；还有商业综合 体定制版行业5G视频彩铃，为综合体运营方和零售商户 量身定制。 通过为零售商户实现5G 云XR全景虚拟导购，用户 足不出户利用手机便可随时随地享受云货架、云橱窗、云 逛街等沉浸式购物体验，与心仪的商品深度互动，同时还 可点击查询每款虚拟商品实时价格、限时特惠活动、会员 权益信息等，在轻松自然的娱乐环境中完成线上下单购物。 03 5G 云XR娱乐空间 04 5G云XR虚拟导购 费者穿越时空旋转门进入 XR数字孪生平行世界。打开店 铺 AR导航导览，逛街沿途随心浏览千店千面的品牌视频 广 告 和 点 评 评 分，扫 码 商 户店 招 用 A R 探 宝 技 能 寻 获 超 值 大奖，抢AR 红包赢取超级福利。身临其境与中华文化、宇 宙星空、海底世界、艺术长廊等 AR 虚拟景观打卡合影。离 开商场后，消费者可以通过服务号功能关注对应商家，了解 商家最新的优惠活动信息，持续保持互动。用户还可以足 不出户体验5G云 VR超高清带来的云端音乐节、云端艺 术周等，一切都将会是一场虚实交融的奇妙旅程。 结合节假日和营销主题活动为综合体中庭打造5G数字景观，成为年轻 人网红打卡地 5G 云 XR 娱乐空间打造实体商业数字娱乐新地标 5G 云 XR 虚拟导购助力线上线下融合消费 中国电信5G+MEC智慧商业数字孪生平台08 中国5G垂直行业 应用案例2021 天津海尔洗衣机工厂5G智慧园区 合作 单位 案例综述 新元煤矿隶属于华阳集团，煤碳年产量270万吨， 可采储量7.13亿吨。5G发展伊始，华阳集团就积极拥抱 5G应用，希望借助这个工具，合作探索基于5G技术的 煤炭产业智能化发展之路，实现企业生产效率、生产能力 的变革，提高企业盈利能力，不仅如此，通过行业标杆试点， 也能从一点到面，未来推动煤炭行业装备升级改造。 2019年5月25日，华阳集团、中煤协会组织多方 专家召开 5G 技术矿井应用研讨会，项目启动。2019 年 9 月5日，华阳集团、中国移动、华为公司成立“5G通信 煤炭产业应用创新联盟”，项目进入实质推动阶段。2019 人工日常巡检多 为了监测巷道的压力变化， 煤矿部署了大量的矿压监 测传感器，现在主要采用 人工抄表，效率低实时性 差，如何实现自动抄表。 另外，煤矿中的机械设备 部署有传感器，一般每台 机械上部署几个到十几个， 数据传输对网络需求显著。 年11月18日，实现全国首次5G基站煤矿井下测试，单 基站井下覆盖距离400米。2020年4月29日，华阳集 团联合山西移动、上海山源、华为公司在江苏常州中国煤 炭科工集团联合获取全国首个5G基站煤安认证。2020 年6月18日，5G智慧矿山联盟成立，山西省省长林武宣 布我国首座 5G 煤矿在山西华阳集团新元公司正式落成。 目前新元矿与山西移动合作，采用隔爆和煤安认证的 基站设备，第一期已经部署 14 台 RRU, 第二期部署 64 台 RRU ，为保障煤矿数据安全，还在新元矿部署了MEC/ UPF，保障数据不出园。 5G技术下井后，能够准确、全面、清晰地获取井下各种安全生产数据和环境视频，为矿 井减人提效、安全生产奠定了基础。 余北建 华阳集团副总经理 山西华阳集团 5G+智能矿山 行业挑战 安全生产 安全生产是煤炭企业的 第一要务，针对井下生 产环境中高瓦斯、高煤 尘、水害渗水等情况， 以及员工井下工作时间 长、劳动强度大（24小 时3班倒）等问题，如 何利用移动通信技术， 改善劳动生产环境。 生产监控难 由于井下传统工业环网带宽限制， 传统的井下监控系统只能通过有线 解决少量视频上传，但对于井下少 人化甚至无人化操作所需的海量视 频上传是“杯水车薪”。另外，在 综采面由于采煤机、电液压支架、 刮板运输机时刻处于运动状态，传 统的有线光纤经常扭断，如何保证 视频监控满足生产要求。 烟囱式网络多 井下之前为配合不同生 产系统建设了多种制式 的网络，如何通过一张 统一的5G网络承载不 同类型的业务需求，同 时也解决企业要求的数 据不出园的安全问题。 山西华阳集团5G+智能矿山 09 中国5G垂直行业 应用案例2021 山西华阳集团5G+智能矿山 解决方案和价值 基于统一的 5G 网络，该项目目前主要开展了以下 4 个方面的 5G 应用探索： 5G巡检 通过5G连接硐室巡检机器人，把巡检数据、视频、音频 信号传送到井上监控指挥中心，实现了新元矿井下变电所 的无人巡检。 综采面无人操作 60路4K高清，利用“超千兆上行”大带宽，实现了海量 的 4K 高清视频的回传。 掘进面无人操作 利用5G网络的高可靠、大带宽、低时延的特点，通过井 上对井下设备的远程控制，减少掘进岗位人员数量。 数据采集 利用矿用 NB IoT 网络，实现水文、瓦斯等采集信息的无线回传，减少传输施工和维护难度。 由于煤炭行业安全生产对环境的严苛要求，项目组主要集中力量围绕以下三个方面开展课题攻坚工作： 迅速推出矿用5G终端 联合行业伙伴快速推出基 于5G网络的井下4K摄 像头、手机终端、防爆 CPE、5G 通用模组、边 缘网关、传感器。 推出千兆上行特性 井下煤矿海量视频回传需求，与传统的地面以下行 为主的个人移动截然不同，井下需要大上行，华为 创造性地研发了1:3配比（DL:UL），实现了超 千兆上行，满足井下视频回传需要。大上行的实现， 已经成为5G煤矿的必选项，后续将写入到5G智 能煤矿的标准中。核心网风筝模式，大网断，小网 不断，满足矿山企业独立组网需求。 定制矿用5G基站 针对井下煤矿防爆的要 求，联合行业合作伙伴， 打造全球首个5G矿用 基站。 10 中国5G垂直行业 应用案例2021 经验总结与后续计划 接下来，项目组还将根据实际生产环境和需要，在以下领域持续优化： 井下 5G 亚米级定位在研， 节约精准定位系统投资 600 余万。5G环网试验中，取 代新建万兆环网，节约投资 500 余万。 安全价值 潜在价值 生产效益 价值 商业 价值 减少井下作业人员，减少人员 劳 动 强 度 ，减 少“ 三 违 ”行 为 ， 降 低 事 故 发 生 率，遏 制 重 特 大 事 故 。 项 目 评 估 ：下 井 人 员 可减少20人 / 班次。 智能综采，减人提效，降低成本 250万/ 年 5G 物 联，预 测 性 防 护，生 产 效 率提升300万/年 视 频 +A I ，设 备 运 行 状 态 实 时 监 控 ，设 备 故 障 率 降 低 1 5 % ，节 省 200 万元 / 年 5G 智 能 掘 进，降 低 人 员 成 本 15 万/ 年 无 人 巡 检，少人 减 人，降 低 人 员 成本 120 万/ 年 井下移动设备充电桩方案煤安认证；适合井下工作场景的摄像头自冲洗功能；采煤机掘进机含有大 量金属模组，集成 5G 模组进一步优化设计。 端侧 巷道不平整有起伏的情况下如何更好优化 5G 网络和信号覆盖。网络侧 针对企业要求数据不出园的特点，如何构建基于本地的弹性应用承载平台，同时能够加速5G场景 的新应用的引入。 云/APP 鉴于企业安全生产要求，以及人员下井管理制度，企业客户对于自运维，尤其是井下设备自运维的 需求明显，如何提升自服务的设备的可视化和远程可管理。 运维 首个5G煤矿落地，坚定了5G加速能源综改的决心， 增强了企业应用5G的信心，凝聚了行业5G创新的恒心。 作为“新动能推动中国经济新发展”的典型案例，改变了 社会对煤矿员工传统工作环境的印象，煤矿工人可以在舒 适的地面操作中心远程采煤，实现从黑领到白领的转变。 展望未来，以5G为基础的一张基础网络，结合云计 算、AI和行业应用的综合优势，多方还将持续在无人驾驶、 AR运维、精准定位等方面持续探索，从井下的煤炭生产 逐步扩展至地面的洗煤，选煤，煤炭运输等领域，最终实 现构建5G+智能矿井的标准体系，进一步推动煤矿产业 的智能化发展。 山西华阳集团5G+智能矿山 11 中国5G垂直行业 应用案例2021 庞庞塔煤矿 5G+智能矿山 合作 单位 攻克井下防爆安全技术难点，5G网络在煤矿井下的规模部署，从根本上解决了传统网络技术难以满足井下 高危环境、恶劣环境、移动生产环境、生产现场环境多变、战线长、设备及传感器数量庞大、用人多等生产特点 需要。这个项目在能源行业做到了四个第一，第一个井下5G设备正式通过国家煤安认证的网络，第一个在井下 规模部署的网络，第一个签署了正式商用合同，也是第一个承载5G应用的网络，这份成果是所有为这个项目付 出的工作人员一起努力的结果。 李艺 联通(山西)产业互联网有限公司总经理 案例综述 山西省吕梁市庞庞塔煤矿进行的智能矿山建设项目于 2020 年 7 月启动，10 月中旬一期验收。 在组网方面，该项目构建了井下5G+万兆工业环网 于一体的高质量工业互联网络，在井下南北区建设10个 井下环网节点，部署144个基站，覆盖超100km巷道、 48个场景，完成煤矿南区和北区井下单节点5万兆、环 网总带宽40万兆级别、采用5G切片技术的具备物理通 道隔离的矿用IPRAN工业环网以及5G基站的覆盖工作， 并以柔性抗灾光缆完成总体环网铺设，实现了一张网管理。 同时，利用5G切片技术实现不同系统数据在一张网中的 稳定专网传输。井下主干网既可满足井下移动通信的需要， 同时也可提供井下工业环网所需的通信协议接口。基于已 通过防爆认证的多模基站设备实现煤矿4G、5G、NB- IoT三种网络的有效覆盖，常规通信服务区域以4G覆盖 为主，需要大带宽、低时延应用的工作面、掘进面等场所 则以5G信号覆盖，为推进智能矿山建设奠定了重要的网 络基础。 在应用方面，基于5G+高质量网络，叠加边缘计算 平台，对煤矿各系统进行智能化建设，包括 AI 智能皮带感 知、NB+ 全面感知、多媒体通信调度、高清视频采集、智 能视频分析、远程控制等多项智能化应用，实现煤矿人、 机、物、环等全生产要素的智能互联管理，形成井下通信、 物资管理、安全监测、集中控制、智能生产工具等N种场 景的应用解决方案。 庞庞塔煤矿5G+智能矿山12 中国5G垂直行业 应用案例2021 传统的煤炭生产方式下矿难等安全问题频发、人工成 本居高不下、矿工作业艰苦危险，政府和企业希望借助数 字技术的应用，推动智能矿山的建设，实现“少人化、无 人化”。 近几年，各大矿业集团均先后提出实现煤矿开采智能 化要求，随着煤矿生产智能化程度的提高，高清视频回传 系统、高密度传感器接入系统、智能机器人巡检系统、智 行业挑战 能协调控制系统等共同组成的设备群，需要通过中心控制 系统进行统一协调处理和快速反馈控制，大量的数据采集 和传输、海量的接入设备以及极低时延的控制操作，都对 网络传输的质量和能力提出了前所未有的要求，高带宽、 低延时、高可靠的无线传输网络成为了实现煤矿智能化开 采的一个重要环节和纽带。 01 打造高可靠的煤矿井下一张网 解决方案和价值 通过5G下井安装测试工作，获得上 传速率 200Mbps，时延低于 20ms，有 效覆盖半径达到300米的实测数据，基本 掌握了5G在井下覆盖规律，基于实测数 据设计智能矿山整体网络，总体建设思路 是： 1 采用阻燃和抗冲击光缆构成安全可靠 的基础网络； 2 引入 IPRAN 技术构建井下电信级万兆 环网； 3 井下实现 4G 全覆盖，提供全域的通信 和无感切换能力； 4 采用5G基站对重点应用场景进行覆 盖，实现综采工作面多数据源信息回传、 掘进面高清视频回传等应用， 从而满足智能化矿山对承载网络的全 部需求，实现“一张网”的智能化管理运 营模式。基于建设的IPRAN环网和5G 无线网络，庞庞塔煤矿针对井下生产的多 个场景进行了应用创新研究。主要围绕六 个方面： 网络是智能矿山建设的基础，当前行业内主要采用光 纤+工业以太网构建环网实现数据传输，无线覆盖大多采 用WiFi方式，部分示范矿井部署了4G。但是井下环境复 杂，以光纤为主体的工业环网存在着易损坏、难维护的问题。 4G网络不能有效地支持低时延要求的各种控制型号传输。 WiFi在面对跨AP区域数据传输时有明显的延迟。诸多问 题表明，现有的井下网络严重制约着矿山智能化的发展。 依托5G和IPRAN等新技术，构建高可靠的承载网络， 降低井下通信时延、提高传输带宽，增强对移动作业的支 持能力，及时掌握工作现场的生产动态，使危险因素变可知， 使操作过程变可控，设备防爆成为5G网络井下建设的主 要技术难点。项目主要集中精力在以下几点方面创新： 运用5G大带宽的传输 特性，增强井下视频监 控质量，将大巷、硐室、 工作面的高清工业视频 图像实时回传。 发挥5G网络低时延的 特点，为变电所、水泵房、 瓦斯抽放等场所的远程 操控，无人值守提供技 术基础。 发挥 NB-IoT 技术特点， 进行传感器的无线化改造， 使其在无电源线、无网线 环境下工作，增强对煤矿 各场景的数据采集和网络 感知能力。 基于高清视频的智能分 析，实现关键场景的违 章检测，自动识别违章 行为并预警。 基于全覆盖的5G无线信 号，实现危险区域机器 人巡检，远程的将温度、 气体、设备状态的信息 及时全面的采集回来。 基于 5G 利用 AR/VR 技 术，通过网络实现一线 人员和后台专家的远程 连线，强化远程设备检 修的能力。 1 3 5 2 4 6 庞庞塔煤矿5G+智能矿山 13 中国5G垂直行业 应用案例2021 经验总结与后续计划 本项目构建了井下5G+万兆工业环网于一体的高质量工业互联网络，实现了一张网管理。部署了煤矿边缘计算平台 及全面感知、智能控制等八大核心智能应用。 庞庞塔 5G+ 智能矿山项目一期验收后，陆续着手开展二期建设。第二阶段目标是到 2021 年底，构建整个煤矿、选煤 厂及全矿区多单元、多产业链、多系统集成的智能矿山体系，全面实现生产要素和管理信息的数字化精准实时采集、网络 化实时传输、可视化展现，采、掘、运、通、洗选等全部主要生产环节的智能决策和自动运行，实现综采工作面和掘进工 作面的区域化智能决策和自动协同运行。 03 以高性能的传输网络为核心，探索了5G环境下应用的突破点 基于云、管、边、端结构，开展全方位技术研究和应用部署，重点聚焦瓦斯监控、智能视频回传和分析、重大设备故 障预判等系统，