导读：网络建设是煤炭行业实现智能化的基础设施，山西寿阳段王煤业集团有限公司段王煤矿采用F5G技术，以高效投资，低运营投入，快速将千兆环网升级为万兆光环网，打造出高可靠、高安全的绿色网络，为矿山的智能化转型奠定了坚实的基础。
山西是中华文明发祥地之一，历史悠久，人文荟萃，拥有丰厚的历史文化遗产。与此同时，山西也是我国矿产资源最为丰富的产地之一。已发现的矿种达120种，其中，查明资源储量的有70种，保有资源储量居全国前十位的有36种。段王煤矿位于山西省晋中市寿阳县内，于1956年建矿，改革开放以后，随着生产力的不断提高，生产技术不断改进，企业规模也不断扩大。
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当前，全球矿山智能化进入全面加速的新阶段，对于矿山企业而言，通过将全新的通信与信息技术和矿业生产业务流深度融合，离不开坚实的信息基础设施作为支撑。段王煤矿现有核心交换机为千兆核心交换机，无法满足日益增长的业务需求，接入交换机数量较少，无法实现整个厂区的网络接入，同时缺少相关的安全防护，网络健壮度底，抗风险能力底，因此亟待升级改造。建设一张统一规划、信息共享、维护方便、可靠性高的信息化网络迫在眉睫。可有效解决煤矿长期存在的安全生产信息无法全方位监测、传递时效性和准确性不高等问题。
2022年，华为公司提出的煤矿井下F5G工业光网技术方案，以无源设备替代传统汇聚交换机，以本安设备，替代传统的隔爆型防爆设备，大幅提高了煤矿网络的可靠性，可用性以及可维护性。段王煤矿联合华为，在整个矿区打造了F5G全光工业网络，在实现煤炭自动化，信息化，智能化生产，推进井下少人化、无人化、智能化的方向上，进入了快车道。
打造一张井下、井上一张网，
为煤矿智能化应用提供关键保障
为了达成为企业的智能化建设铺路的目标，建设之初，矿区领导就对当前业务需求做了充分的调研和清晰的判断：一是需要建设一张大带宽、低时延、高可靠、高安全的煤矿井下生产网络，助力矿山发展的无人少人，提质增效目标。同时，也需要满足井上办公网络日益增长带宽需求，将整体网络由千兆升级达到万兆，以及实现千兆到桌面的建设目标。
井下业务需求：
井下生产过程复杂，辅助系统多，数据实时性要求高，为能实时、快速传送各主要生产环节、安全管理重点部位的现场情况和关键生产设备的运行工况数据，井下部署了防越级系统、无人值守系统、智能掘进综采系统、瓦斯监测系统、人员定位系统、应急广播及瓦斯抽风系统、智能皮带控制系统、视频监视系统等。将井下各系统数据、图像、声音实时传送到矿井调度室及区队值班室，使调度员和生产指挥人员直观、准确地掌握各主要生产环节的实际情况，便于调度指挥；各系统能对所监控区域的图像、声音信息进行存储，对重要数据进行记录，为处理事故提供真实依据，更有效地指挥生产、处理和解决生产中出现的各种问题和事故；同时，无人值守系统，智能远程操控系统也是实现减员增效的关键环节。
井上业务需求：
随着井上生产智控，OA办公、IP电话，视频监控等业务的快速发展，现有网络无法满足对带宽，安全防护等相关方面的需求，需要对整个厂区网络进行改造设计。新方案一方面要具备低时延、大带宽的特点，支持未来企业智能化建设。另一方面，要对现有网络设备进行充分利旧，优化网络结构实现万兆主干、千兆到桌面的有线网络，并实现网络的高可靠性，保障生产业务和办公业务的稳定运行。
强强联手，
筑牢煤矿智能化基础设施底座
煤炭行业的数字化特征可以概括为全连接、全感知、全智能。新型传感器和摄像头等设备的应用，使煤矿实现了对环境、设备和人员状态的实时感知。2021年5月，华为公司发布了F5G全光工业网解决方案。在中国矿业大学（北京）教授杨军看来，F5G支撑第五代N00采煤工艺，打通了煤矿数据系统间互通的桥梁，提供全感知、全连接、全智能的体验，铸就智慧新矿山，从根本上建设本质安全型矿井。
在段王矿引入F5G方案可以在多个方面提升煤矿智能化体验：
1.高安全保证
首先，提供了电气安全。F5G方案将主巷道内的汇聚交换机加防爆箱替换成了无源分光器。而接入交换机加防爆箱，被替换成了本质安全的ORE和一个本质安全箱，这样就实现了井下全本安部署。
其次，传统的光纤方案，需要井下熔纤，井下煤尘等因素导致了工程耗时较多，同时带来了光损耗大。而华为的预连接方案，施工简单安全，不需要专业的施工人员，只要简单的插拔就可以将光纤连接起来。
2.确定性低时延保证
华为F5G解决方案实现了端到端的硬管道。不同业务，通过TDM，D-NET网络切片等技术可以在一张网上实现物理隔离。同时， F5G工业光网端到端0.5 ms确定性时延，满足井下控制、监控等业务低时延要求。全光网络采用二层数据承载技术，需要利用VLAN技术来对不同业务划分不同的VLAN，这样可以做到不同业务相互隔离，互不影响。不同的业务选用不同的优先级，保证重要业务高优先级。重要低时延业务使用网络切片技术固定带宽类型，保证带宽和时延不受网络拥塞影响。
3.高可靠保证：
华为F5G工业光环网做到了部件级可靠性要求设备重要部件：主控板、电源、上联口支持1+1冗余备份。另外，PON网络采用Type C双归属保护，可以抵抗多次链路中断。保证PON网络任何一个环节出问题，都可以30ms切换到备用，对外体现业务不中断。再者，GPON链路支持AES-128加密，可以保证传输报文的高安全性。
4.大带宽保证：
F5G工业光环网OLT单PON口支持上下行10Gbps带宽，OLT上行支持40Gbps带宽，矿用隔爆兼本安型通信接口上行支持10Gbps带宽，满足井下视频监控等带宽需求。OLT和矿用隔爆兼本安型通信接口提供多种带宽配置手段，保证各种业务或者各个ONU带宽的灵活配置。
5.易装，易维性保证
无源的预连接光纤，可以避免在井下熔纤，无需专业的施工资质，只需要做简单的插拔，即可完成光纤的联接，同时，可以多人并行施工，大幅提高施工效率。在井下，随着作业面的不断变化，极简的施工，极易拓展的网络架构提供了完美的匹配方案。
另外，在传统方案中，如果光纤出现了故障，需要人工来定位。而华为F5G工业光环网方案，可以在eSight网管上自动定位光纤中断位置。结合GIS 地图，就可快速发现断纤位置，从而快速排除问题。
在矿区领导看来，F5G方案提供全光纤业务承载网络，具备安全可靠、极简部署、可视运维、灵活扩展、边缘智能等特点，可助力矿区安全生产，安全监控、远程生产以及办公生活等多种业务承载，完全契合自身的需求。
1. 安全：减少40%的有源节点，井下100%全本安防爆箱。
F5G网络链路是纯无源的，这将节省40%的有源节点。同时，这些设备都是本质安全的，即始在故障的情况下，也不会产生任何电火花，引起爆炸，这样在井下， F5G的方案就实现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，减少90%以上人工巡检时间。
由于实现了本安，F5G设备也不需要厚重的隔爆型防爆箱，100kg降到10几kg，原来需要4个壮汉才能安装的设备，现在一个人单手就可以提走，安装简单方便，且成本又低。还有，光纤预联接的使用，使得原来只能熔纤的方式，升级为只需要简单的插拔即可完成光纤的联接，整体施工效率提升10倍以上。
另外，F5G可以实现远程管理和自动断纤检测。由于井下环境复杂，原来至少需要2个小时的人工排障时间，1分钟内的自动排障。F5G把井下网络点亮了，客户坐在井上屏幕就可以看到井下整个网络的情况，减少了90%以上的人工巡检时间，大大提升了运维效率。
3. 可靠：端到端双链路保护。
F5G工业光环网，实现了端到端双链路保护，并且可以30ms极速倒换；同时工业设计ORE，防爆认证，70℃高温，6kV防雷等特性，为井下生产安全可靠保驾护航。
“能让工人穿西装，打领带”是华为矿山军团对于推进煤矿智能化目标的形象描述。智能化全面推进，意味着生产和运维效率的巨大提升。如今段王矿的工友们，工作之余，常喜欢到矿周边散散步，溜溜弯，领略现代化矿井的盛景。
携手华为，段王煤矿也正在以崭新的面貌，走在全国矿山智能化创新的前列。
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