团队简介
煤炭科学技术研究院有限公司（简称煤科院）智能矿山通信技术创新团队以推动煤矿智能化通信科技进步和产业发展为核心使命，聚焦智能煤矿信息综合承载、5G融合通信、应急通信、矿井人员智能穿戴等领域，开展了关键技术攻关和系统装备研制，打造了多项行业引领示范项目，承担了“煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室感知与通信研究室”建设单位、中国通信标准化协会“5G矿山行业专网”子工作组副组长单位、工业互联网产业联盟“5G+工业互联网”特设组副主席单位的职能，是目前煤炭行业唯一的IMT−2030（6G）推进组成员单位。
团队现有研发人员16 名，是一支以青年专家为主导、人才梯队结构合理的科技团队，拥有省部级专家3 人，3 人获评孙越崎青年科技奖，1 人为中国煤炭科工集团首席科学家，4 人为煤科院科技委委员，3 人为煤科院首席专家。团队科技攻关能力突出、产品研发实力雄厚、智能化项目经验丰富，在智能矿山通信领域做出了卓越贡献，近年来承担国家级、省部级以及集团重点等20 余项科研项目，5 项科技成果鉴定为“国际领先”水平，获中国煤炭工业科学技术奖一等奖1 项、中国安全生产协会科技进步奖一等奖2 项，累计获得省部级科技奖10 项、中国煤炭科工集团科技奖2 项，获评2024 年度“全国煤矿智能化卓越团队”称号。
硬核攻坚 构建矿山通信装备研制新体系
面向构建智能矿山高速信息传输通道、建设智能矿山基础设施融合平台的迫切需求，团队深入挖掘现场应用需求，全面研究前沿矿用通信技术，积极研发先进适用技术装备，全面系统开展现场试验及工程应用，攻克了4 项煤矿智能化信息基础设施关键技术难题，并成功研发出适配煤矿井下应用的技术装备。
（1） 智能煤矿信息综合承载网关键技术
煤矿智能化建设背景下，团队针对传统承载网传输能力不足、多系统无法一网承载、多业务无法按需分流和隔离传输、多应用无法全面联动等关键技术难题，以煤矿现场骨干网实际传输需求为依据，全面梳理了示范矿井100 余项业务系统传输需求，研究构建了智能煤矿信息综合承载网基础架构，发明了智能煤矿信息综合承载网络与空口双层切片机制，突破了煤矿异构通信系统数据互通与功能联动关键技术，研制了智能煤矿信息综合承载网设备与融合通信联动平台，实现了智能煤矿多系统一网综合承载、多业务数据统一接入与融合联动应用，智能煤矿信息综合承载与通感融合系统架构如图1所示。
图1 智能煤矿信息综合承载与通感融合系统架构
项目成果已在30 余个煤矿推广应用，显著提升了煤矿智能化通信网络综合承载传输能力，支撑了智能矿山信息高速传输通道构建，为煤矿智能化信息基础设施建设做出重要贡献。
（2） 智能矿山无线通信传输与可信组网技术
矿用5G 自2020 年起开始研发应用，由于GB3836 对于煤矿井下I 类防爆环境6 W无线发射功率限制的要求，煤矿用5G采用大带宽无线频段传输功率谱密度显著下降，造成煤矿用5G无线传输能力显著受限，第1 代矿用5G 装备的无线覆盖半径仅为100~150 m。为解决煤矿用5G无线覆盖能力受限的行业共性难题，突破煤矿用5G覆盖受限导致的应用场景匮乏产生的产业化推广瓶颈，团队成功预判了技术发展趋势和无线频谱规划方向，提前布局、发明了井下5G低频段多载波大上行无线传输关键技术，采用重耕的800+900 MHz无线频段，研发了矿用5G本安型双载波基站，牵头开展了业界首例井下5G 低频大上行创新验证，安标认证无线覆盖半径600 m，国能神东煤炭集团有限责任公司（简称国能神东） 的5 个煤矿现场测试最高无线覆盖半径为800 m，构建了5G+智能主运无人巡检、5G+智能综采、5G+智能掘进等应用场景，突破了煤矿用5G研发应用中的行业共性难题，井下5G低频段多载波大上行远覆盖技术装备如图2 所示。
图2 井下5G低频段多载波大上行远覆盖技术装备
为了进一步提升智能矿山网络的信息安全防护能力，团队超前识别出智能矿山网络面临大量移动终端公网、专网跨域应用的信息安全隐患，研究并首次提出了井上−井下、专网−公网、控制−管理3 类隔离边界的全矿井数据安全管理技术体系，牵头制定并发布中国通信标准化协会团体标准T/CCSA 495—2024 《面向煤矿的数据安全管理技术要求》（业界首项），研发了煤矿井下用集成式信息安全防护设备和独立式信息安全防护设备，填补了煤矿井下信息安全防护技术与装备的空白，智能矿山安全可信组网架构如图3所示。
图3 智能矿山安全可信组网架构
智能矿山无线通信传输与安全可信组网技术装备显著优化了井下5G无线传输性能、拓展5G+智能矿山应用场景，构建安全可靠传输、安全可信防护的网络支撑能力，为煤矿智能化信息基础设施发展的智能化应用场景构建提供支撑。
（3） 矿井人员智能穿戴风险分析预警关键技术
针对煤矿井下作业人员高强度劳作状态下，健康体征精确检测需求以及工作环境风险精细化检测分析需求，突破了井下人员多参数健康精确监测关键技术、移动式轻量化终端多模块集成监测传输与数据关联分析关键技术、井下常规生产与应急工况终端设备无线接入关键技术、井下人员健康与环境综合风险融合分析及分级预警关键技术，研制了腕带式矿用本安型健康监测设备、首款煤安认证支持星闪通信技术的矿用本安型手机和支持5G的智能信息矿灯，研发了矿井人员智能穿戴系统风险监测分析预警平台，并开展了工业性试验和应用推广，显著提升了对于矿工人员健康状态与工作环境的监测管理能力，有效构建了井下人员安全健康作业的技术装备保障。
矿井人员智能穿戴风险分析预警技术装备符合《煤矿智能化建设指南（2021 年版）》对于人员单兵装备研发装配的要求，目前已在国能神东锦界煤矿、上湾煤矿、寸草塔煤矿等50 余个煤矿实现规模推广、常态化应用，矿井人员智能穿戴风险分析预警关键技术与装备如图4 所示。
图4 矿井人员智能穿戴风险分析预警关键技术与装备
（4） 矿山应急救援通信与侦测预警关键技术
针对矿山事故后灾变环境下通信链路中断、无法实时监测和掌握救援现场情况及人员健康状况、难以实施远程全面调度以及风险分析预警等关键技术难题，突破了灾变环境通信链路快速搭建、应急救援系统基站定位、基于多元数据的智能保障、生命体征实时监测、应急指挥平台搭建等多项关键技术，研制了灾变环境快速侦测装备、井下救援人员穿戴式体征监测装备、无线应急通信装备等，形成1 套具有灾变现场音视频、环境参数、生命体征等信息实时在线监测功能的矿山应急通信及智能保障系统，实现远程无线通信指挥调度、灾区现场环境侦测和井下救援人员健康体征监测与实时传输，提高矿山重特大事故应急处置与救援能力、应急救援效率。
项目成果已在国家矿山应急救援队与煤炭企业等实现落地应用，多参数报警信息矿灯、智能穿戴设备已在内蒙古、陕西、山西等省（区）煤矿相关的监控系统、智能化矿山建设中投入应用，矿山应急救援智能通信与侦测预警技术装备系统架构如图5所示。
图5 矿山应急救援智能通信与侦测预警技术装备系统架构
生态赋能 打造矿山通信成果转化新标杆
（1） 联合技术攻关方面
针对5G 技术需适配煤矿特殊场景需求但矿用5G标准不完善的问题，团队联合矿山行业、通信行业科技单位，在中国通信标准化协会发起成立“5G矿山行业专网”子工作组并承担副组长单位，牵头制定了《面向矿山行业的5G专网通信标准体系》，共牵头或参与制定煤矿5G与综合承载网的中国通信、能源行业标准11 项，积极推动两大行业深度合作、共同推进矿山通信科技进步。此外，团队积极开展矿用6G需求和技术预研工作，推动煤科院成为目前煤炭行业唯一的IMT—2030 （6G） 推进组成员单位，努力推动智能矿山通信科技进步与技术演进，中国通信标准化协会“5G矿山行业专网”子工作组成立及IMT—2030 （6G） 推进组报告如图6所示。
图6 中国通信标准化协会“5G矿山行业专网”子工作组成立及IMT-2030（6G）推进组报告
（2） 联合成果转化方面
团队以打造智能矿山信息基础设施行业引领的示范性项目为目标，立足生产实践难题，为有效推动科技创新成果转化应用、体现创新成果示范效应，通过项目前置需求调研、项目推进模板管理、项目完成成果凝练的推进路径，由技术负责人全程负责和把控相关进展，力求做到项目顺利实施、成果有效鉴定、转化持续衔接，在煤矿智能化信息基础设施领域打造了一系列具备行业影响力的示范案例，并实现转化工作可持续演进。近年来，在山西天地王坡煤业有限公司、国能神东、国能包头能源有限责任公司万利一矿完成的代表性应用示范项目形成了“智能煤矿信息综合承载网关键技术与装备”“大型煤炭集团智能矿山专网关键技术研究与实践”“千万吨矿井5G专网通信关键技术与应用”等行业协会鉴定国际领先的科技成果，其中，国能神东“大型煤炭集团智能矿山专网关键技术研究与实践”项目实现了国能神东跨越南北200 km、东西30 km的13个煤矿园区、安全、经营以及井下采、掘、机、运、通等200+系统数据汇聚与业务统一接入、按需闭环与分流传输，实现了煤矿安全监测预警能力提升和智能化减人提效，大型煤炭集团大规模智能矿山专网建设模式与创新实践如图7 所示。
图7 大型煤炭集团大规模智能矿山专网建设模式与创新实践
人才强基 锻造矿山通信人才储备新梯队
煤科院智能矿山通信技术创新团队是一支组织凝聚力强、创新意识先进、科技成果突出的团队，为智能矿山信息基础设施研发建设提供了有力支撑。
团队拥有国家能源局智能化技术专家、国家知识产权局中国专利审查技术专家、通标协标准化工作组副组长、工业互联网联盟工作组副主席等省部级/行业级专家3 人，煤科院科技委委员4 人、首席专家3 人，具备智能矿山通信技术全面规划的能力。团队以构建产学研用全面覆盖的专业团队为建设目标，从技术方向引领、产品设备研发、通信系统建设等方向全面实现科研能力提升。
团队实施自主人才培养和高端人才引进双轮驱动策略，内部培养的技术骨干拥有丰富的矿用产品研发经验和现场项目经验，近年来引进具备通信行业头部科技企业供职经历的高端人才2 名、核心技术骨干3 名，团队成员3 人获评孙越崎青年科技奖、其中1 人为引进人员获奖，有效构建了矿山通信行业前沿技术研究和引领的技术实力。
智领未来 擘画矿山通信技术演进新蓝图
面向未来智能矿山多元化、深层次应用需求，团队将继续发挥智能矿山通信领域核心攻坚力量，以通信技术为支点推动矿山智能化系统革新，持续聚焦新一代矿山通信网络技术与智能装备研发，实现核心技术自主突破，着力打造技术−场景−应用闭环的科技成果转化体系，构建全域联动应用生态，不断深化通信和能源行业深度融合，实现跨域资源协同创新。
未来，煤科院智能矿山通信技术创新团队将以实现井下全域感知泛在化、多源数据融合贯通、人机环智能协调为愿景，持续为驱动矿山智能化迈向全要素互联、全场景智控的新纪元贡献“煤科动能”。
策划：赵瑞 编辑：宫在芹
