5G通信技術(shù)及其在煤礦的應(yīng)用研究

楊楊

摘要：煤炭行業(yè)的工作環(huán)境非常特殊，為了保證工人的安全，減少安全事故，我國煤礦已經(jīng)開始實施安全生產(chǎn)引進(jìn)自動化技術(shù)，提高開采效率，減少人員參與，保證特殊穩(wěn)定的生產(chǎn)能力環(huán)境。近年來，Wi-Fi，4G通信技術(shù)已成為我國煤礦無線通信系統(tǒng)中的首選。伴隨著煤礦智能化建設(shè)的發(fā)展，煤礦無線通信系統(tǒng)的性能目前還不能滿足煤礦智? 能化發(fā)展的需求。與上一代移動通信技術(shù)相比，本文介紹了第五代移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)勢性能。煤礦5G系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)配置。根據(jù)5G通信技術(shù)的特點和煤礦智能化發(fā)展的要求，介紹了5G通信技術(shù)在煤礦井下無人智能運輸，定位服務(wù)，遙控設(shè)備等方面的應(yīng)用。遠(yuǎn)程故障診斷，大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，煤礦拖控機，煤礦安全監(jiān)測信息采集;指出該技術(shù)在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用需要不斷挖掘和完善。煤礦行業(yè)根據(jù)現(xiàn)狀和自身需要，對部署成本的估算，建設(shè)5G煤礦的通信網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù);煤礦;智能化;自動化;低時延;高帶寬;安全監(jiān)測監(jiān)控;排水系統(tǒng);通風(fēng)系統(tǒng)

1 5G通信技術(shù)在排水自動化控制中的應(yīng)用

1.1礦井監(jiān)控系統(tǒng)在實際操作中的作用

礦井監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)礦井排水自動化的基礎(chǔ)。排水系統(tǒng)可以實時接收相應(yīng)的水位信號，實時監(jiān)測排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，為管理者根據(jù)當(dāng)前的水位和運行方案進(jìn)行決策提供依據(jù)。隨著移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，開始支持傳輸信號實時監(jiān)控功能。但由于帶寬和網(wǎng)絡(luò)速度的限制，當(dāng)時能夠支持監(jiān)控的圖像質(zhì)量有限。有了高清通訊技術(shù)監(jiān)控設(shè)備，可在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)24小時不間斷高清晰度數(shù)據(jù)傳輸，使控制中心能從不同地區(qū)的現(xiàn)狀及時掌握，通過清晰的圖像質(zhì)量判斷圖像特征，為正確判斷奠定了良好的基礎(chǔ)，使監(jiān)理人員真正發(fā)揮遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的作用。各工作由計算機輔助設(shè)備軟件控制，大量傳感器布置，實時監(jiān)測井下設(shè)備運行環(huán)境，監(jiān)測對象狀態(tài)。通過移動傳輸網(wǎng)絡(luò)及時發(fā)送到控制中心的信息，保證控制中心收集到的信息能夠在極短的時間內(nèi)不斷更新。確?？刂浦行娜藛T及時獲取地下排水系統(tǒng)參數(shù)的所有相關(guān)信息。確保排水系統(tǒng)既能完成規(guī)定的任務(wù)，又能控制完成任務(wù)過程中的能耗。從而防止系統(tǒng)在高負(fù)荷下長時間運行，導(dǎo)致內(nèi)部器件的過度磨損和老化，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2礦井監(jiān)控系統(tǒng)的操作模式

礦井井下排水十分重要，一般處于全自動狀態(tài)控制。在這種情況下，控制來自操作系統(tǒng)的信息傳輸和程序的運行。信息系統(tǒng)高速運行，根據(jù)程序給出工作指令，與員工的運作模式相比，終端的操作是由計算機完成的控制點，整個過程非常有效，不僅可以大大減少人為失誤造成的事故，而且可以提高工作效率，減輕工作人員的勞動強度，改善工作環(huán)境，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交換，及時反饋。另一種工作方式是半自動模式。雖然核心工作仍然是自動進(jìn)行的，但在關(guān)鍵部分存在工作人員干預(yù)和控制的聯(lián)系和機制，工作人員在特定情況下進(jìn)行干預(yù)和控制。除了這兩種模式之外，還有一種純粹的手工操作模式。該模式運行時間最短，工作效率無法與前兩種模式相比。但在特殊情況下，特別是自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障或工作不穩(wěn)定時，仍有必要。

2 5G通信技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的作用

2.1通風(fēng)構(gòu)筑物通風(fēng)設(shè)施的智能化分析

目前礦井通風(fēng)結(jié)構(gòu)自動化水平較低，原因是在利用環(huán)境的復(fù)雜對抗中，信號傳輸網(wǎng)絡(luò)容易丟失。同時，沒有通風(fēng)控制系統(tǒng)，只能以被動方式機械驅(qū)動。同時，由于煤礦井下布置的管路壓縮空氣，后期安裝、供電豐富方便，調(diào)試和維護比較簡單。煤礦智能通風(fēng)結(jié)構(gòu)的研究主要集中在實際條件下的機構(gòu)反饋監(jiān)控，而相應(yīng)的控制功能研究和具體成果較少，實現(xiàn)智能控制還有很長的路要走。因此，首先要打破網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控之間的技術(shù)壁壘，使信息能夠直接對實際設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和控制，改進(jìn)速度反饋系統(tǒng)。

2.2智能通風(fēng)系統(tǒng)的研究在5G時代的發(fā)展前景

智能通風(fēng)系統(tǒng)的研究在5G時代具有良好的發(fā)展前景。在信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，機器存儲系統(tǒng)被集成到生產(chǎn)設(shè)施中，以便將它們集成到最動態(tài)的物理系統(tǒng)中。在該系統(tǒng)中，不僅可以完成高速交換系統(tǒng)的信息，而且可以根據(jù)信息的不同特點精確調(diào)整設(shè)備的具體流程。生產(chǎn)系統(tǒng)的各個部分都可以模塊化的形式加入到生產(chǎn)系統(tǒng)中，大大提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的兼容性。此外，它具有較強的獲取外部信息的能力，系統(tǒng)有很大的改進(jìn)和更新空間?，F(xiàn)代信息技術(shù)不僅是提高工作效率的工具，而且延伸到整個生產(chǎn)方式，促進(jìn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的適應(yīng)。使內(nèi)部生產(chǎn)方式更好地適應(yīng)信息時代工業(yè)生產(chǎn)的新需求。

3 5G通信技術(shù)在礦井提升系統(tǒng)中的作用

3.1全礦井位置服務(wù)

目前，針對單一需求的地下定位系統(tǒng)或跟蹤系統(tǒng)僅能滿足國內(nèi)商業(yè)領(lǐng)域某些場合的需要。伴隨著地下過程的人員活動減少，對定位服務(wù)的需求越來越明顯，要求更加精確，反應(yīng)更加及時。5G技術(shù)廣泛應(yīng)用的高頻通信天線技術(shù)特點實現(xiàn)高定位精度提供技術(shù)支持。

3.2設(shè)備遠(yuǎn)程操控

遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)是煤礦智能化的重要組成部分。設(shè)備遠(yuǎn)程控制的實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的實時性要求很高，地下通信網(wǎng)控制設(shè)備長鏈路，環(huán)境惡劣。5G技術(shù)引入的高可靠性，超低時延監(jiān)測網(wǎng)是保證設(shè)備底層正常運行的前提。同時，地下采礦過程伴隨著大量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，用于采集掘進(jìn)機，挖掘機，液壓支架等關(guān)鍵設(shè)備實時狀態(tài)參數(shù)信息的設(shè)備高精度傳感器，高清晰度攝像機收集工作墻煤的視頻和圖像。

4結(jié)語

煤礦通信技術(shù)的發(fā)展還有很多前景，5G性能優(yōu)良的通信技術(shù)，是礦山無線通信的發(fā)展方向。但目前相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈還不完善，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)備形式和媒體部署等方面還存在一些不確定性。技術(shù)在煤炭工業(yè)5G景觀中的應(yīng)用需要不斷挖掘和完善。此外，由于對載體網(wǎng)絡(luò)的需求很高，煤礦需要對部署成本進(jìn)行估算，對煤礦的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉佩艷.5G技術(shù)在煤礦智能化中的應(yīng)用研究[J].山西電子技術(shù)，2020（6）：67-68.

[2]李藝，劉春平，武曉雪.基于5G技術(shù)的智能礦山研究及應(yīng)用[J].中國煤炭，2020，46（11）：42-48.

[3]軒紅新.5G技術(shù)在煤礦的應(yīng)用研究—評《5G移動通信系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)》[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2020，40（10）：186-187.

[4]霍振龍，張袁浩.5G通信技術(shù)及其在煤礦的應(yīng)用構(gòu)想[J].工礦自動化，2020，46（3）：1-5.