4G無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用研究

常亮

國家能源集團(tuán)神東錦界煤礦 陜西 榆林 719319

4G無線通信技術(shù)作為通信技術(shù)應(yīng)用的重要方面，在改善煤礦井下作業(yè)中的通信條件方面具有明顯的優(yōu)勢和功能。在當(dāng)前全面提升煤礦生產(chǎn)調(diào)度效率的情況下，如何更好地應(yīng)用4G無線通信技術(shù)，是需要重點(diǎn)思考與探索的內(nèi)容，而關(guān)于4G無線通信技術(shù)在煤礦井下應(yīng)用的研究更多地是立足于無線通信技術(shù)的技術(shù)性能來進(jìn)行科學(xué)的嘗試。

1 4G無線通信技術(shù)在煤礦井下應(yīng)用概述

4G無線通信技術(shù)在煤礦井下作業(yè)中的應(yīng)用主要是借助無線通信技術(shù)構(gòu)建無線通信系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)煤礦井下的信息采集、傳輸、決策和反映功能。就總體來看，無線通信系統(tǒng)是4G無線通信技術(shù)在煤礦井下作業(yè)中應(yīng)用的核心和關(guān)鍵，而該系統(tǒng)主要包括地面調(diào)度系統(tǒng)、無線接入網(wǎng)設(shè)備和礦用終端，其中地面調(diào)度系統(tǒng)多應(yīng)用KT319-e0MC網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與核心網(wǎng)，無線接入網(wǎng)設(shè)備包括礦用隔爆兼本安型基站、信息傳輸接口，礦用終端包括無線攝像儀、礦用本安型手機(jī)[1]。

就煤礦井下作業(yè)而言，4G無線通信系統(tǒng)的主要功能有語言視頻通信功能、視頻監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)傳輸功能、自動(dòng)升級(jí)功能（具體見表1）等。

表1 4G無線通信系統(tǒng)的主要功能

2 4G無線通信技術(shù)在錦界煤礦井下作業(yè)中的具體應(yīng)用

錦界煤礦位于榆神礦區(qū)東北部，地處陜西省榆林市神木縣錦界鎮(zhèn)境內(nèi)。井田東西寬12km，南北長12.5km，面積141.8km2，探明地質(zhì)儲(chǔ)量20.72億噸，可采儲(chǔ)量13.9億噸；截止2019年底保有資源儲(chǔ)量剩余19.59億噸，可采儲(chǔ)量12.9億噸。礦井核定能力1800萬噸/年，剩余服務(wù)年限52年。錦界煤礦回采采用長壁綜合機(jī)械化開采技術(shù)，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)井下全面4G通信。

2.1 動(dòng)態(tài)監(jiān)測井下環(huán)境

通過4G無線通信系統(tǒng)，井下人員可以通過手持終端設(shè)備拍攝井下作業(yè)環(huán)境，并將其傳輸?shù)椒?wù)器中，供地面指揮中心實(shí)施監(jiān)控井下環(huán)境。同時(shí)，當(dāng)井下作業(yè)過程中遇到難以及時(shí)解決的問題時(shí)，作業(yè)人員可以通過拍攝、傳輸問題照片的方式將問題反饋給地面管理人員甚至技術(shù)廠家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)解決，極大地提高了井下作業(yè)問題的解決效率。

2.2 移動(dòng)信息采集與傳輸

與傳統(tǒng)有線視頻接入方式不同，基于4G無線通信技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建的無線通信系統(tǒng)將線路對(duì)信息采集與傳輸?shù)南拗平档搅俗畹统潭?。在無線通信系統(tǒng)的支持下，井下人員不需要為了采集、傳輸某些信息而對(duì)繁雜的線路進(jìn)行梳理和拆裝，而是直接通過移動(dòng)采集與傳輸終端實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的信息采集與傳輸，從而提高了井下信息采集與傳輸?shù)男逝c效果。同時(shí)，4G無線通信系統(tǒng)具有的較強(qiáng)的通信功能，可以為井下人員在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下將相關(guān)的求救信息發(fā)送出去，提高安全救援的效率和效果[2]。

2.3 安全保障

4G無線通信技術(shù)在煤礦井下安全保障方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)為無線通信技術(shù)的AR技術(shù)。通過AR技術(shù)，井下作業(yè)裝備可以智能化地測算出當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的具體，從而減少井下作業(yè)量。同時(shí)，當(dāng)井下發(fā)生突發(fā)安全事件時(shí)，作業(yè)人員可以利用網(wǎng)絡(luò)終端中的導(dǎo)航軟件中的引導(dǎo)功能，確定最佳的逃生或避險(xiǎn)路段，并將自己所在的位置信息反饋給地面系統(tǒng)，從而解決逃生難、救援定位難的問題。

3 4G無線通信技術(shù)在錦界煤礦井下應(yīng)用中面臨的困難

雖然4G無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用方向和功能比較明顯，但就目前的具體應(yīng)用情況以及應(yīng)用的相關(guān)條件要求來看，4G無線通信技術(shù)的應(yīng)用仍然面臨包括以下幾方面在內(nèi)的困難。

3.1 無線通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

雖然4G無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用在理論上可以實(shí)現(xiàn)，但由于當(dāng)前我國在無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面的不統(tǒng)一，導(dǎo)致不同通信系統(tǒng)之間的信息交互存在兼容性的問題，這直接影響了煤礦井下的具體應(yīng)用。

3.2 技術(shù)要求高

4G無線通信技術(shù)的應(yīng)用是建立在完善的技術(shù)條件和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備配備基礎(chǔ)上。在實(shí)際的煤礦井下作業(yè)和管理中，考慮到成本問題，煤礦主體缺乏主動(dòng)采購設(shè)備、鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施ID積極性和主動(dòng)性，導(dǎo)致4G無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用面臨較大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，煤礦內(nèi)部缺乏專業(yè)的技術(shù)人員，導(dǎo)致4G無線通信技術(shù)的應(yīng)用面臨較大的技術(shù)運(yùn)維與檢修難題，難以保證技術(shù)的科學(xué)、有效、持續(xù)應(yīng)用[3]。

4 結(jié)束語

4G無線通信技術(shù)為煤礦井下作業(yè)方式和環(huán)境的優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)條件支撐。通過對(duì)錦界煤礦井下應(yīng)用的研究發(fā)現(xiàn)，基于4G無線通信技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的4G無線通信系統(tǒng)擁有的語言視頻通信、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、自動(dòng)升級(jí)等功能，為4G無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的優(yōu)勢。對(duì)于4G無線通信技術(shù)具體應(yīng)用中面臨的技術(shù)和成本問題，要通過接下來的技術(shù)創(chuàng)新與成本控制措施加以優(yōu)化和破解。