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5G+煤礦智能化-煤礦專用5G智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)思路-飛凌嵌入式

飛凌嵌入式 ? 2021-12-17 10:49 ? 次閱讀

一、什么是“5G+煤礦智能化”?

5G+煤礦 智能化”是指建設(shè)煤礦井上井下5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)系統(tǒng),搭建智能化煤礦融合管控平臺、企業(yè)云平臺和大數(shù)據(jù)處理中心等基礎(chǔ)設(shè)施,打造“ 云-邊-端”的礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu),重點(diǎn)應(yīng)用場景包括井下巡檢和安防、無人駕駛、智能采掘及生產(chǎn)控制等。

二、5G+煤礦智能化重點(diǎn)應(yīng)用場景

1、智能采掘及生產(chǎn)控制

基于5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低時延、高可靠等特性和網(wǎng)絡(luò) 切片技術(shù),深入研究 5G 工業(yè)模組與煤機(jī)裝備的深度融合,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵大型煤機(jī)裝備 對5G通信的支持;開發(fā)基于煤礦 5G 網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)實(shí)時性控制平臺,實(shí)現(xiàn)煤礦采掘和生產(chǎn)中各類信息的實(shí)時交互、遠(yuǎn)程控制,為實(shí)現(xiàn)無人化井下作業(yè)提供技術(shù)支撐。

2、環(huán)境監(jiān)測與安全防護(hù)

基于5G 網(wǎng)絡(luò)高速率、高可靠特性,實(shí)現(xiàn)井下可視化通信、實(shí)時高清視頻傳輸、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集,滿足環(huán)境監(jiān)測與安全防護(hù)的海量高 清視頻數(shù)據(jù)承載需求,提供全礦井、全流程智能安全預(yù)警。

3、井下巡檢

基于5G 網(wǎng)絡(luò)大連接、高可靠特性和邊緣計(jì)算、5G 高精度定位等技術(shù),研制支持5G 高精度定位技術(shù)的基站、終端及礦用傳輸?shù)仍O(shè)備,實(shí)現(xiàn)井下人員及裝備定位與信息實(shí)時交互,滿足井下巡檢需要。

4、露天/地下礦山無人駕駛

基于5G 網(wǎng)絡(luò)高速率、低時延、高可靠特性和 5G 高精度定位技術(shù),利用高級駕駛輔助系統(tǒng),開展礦山無人駕駛系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用,減少現(xiàn)場作業(yè)人員,實(shí)現(xiàn)安全、減員,支撐企業(yè)降本增效。

5、虛擬交互

基于5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低時延特性,探索虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)與增強(qiáng) 現(xiàn)實(shí)(AR)在煤礦井下的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時巡檢、專家遠(yuǎn)程輔助、生產(chǎn)培訓(xùn)等功能。

三、5G+煤礦智能化現(xiàn)狀

煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的保障,當(dāng)前處于煤礦智能化發(fā)展的初級階段,是新一代信息技術(shù)與煤炭開采的有機(jī)結(jié)合,很多新的要求和問題,在傳統(tǒng)4GWi-Fi條件下是難以解決的。”比如,井下越來越多的傳感器使用、大量圖像及視頻數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)取C嫦虼怪毙袠I(yè)智能化應(yīng)用的第五代移動通信技術(shù)為上述問題的解決提供了契機(jī)。5G具有高速率、低時延、大連接等特征,是煤礦智能化建設(shè)的重要支撐技術(shù),其在煤炭領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和深度融合,將有效推動煤炭生產(chǎn)、加工、利用和消費(fèi)模式 變革。作為“揚(yáng)帆”行動計(jì)劃中十五個5G應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域之一,“5G+智能采礦”率先在煤礦領(lǐng)域取得成功應(yīng)用。

四、5G+煤礦智能化白皮書(2021版)的推出

2021年,煤礦5G融合應(yīng)用進(jìn)展迅速,煤礦5G應(yīng)用場景得到進(jìn)一步拓展, 由視頻傳輸進(jìn)一步拓展至遠(yuǎn)程操控、虛擬交互等。11月發(fā)布的《5G+煤礦智能化白皮書(2021版)》,重點(diǎn)介紹了一年來煤礦5G技術(shù)在技術(shù)研發(fā)、實(shí)踐應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面取得的進(jìn)展情況,闡述了煤礦5G應(yīng)用現(xiàn)存的突出問題和下一步發(fā)展方向。

5G+煤礦智能化白皮書(2021版)

五、 煤礦專用5G智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)

《5G+煤礦智能化白皮書(2021版)》指出,當(dāng)前的煤礦設(shè)備主要通過 5G 智能網(wǎng)關(guān)接入5G網(wǎng)絡(luò),嚴(yán)重限制了5G系統(tǒng)低時延、大帶寬、廣連接性能。行業(yè)內(nèi)現(xiàn)已開發(fā)出 煤礦專用 5G智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)。為保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量,5G智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)除了應(yīng)符合 煤安認(rèn)證要求外,還應(yīng)進(jìn)行必要的 性能認(rèn)證

煤礦專用5G智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)如下:

●采用本質(zhì)安全型設(shè)計(jì);

●采用全網(wǎng)通設(shè)計(jì),支持各個運(yùn)營商的5G、4G網(wǎng)絡(luò);

●支持的接口包括SIM卡插槽、TF卡插槽、天線接口、 LAN/WAN、RS232/RS485 等。

煤礦專用5G智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)圖

六、煤礦專用5G智能工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)推薦

5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大背景推動下,飛凌嵌入式先后推出的FET1012A-C、FET1043A-C、FET1046A-C、FET1028A-C四款核心板,這幾款核心板都采用了Layerscape 系列的通信處理器,在網(wǎng)絡(luò)吞吐性能方面優(yōu)勢明顯,而且原生網(wǎng)口數(shù)量也比較多。

Layerscape 系列核心板

型號

FET1012A-C

FET1028A-C

FET1043A-C

FET1046A-C

CPU

LS1012A

LS1028A

LS1043A

LS1046A

主頻

1GHz

1.5GHz

1.6GHz

1.8GHz

架構(gòu)

1*Cortex-A53

2*Cortex-A72

4*Cortex-A53

4*Cortex-A72

內(nèi)存

512MB

2GB

2GB

2GB

存儲

8GB

8GB

8GB

8GB

網(wǎng)口總數(shù)量

2

6

7

8

網(wǎng)口最大速率

2.5Gbps

2.5Gbps

10Gbps

10Gbps

萬兆網(wǎng)/電口數(shù)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

-

4K

-

-

系統(tǒng)

Ubuntu-18.04.1

Ubuntu-18.04.1

Ubuntu-18.04.1

Ubuntu-18.04.1

工作溫度

-40℃~+80℃

-40℃~+85℃

-40℃~+80℃

-40℃~+75℃

注:僅展示煤礦專用5G模組 符合參數(shù),詳細(xì)參數(shù)請聯(lián)系飛凌嵌入式客服索取。

為便于功能、性能驗(yàn)證,飛凌提供了兩款基于恩智浦Layerscape通信處理器設(shè)計(jì)的5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)可供選型參考使用。

型號

FCU2303嵌入式控制單元

FCU2201嵌入式控制單元

產(chǎn)品圖片

工業(yè)5G智能網(wǎng)關(guān) 高性價比5G網(wǎng)關(guān)

CPU 型號

NXPLS1046A

NXPLS1012

內(nèi)核數(shù)量

4核

單核

內(nèi)核架構(gòu)

Cortex-A72\Cortex-A53

Cortex-A53

主頻

1.8GHz,1.6GHz

1GHz

內(nèi)存

2GB DDR4

512MB DDR3L

存儲

16MB QSPI NorFlash,8GB eMMC

8GB eMMC

系統(tǒng)

Ubuntu-18.04.1

Ubuntu18.04、OpenWrt可選

工作溫度

-40℃~+85℃

-40℃~+80℃

Ethernet

8路千兆網(wǎng)

2路RJ45,10M/100M/1000Mbps自適應(yīng) EMS:ESD、EFT,Level 3

UART

1路3線調(diào)試串口

RS485

8路RS485(4路可復(fù)用為RS232)

5路,EMS:ESD、EFT,Level 3

USB

1個USB主口,可用于系統(tǒng)燒寫

1路,USB2.0,可連接U盤做擴(kuò)展存儲或更新操作系統(tǒng)

WIFI

m.2 Type 2230接口,即E KEY標(biāo)準(zhǔn)接口,默認(rèn)外接INTEL 3168NGW模塊;

雙頻WiFi,802.11 b/g/n/ac; 可做STA或AP,且AP模式下只支持2.4GHz。

移動通訊

5G模塊:移遠(yuǎn)RM500Q,4G模塊:華為ME909s,移遠(yuǎn)EC20

可選配安裝5G或4G模組;或不安裝通訊模組

SD/SDIO

1路 TFCard

LED

電源、運(yùn)行狀態(tài)、4G/5G聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、RS485

SATA

1個m2 m key接口,可以接m.2接口NVME協(xié)議的PCIE硬盤

RTC

板載CR2032,斷電走時至少保持1年

開關(guān)量輸入

2路光耦隔離

開關(guān)量輸出

2路,電磁繼電器隔離

電源輸入

額定電壓:12V5A,具備反接保護(hù);

9V-36V寬壓輸入,反接、過流保護(hù)

多功能按鍵

1個復(fù)位按鍵,1個自定義按鍵

操作系統(tǒng)復(fù)位

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