5G技術(shù)在智慧煤礦自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

郝長征 徐滿 吳兆陽

摘要：在信息化背景中，5G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，由于存在較多的優(yōu)勢，在礦業(yè)中使用有助于提升煤礦的智能化程度，而且可以應(yīng)對傳統(tǒng)煤礦開采感知難度高、數(shù)據(jù)傳輸可靠性較差的情況，而且有助于設(shè)置完善的煤礦開采體系?；ヂ?lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，各種新興技術(shù)在煤礦行業(yè)的不斷應(yīng)用，有效提升了煤礦生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，也在一定程度上提升了安全性，但煤礦生產(chǎn)的諸多環(huán)節(jié)仍舊依賴人工操作，安全隱患問題仍舊不容忽視。然而，因?yàn)?G技術(shù)、WiFi技術(shù)本身的傳輸效率，諸多新興技術(shù)、設(shè)備的應(yīng)用受到限制。5G時(shí)代的全面到來，廣連接、低延時(shí)的優(yōu)勢，能夠?yàn)槊旱V開采感知難度大、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性差、遠(yuǎn)程控制延遲高等提供了有效的支持，基于5G技術(shù)推動智能煤礦建設(shè)就成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);智慧煤礦;自動化系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類號： TP273：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1、5G技術(shù)及優(yōu)勢

5G技術(shù)，也就是第5代移動通信系統(tǒng)技術(shù)。與以往的第2代、第3代、第4代等單一的無線接入技術(shù)相比，5G技術(shù)有著特殊優(yōu)勢，是全新的無線接入技術(shù)高度融合的重要技術(shù)類別，也是現(xiàn)階段最新的通信技術(shù)類型，在全世界范圍內(nèi)受到了社會各界人士的廣泛關(guān)注。在5G技術(shù)的應(yīng)用過程中，5G技術(shù)能夠應(yīng)對多樣化場景下極端的、各式各樣的差異化性能需求，用各式各樣的技術(shù)糅合解決傳統(tǒng)模式下某單一技術(shù)為基礎(chǔ)的所有場景解決方案存在的不足。也就是說，5G技術(shù)創(chuàng)新來源于5G技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)兩方面的高效融合，在無線技術(shù)領(lǐng)域，大規(guī)模的天線陣列技術(shù)、多址技術(shù)、全頻譜接入技術(shù)等成為5G關(guān)鍵技術(shù)的重要內(nèi)容，而在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化架構(gòu)的模式，已然受到5G技術(shù)創(chuàng)新升級研究人員的關(guān)注與重視。此外，基于5G移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的濾波正交頻分復(fù)用技術(shù)甚至靈活雙工技術(shù)、終端直通技術(shù)等也成為5G技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容。5G技術(shù)的應(yīng)用使得第5代網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的性能得到大幅度優(yōu)化和提升。

2、5G技術(shù)在智慧煤礦自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的井下安全巡檢和防護(hù)工作

井下安全防護(hù)工作直接影響著工作人員的生命安全和煤礦工作區(qū)的財(cái)產(chǎn)安全，為了保障煤礦行業(yè)保持良好的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，就需要正確進(jìn)行井下安全巡檢防護(hù)工作。使用5G技術(shù)能夠在井下實(shí)現(xiàn)精確的實(shí)時(shí)定位，借助高速數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)的情況，而且會選擇借助端對端物聯(lián)來增強(qiáng)巡檢效果，進(jìn)行全面的防護(hù)。例如選擇使用5G網(wǎng)絡(luò)來準(zhǔn)確地定位井下的工作人員和設(shè)施設(shè)備，之后把各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)傳遞給有關(guān)的部門和工作人員。該系統(tǒng)具備主動推送功能，能夠針對移動終端設(shè)備開展自動識別操作，按照相關(guān)的需求來把信息數(shù)據(jù)傳遞給相關(guān)的部門，保障井下安全巡檢防護(hù)工作能夠更加順利地進(jìn)行。能夠看出，在井下安全巡檢防護(hù)時(shí)期，借助5G技術(shù)可以提升整體工作的安全性和可靠性，而且能夠帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)遠(yuǎn)程控制

在開展井下工作的時(shí)候，經(jīng)營人員可以掌握的大多數(shù)信息主要來自數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)，相關(guān)的指令層層傳遞給有關(guān)的部門。對于5G技術(shù)的使用，能夠幫助各部門獲取更加準(zhǔn)確的信息，保障信息傳遞的實(shí)時(shí)性，而且可以增強(qiáng)對于各個(gè)部門工作的監(jiān)督和管理，掌握井下生產(chǎn)的實(shí)際情況，及時(shí)地找出存在的各項(xiàng)問題，選擇合理的措施進(jìn)行應(yīng)對，保障井下工作安全，進(jìn)而促進(jìn)煤礦行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

2.3、5G技術(shù)為基礎(chǔ)的精確定位和應(yīng)用服務(wù)

煤礦行業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)營的時(shí)候，井下定位操作就是以藍(lán)牙和超寬帶等無線傳輸技術(shù)來進(jìn)行各項(xiàng)工作。這部分無線傳輸技術(shù)切換時(shí)間比較長，覆蓋的范圍有限，寬度不高，在運(yùn)行的時(shí)候難以避免產(chǎn)生這些問題。因此在生產(chǎn)經(jīng)營的時(shí)候，容易影響到定位的準(zhǔn)確性，工作人員無法做出正確的判斷和合理的決策。由于這些工作需要設(shè)置有關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，定位信息的實(shí)時(shí)性難以得到保障。5G技術(shù)的主要優(yōu)勢就是延時(shí)低，以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的井下定位工作，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位，獲取精確度更高的信息，可以幫助工作人員做出合理的判斷和決策，進(jìn)而促進(jìn)煤炭行業(yè)的發(fā)展。在這個(gè)時(shí)期，相關(guān)的服務(wù)系統(tǒng)也需要重視對于5G技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效的管理，增強(qiáng)對于井下車輛的管理，提升開采推進(jìn)的準(zhǔn)確性。如此以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的精確定位和應(yīng)用服務(wù)不僅能夠保障煤炭行業(yè)的高效運(yùn)行，而且可以顯著減少整體的生產(chǎn)成本。

2.4以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的井下遠(yuǎn)程維護(hù)操作

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在井下遠(yuǎn)程監(jiān)控和運(yùn)營維護(hù)時(shí)期，無線技術(shù)得到了廣泛的使用。在未來發(fā)展過程中，煤礦井下裝備設(shè)備將更加完善，整體的智能化程度也會顯著提升。其中傳統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)工作，相關(guān)的工作人員難以獨(dú)立完成井下維修工作，為了保障運(yùn)營維護(hù)工作的順利進(jìn)行，需要聘請專家來負(fù)責(zé)，經(jīng)過專家的遠(yuǎn)程協(xié)助，幫助工作人員來實(shí)時(shí)的操作，共同完成工作任務(wù)。5G技術(shù)有著較多的優(yōu)勢，可以把井下現(xiàn)場的音頻信息及時(shí)地傳遞給遠(yuǎn)端的專家，給遠(yuǎn)端的專家提供更加清楚的信息。不僅如此，也能夠把有關(guān)的虛擬模型圖像傳遞到現(xiàn)場設(shè)備中開展虛擬操作，借助虛擬交互遠(yuǎn)程專家和現(xiàn)場工作人員實(shí)現(xiàn)同步的操作。在特殊的情況下，能夠選擇借助智能的機(jī)器人幫助工作人員在井下開展運(yùn)營維護(hù)工作。

2.5煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警分析應(yīng)用

煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警分析應(yīng)用是一種及自動化信息集成與業(yè)務(wù)管理信息于一體的綜合性系統(tǒng)與綜合自動化系統(tǒng)和礦機(jī)綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，共同構(gòu)成了煤礦信息化的核心框架，具有重要價(jià)值。必須采用這種方式才能夠增加安全性，建立一定的安全考核體系，也有利于自動化與管理信息聯(lián)動的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的預(yù)警功能效果。

結(jié)束語

現(xiàn)階段煤礦業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增快，從傳統(tǒng)的人工開采發(fā)展成了智能化的煤礦開采，煤礦行業(yè)的科學(xué)水平也在不斷提升，在煤礦行業(yè)發(fā)展時(shí)期，要想更好地應(yīng)對各項(xiàng)機(jī)遇和挑戰(zhàn)，就需要合理地使用5G技術(shù)。通過5G技術(shù)的使用，增強(qiáng)煤礦生產(chǎn)經(jīng)營能力和安全監(jiān)管能力，提升煤礦行業(yè)的生產(chǎn)效率，保障煤礦安全的安全發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王國亮.煤礦自動化智能化開采體系研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41（09）：97-98.