5G通信技术及其在煤矿的应用探析

5G通信技术及其在煤矿的应用探析

秦东立

扎赉诺尔煤业有限责任公司机电装备部   内蒙古满洲里市  021410

摘要：随着时代的发展，信息化技术的不断优化和提升，煤炭行业的信息化程度也在不断提高，从最初的单语音模式到后来的多元模式传输，经历几代更迭，正朝着大数据汇总分析、技术交叉应用、自动化控制、预警智能决策的方向不断迈进。在煤炭行业近年的发展过程中，智能化建设一直是发展的重中之重。而5G技术的崛起，将为煤矿井下开采数据实时汇总传输、总控远程指导、实时监控、设备精准连接等方面提供全新的工作条件，这些改变也将进一步促成煤矿井下的信息化改造和生产设备升级。

关键词：5G通信技术；煤矿；应用

引言

随着信息技术的飞速发展，5G技术在社会生产各个领域中的运用不断拓展，本文主要分析其在煤矿行业中的具体运用。5G移动通信被运用于煤矿生产中能有效提高生产的安全性和稳定性，同时推动了煤矿工作环境和流程的改革和优化，以此来提高煤矿生产的智能化和自动化程度。

15G技术及优势

5G技术又称第五代移动通信技术。相比传统的二代、三代、四代等技术，5G系统打破了传统单一的无线接入技术，是非常重要的技术类别，主要融合了全新的无线接入技术和新兴技术。在应用5G技术中，其技术具有一定的适应性，可以应对不同场景下的性能需求，通过组合不同技术的优势，可以有效解决传统模式下单一技术的不足之处。换而言之，5G创新过程就是有效融合5G技术与网络技术架构。无线技术具有规模大、内容多的特点，主要包含了天线阵列技术、多址技术和全频谱接入技术。5G在网络技术方面，主要是利用软件定义组网和网络功能虚拟化架构的模式，该模式可以满足目前社会的需求。此外，5G移动网络通信还包含正交频分复用滤波技术、灵活的双工技术、端到端的终端技术等。5G技术应用最大的优势是提升了第五代网络通信系统的性能。相比二代、三代、四代技术，5G移动网络通信技术具有多样化的优势，例如更宽的频谱、更低的延迟、更高的可靠性，重点是具有更高的安全性以及传输速度和传输容量。

25G通信技术及其在煤矿的应用

2.1智能运输与无人驾驶

受限于以往无线通信技术滞后的影响，使得井下无人驾驶功能的实现遇到诸多难题，再加上无线通信网络的构建无法满足机器间通信传输需求，致使无人驾驶成为井下开采作业的空谈。而得益于5G技术的融合应用，可依托于精准定位、优质服务、充足带宽来实现无人驾驶。在实际运输期间，巷道3D地图数据可借助5G技术的高速率特点做到实时转换，基于对传感器安设实现数据实时共享，以确保为无人驾驶赋予强大的环境感知能力。另外，5G无线通信系统的覆盖，能够为车辆运行增设自主感知、精准定位、自动错车、安全监测、风门联动等功能，实现以无人驾驶来取代传统运输模式。另外，当前矿山井下运输系统发展呈现出智能化、集中化、自动化的态势，需做到在顶层对井下运输全过程的协调与管控，具体涉及到在人员、物料、煤流运输期间涉及的集装箱、转运装置、运料装备、调度装备、运输车辆、胶带、运输对象等方面的协调。而基于5G通信系统构建，可在作业期间进行车辆、煤流、物资、车皮、附近环境等数据信息的实时化、动态化采集，进而为车辆运输安全性、效率性的把控提供支撑。

2.2安全监测监控系统

基于安全监测系统的应用，提供了全方位的数据分析及管理支持，大大提高管理效率，降低管理成本，通过5G通信技术,快速共享多个关键井位数据。在平台的基础上进行了基本应用的更新，使系统应用具有GIS地图与CAD的不间断连接，简化了用户的传统操作工作，控制了井底不同位置的实际工况。系统具有自动生成报告的功能，借助数据和报表工具，可以轻松提供数据表格式，报表是文本或数据表，同时还具有强大的显示功能。系统监控屏可显示监控设备及道路风速、矿尘、瓦斯浓度等参数，并提供了极大的操作便捷性，以此判断采矿的安全性。基于系统的自动化功能，还具有自动报警功能。通过对数据进行实时处理，利用数据处理算法，对危险情况进行预警及分析，如语音传输、报警，具有精确的自动控制和手动控制。对于系统的自动控制包括本地控制、风能阻断控制和大数据分析，可以基于系统应用设置和数据信息控制，也可手动开启和关闭，确保了系统控制的准确性和及时性。系统使用了大量的模块，提高了系统的稳定性，有助于系统的故障排除和维修。

2.3基于5G的虚拟交互应用

随着虚拟现实技术的发展，VR在娱乐与教育、医学、建筑、军事等领域有着越来越广阔的应用场景。但因技术原因，VR仅适用于轻交互,这也导致了内容发展的局限性，在这样大环境下，VR电影仍蓬勃发展,其避开了非自然的交互方式、技术限制的短板,将其沉浸感的优势发挥的淋漓尽致;VR与教育的结合能极大地解决学习资源和空间不足的问题大大推动教育的发展,虚拟场景中师生实时互动促进主动学习;在医学和建筑等专业领域不仅可以通过VR模拟还原真实场景,还可以通过眼动交互的方式释放双手。现阶段常用的交互设计，主要是指人与物之间的交互手段、行为和方式的设计，现在人们有了无限多的选择可能性，不再只关心东西能不能用，耐不耐用，也开始在意新产品好不好用，有没有互动性，这时候交互设计才作为独立角色，真正走上时代舞台。虚拟现实交互设计也是现在应用极广的一种。

2.4智能通风

智能通风系统的基础架构由新一代5G通信系统、实时监控系统以及人员快速定位系统构成，依靠计算机操纵端大数据的收集处理与快速分析，进行煤矿生产过程的日常通风管理，并且使得各项指标处于矿井通风的安全技术范围内。此外，整套系统还能够实现人员实时监控、生产安全预警，对矿井通风的进一步设计优化及矿井通风应急处理方案的制订都有极大的帮助。在系统应用过程中，通风参数能够在线实时反映通风质量，并且有效掌握矿井内不同区域的通风状况。因此，操纵端可以根据数据分析结果及安全指标要求进行矿井通风的智能化调控。系统的核心构成部分包括两个模块，即数据收集分析中心模块和神经网络中心模块，新的工作模式淘汰了过去高级计算机式的通风网络解算概念，常规通风软件系统由过去通过“解算”引导升级为通过“任务”引导，在软件提升方面智能化水平不断提升。此外，新系统的应变能力非常强大，一旦感知到通风参数的异常变化及灾害数字特征，可以迅速对通风系统的稳定性、抗风险能力进行分析与评判，实现对矿井内风速、风量的实时监控，并进行深入跟踪分析，有效预防通风带来的潜在风险。一旦发生危险，系统能够迅速调动井下通风设备进行通风，实现应急状态下的灵活应变，极大地提高矿井生产的安全性。

2.5抗干扰要求

在煤矿开采过程中，5G通信系统如果用于用户语音和视频网络信号传输方面的功能，则需要根据矿井的要求，规范多基站移动通信系统通用规范文件，并加大检查力度，以此确定电磁的兼容性。例如：只有原机型获得并网授权后，才可以进行防爆改装，然后在根据煤矿开采要求进行兼容试验。

结语

从5G技术的发展现状出发，深度解析了煤矿智能化建设的总体架构和核心场景应用。在未来的发展过程中，高度融合人工智能、大数据分析以及物联网技术的5G技术将成为煤矿现代化建设的中坚力量。目前，根据文献报道，采煤机器人也已经进入研究阶段，5G作为最新的移动通信技术具有前所未有的优势，为智能煤矿的总体架构提供了重要的技术支撑，同时也带动相关辅助技术得到进一步提升。总览全局，5G技术为煤炭行业的优化升级及现代化、智能化井田的建设奠定了坚实的基础。

参考文献

［1］熊杰.基于5G关键技术的行业应用研究［J］.长江信息通信，2021，34(10)：206-208.

［2］宋革非.5G通信系统在煤矿安全中的应用［J］.矿业装备，2021(5)：

16-17.

［3］顾义东，孟玮.煤矿5G无线通信系统建设构想［J］.工矿自动化，2021，47(10)：1-6.