5G+煤矿智能化-煤矿专用5G智能工业网关设计思路
5G+煤矿智能化
2021-12-16 09:11:00
5G
煤矿智能化
一、什么是“5G+煤矿智能化”？
“ 5G+煤矿 智能化”是指建设煤矿井上井下5G网络基础系统，搭建智能化煤矿融合管控平台、企业云平台和大数据处理中心等基础设施，打造“ 云-边-端”的矿山工业互联网体系架构，重点应用场景包括井下巡检和安防、无人驾驶、智能采掘及生产控制等。
二、5G+煤矿智能化重点应用场景
1、智能采掘及生产控制
基于5G网络高速率、低时延、高可靠等特性和网络 切片技术，深入研究 5G 工业模组与煤机装备的深度融合，实现关键大型煤机装备 对5G通信的支持；开发基于煤矿 5G 网络的生产实时性控制平台，实现煤矿采掘和生产中各类信息的实时交互、远程控制，为实现无人化井下作业提供技术支撑。
2、环境监测与安全防护
基于5G 网络高速率、高可靠特性，实现井下可视化通信、实时高清视频传输、环境监测数据采集，满足环境监测与安全防护的海量高 清视频数据承载需求，提供全矿井、全流程智能安全预警。
3、井下巡检
基于5G 网络大连接、高可靠特性和边缘计算、5G 高精度定位等技术，研制支持5G 高精度定位技术的基站、终端及矿用传输等设备，实现井下人员及装备定位与信息实时交互，满足井下巡检需要。
4、露天/地下矿山无人驾驶
基于5G 网络高速率、低时延、高可靠特性和 5G 高精度定位技术，利用高级驾驶辅助系统，开展矿山无人驾驶系统建设与应用，减少现场作业人员，实现安全、减员，支撑企业降本增效。
5、虚拟交互
基于5G网络高速率、低时延特性，探索虚拟现实（VR）与增强 现实（AR）在煤矿井下的应用，实现现场实时巡检、专家远程辅助、生产培训等功能。
三、5G+煤矿智能化现状
煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的保障，当前处于煤矿智能化发展的初级阶段，是新一代信息技术与煤炭开采的有机结合，很多新的要求和问题，在传统4G、Wi-Fi条件下是难以解决的。”比如，井下越来越多的传感器使用、大量图像及视频数据采集传输等。面向垂直行业智能化应用的第五代移动通信技术为上述问题的解决提供了契机。5G具有高速率、低时延、大连接等特征，是煤矿智能化建设的重要支撑技术，其在煤炭领域的广泛应用和深度融合，将有效推动煤炭生产、加工、利用和消费模式 变革。作为“扬帆”行动计划中十五个5G应用重点领域之一，“5G+智能采矿”率先在煤矿领域取得成功应用。
四、5G+煤矿智能化白皮书（2021版）的推出
2021年，煤矿5G融合应用进展迅速，煤矿5G应用场景得到进一步拓展， 由视频传输进一步拓展至远程操控、虚拟交互等。11月发布的《5G+煤矿智能化白皮书（2021版）》，重点介绍了一年来煤矿5G技术在技术研发、实践应用、标准制定等方面取得的进展情况，阐述了煤矿5G应用现存的突出问题和下一步发展方向。
五、 煤矿专用5G智能工业网关
《5G+煤矿智能化白皮书（2021版）》指出，当前的煤矿设备主要通过 5G 智能网关接入5G网络，严重限制了5G系统低时延、大带宽、广连接性能。行业内现已开发出 煤矿专用 5G智能工业网关。为保证数据传输质量，5G智能工业网关除了应符合 煤安认证要求外，还应进行必要的 性能认证。
煤矿专用5G智能工业网关设计如下：
●采用本质安全型设计；
●采用全网通设计，支持各个运营商的5G、4G网络；
●支持的接口包括SIM卡插槽、TF卡插槽、天线接口、 LAN/WAN、RS232/RS485 等。
六、煤矿专用5G智能工业网关设计推荐
在 5G和工业互联网的大背景推动下，飞凌嵌入式先后推出的FET1012A-C、FET1043A-C、FET1046A-C、FET1028A-C四款核心板，这几款核心板都采用了Layerscape 系列的通信处理器，在网络吞吐性能方面优势明显，而且原生网口数量也比较多。
|
型号 |
||||
|
CPU |
||||
|
主频 |
1GHz |
1.5GHz |
1.6GHz |
1.8GHz |
|
架构 |
1*Cortex-A53 |
2*Cortex-A72 |
4*Cortex-A53 |
4*Cortex-A72 |
|
内存 |
512MB |
2GB |
2GB |
2GB |
|
存储 |
8GB |
8GB |
8GB |
8GB |
|
网口总数量 |
2 |
6 |
7 |
8 |
|
网口最大速率 |
2.5Gbps |
2.5Gbps |
10Gbps |
10Gbps |
|
万兆网/电口数量 |
- |
- |
1 |
2 |
|
TSN |
不支持 |
支持 |
不支持 |
不支持 |
|
PCIE |
1xPCIe2.0 |
1xPCIe3.0 |
3xPCIe2.0 |
3xPCIe3.0 |
|
UART |
2 |
4 |
6 |
6 |
|
USB3.0 |
1 |
2 |
3 |
3 |
|
eSDHC |
1 |
1 |
- |
- |
|
WIFI |
PCIe/USB3.0 |
PCIe/USB3.0 |
PCIE/USB3.0 |
PCIe/USB3.0 |
|
5G |
PCIe/USB3.0 |
PCIe/USB3.0 |
PCIE/USB3.0 |
PCIe/USB3.0 |
|
Display port |
- |
- |
- |
|
|
系统 |
Ubuntu-18.04.1 |
Ubuntu-18.04.1 |
Ubuntu-18.04.1 |
Ubuntu-18.04.1 |
|
工作温度 |
-40℃~+80℃ |
-40℃~+85℃ |
-40℃~+80℃ |
-40℃~+75℃ |
注：仅展示煤矿专用5G模组 符合参数，详细参数请联系飞凌嵌入式客服索取。
为便于功能、性能验证，飞凌提供了两款基于恩智浦Layerscape通信处理器设计的5G工业网关可供选型参考使用。
|
型号 |
||
|
产品图片 |
|
|
|
CPU 型号 |
NXPLS1012 |
|
|
内核数量 |
4核 |
单核 |
|
内核架构 |
Cortex-A72\Cortex-A53 |
Cortex-A53 |
|
主频 |
1.8GHz，1.6GHz |
1GHz |
|
内存 |
2GB DDR4 |
512MB DDR3L |
|
存储 |
16MB QSPI NorFlash，8GB eMMC |
8GB eMMC |
|
系统 |
Ubuntu-18.04.1 |
Ubuntu18.04、OpenWrt可选 |
|
工作温度 |
-40℃~+85℃ |
-40℃~+80℃ |
|
Ethernet |
8路千兆网 |
2路RJ45，10M/100M/1000Mbps自适应 EMS：ESD、EFT，Level 3 |
|
UART |
1路3线调试串口 |
|
|
RS485 |
8路RS485（4路可复用为RS232） |
5路，EMS：ESD、EFT，Level 3 |
|
USB |
1个USB主口，可用于系统烧写 |
1路，USB2.0，可连接U盘做扩展存储或更新操作系统。 |
|
WIFI |
m.2 Type 2230接口，即E KEY标准接口，默认外接INTEL 3168NGW模块； |
双频WiFi，802.11 b/g/n/ac； 可做STA或AP，且AP模式下只支持2.4GHz。 |
|
移动通讯 |
5G模块：移远RM500Q，4G模块：华为ME909s，移远EC20 |
可选配安装5G或4G模组；或不安装通讯模组 |
|
SD/SDIO |
|
1路 TFCard |
|
LED |
|
电源、运行状态、4G/5G联网状态、RS485 |
|
SATA |
1个m2 m key接口，可以接m.2接口NVME协议的PCIE硬盘 |
|
|
|
|
|
|
板载CR2032，断电走时至少保持1年 |
|
|
|
开关量输入 |
2路光耦隔离 |
|
|
开关量输出 |
2路，电磁继电器隔离 |
|
|
电源输入 |
额定电压：12V5A，具备反接保护； |
9V-36V宽压输入，反接、过流保护 |
|
多功能按键 |
1个复位按键，1个自定义按键 |
操作系统复位 |
相关产品 >
-
FCU2303嵌入式控制单元
5G智能网关|FCU2303嵌入式控制单元5G智能网关3.0是高度集成的新一代5G智能通信网关。5G智能网关高算力CPU，采用无风扇设计，提供强大的边缘计算能力的同时保证系统长时间稳定运行。5G网关支持全网通5G模组可为用户提供高带宽、低延时、大连接的服务。5G智能网关配有8个独立MAC地址的千兆以太网和8个RS485。5G智能网关广泛适用于智慧城市、智慧工厂、智慧电力、智慧水务、智慧农业、安防监控等行业。 软件采用Ubuntu18.04系统，集成丰富的第三方组件Samba、Lighttpd、虚拟化技术（Docker、LXC、QEMU）、IPSEC、OpenSSL等。提供开放的系统API，方便用户二次开发。 了解详情
-
FCU2201嵌入式控制单元
高性价比5G工业网关 |FCU2201嵌入式控制单元搭载NXP LS1012A-C网络处理器开发设计，是一款工业级的高性价比5G网关产品，采用无风扇散热设计；CPU主频1GHz，RAM 512MB，满足一般边缘计算和数据转发的能力；并支持Ubuntu18.04和OpenWRT系统，方便用户二次开发设计；5G模组采用M.2封装可插拔方式，可更换为4G模组做成本优化；以及支持5个RS485接口，其中4个可拆卸做成本优化；产品适用于智慧工厂、智慧农业、智慧城市、智慧医疗等领域，关于传感器数据采集、网络摄像头图像采集、数据的处理、存储、5G上传等应用。
了解详情
换一批
