5G賦能采礦裝備的遠程控制技術優(yōu)化

長期以來，采礦行業(yè)一直被高風險、高成本與作業(yè)效率低等難題困擾。5G技術的誕生，給解決這些困境帶來了新希望，5G技術的優(yōu)勢是高速率、低延遲以及大連接，正好契合了采礦行業(yè)遠程控制技術的實際所需，有望為采礦行業(yè)遠程控制技術升級提供有力支持。

一、5G技術特性與采礦遠程控制需求匹配分析

（一）簡述5G技術

第五代移動通信技術，通常稱為5G技術，具備低延遲、高帶寬和大連接三大特性。5G技術的低延遲特性表現(xiàn)突出，信息傳輸和反饋速度極快，延遲時間最低可降至1毫秒。這種特性對采礦裝備遠程控制而言不可或缺，因為采礦作業(yè)需要設備快速響應指令。同時高帶寬特性同樣關鍵，能夠承載高清視頻監(jiān)控畫面、大量傳感器采集數(shù)據(jù)等大容量信息的傳輸任務。憑借這一特性，遠程操作人員能獲取全面、精確的現(xiàn)場信息，為作業(yè)決策提供依據(jù)。此外，5G技術的大連接特性也不容小，在采礦現(xiàn)場，眾多設備都能通過這一特性同時接入網(wǎng)絡，實現(xiàn)設備間協(xié)同作業(yè)，保障生產(chǎn)流程順暢[1]。

（二）采礦遠程控制需求

采礦智能裝備的遠程控制，對系統(tǒng)有著多維度要求。在實時性方面，操作人員需要實時掌握設備運行狀態(tài)，并且及時發(fā)出控制指令，以確保設備穩(wěn)定運轉和作業(yè)安全。在精準性方面，遠程控制指令必須準確無誤地傳遞到設備端，設備也要精準執(zhí)行，防止因指令誤差引發(fā)設備故障或安全事故。通信網(wǎng)絡的可靠性也關乎著遠程控制的成敗，采礦環(huán)境復雜多變，網(wǎng)絡必須保持穩(wěn)定運行，才能保證遠程控制的連續(xù)性。此外，由于采礦數(shù)據(jù)涉及企業(yè)核心機密與生產(chǎn)安全，數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)必須保障安全性，防止數(shù)據(jù)泄露或被篡改[2]。

（三）5G技術與采礦遠程控制的匹配分析

5G技術的低延遲特性與采礦遠程控制的實時性需求高度契合，使操作人員能夠迅速對設備運行狀態(tài)變化做出反應。高帶寬特性則滿足了精準性需求，通過傳輸高清畫面和大量傳感器數(shù)據(jù)，操作人員能夠接收詳盡信息，并據(jù)此做出更精準的操作決策。大連接特性確保了眾多設備穩(wěn)定接入網(wǎng)絡并協(xié)同作業(yè)，減少因設備通信問題導致的生產(chǎn)停滯。5G技術與采礦遠程控制需求高度適配，為采礦智能裝備遠程控制技術創(chuàng)新提供了堅實的技術支撐[3]。

二、5G技術賦能采礦智能裝備遠程控制技術架構

（一）網(wǎng)絡架構

5G網(wǎng)絡架構是采礦智能裝備實現(xiàn)遠程控制的根基。在采礦作業(yè)現(xiàn)場，5G基站發(fā)射的無線信號與采礦裝備搭載的5G模塊建立連接，以此把設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至遠程控制中心。同時，遠程控制中心也借助5G網(wǎng)絡，將操控指令精準發(fā)送到采礦裝備，達成設備遠程操作目的。為保障網(wǎng)絡穩(wěn)定可靠，采礦現(xiàn)場會部署多個5G基站，構建起冗余網(wǎng)絡。通過多頻段組網(wǎng)技術的應用，擴大網(wǎng)絡覆蓋范圍，提升信號傳輸質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性。

（二）數(shù)據(jù)處理架構

數(shù)據(jù)處理架構在遠程控制流程中起到關鍵作用。采礦現(xiàn)場的設備運行時，會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)首先經(jīng)過預處理和壓縮，降低傳輸量，提升傳輸效率。預處理過程涵蓋數(shù)據(jù)清洗、濾波等操作，剔除無效數(shù)據(jù)和噪聲數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)壓縮則選用H.265等高效算法，將高清視頻數(shù)據(jù)壓縮到適宜傳輸?shù)拇笮　?/p>

遠程控制中心接收到數(shù)據(jù)后，先進行解壓縮與還原操作，再開展實時分析處理，把設備運行狀態(tài)以直觀的形式呈現(xiàn)給操作人員。同時，控制指令也會經(jīng)過編碼加密，確保指令傳遞的安全性與準確性[4。

（三）控制架構

控制架構是實現(xiàn)遠程控制的核心所在。在遠程控制中心，操作人員通過人機交互界面（HMI）下達控制指令，這些指令經(jīng)編碼加密后，借助5G網(wǎng)絡傳輸?shù)讲傻V裝備。設備在接收指令后，先進行解碼驗證，再依據(jù)自身運行狀態(tài)和控制邏輯執(zhí)行操作。同時，設備運行狀態(tài)信息也會實時回傳至遠程控制中心，方便操作人員及時調(diào)整控制策略。為提升控制的精準度與可靠性，系統(tǒng)采用了冗余控制技術，如雙機熱備、多點控制等方案，即便出現(xiàn)單點故障，也能保障遠程控制正常進行。

三、5G技術賦能采礦智能裝備遠程控制的關鍵技術創(chuàng)新

（一）低延遲通信技術

低延遲通信技術是采礦智能裝備遠程控制得以實現(xiàn)的關鍵。5G技術借助新型無線接入技術革新與網(wǎng)絡架構優(yōu)化，將通信延遲壓縮至1毫秒以內(nèi)。5G新無線接入技術（NR），憑借更短的調(diào)度周期和高效編碼方式，能夠迅速響應設備通信需求；5G網(wǎng)絡架構中的邊緣計算技術（MEC），把數(shù)據(jù)處理和存儲環(huán)節(jié)下沉到網(wǎng)絡邊緣，縮短數(shù)據(jù)傳輸路徑與處理耗時，進一步降低延遲。在采礦遠程控制場景中，低延遲通信技術讓操作人員能實時獲取設備運行狀態(tài)，及時下達控制指令，有效規(guī)避因延遲過高引發(fā)的設備故障或安全事故[5]。

（二）高精度定位技術

高精度定位技術是采礦智能裝備遠程控制的重要技術支柱。采礦作業(yè)現(xiàn)場，設備精準定位是實現(xiàn)自動化作業(yè)與協(xié)同作業(yè)的關鍵前提。5G技術與衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及慣性導航系統(tǒng)（INS）的結合，實現(xiàn)了高精度定位目標。5G網(wǎng)絡為衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供高精度時間同步與數(shù)據(jù)傳輸支持，提升定位精準度；5G網(wǎng)絡的多基站定位技術（TDOA），依據(jù)多個基站信號到達時間差確定設備位置，進一步優(yōu)化定位效果。采礦遠程控制過程中，高精度定位技術助力操作人員實時掌握設備方位，實現(xiàn)設備自動化調(diào)度與協(xié)同作業(yè)，不僅提高了生產(chǎn)效率，還確保了作業(yè)安全。

（三）智能感知與決策技術

智能感知與決策技術構成采礦智能裝備遠程控制的智能化核心。在采礦現(xiàn)場，設備通過安裝溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等傳感設備，實時感知自身運行狀態(tài)與周邊環(huán)境信息。5G技術憑借強大的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，為智能感知提供堅實通信保障。人工智能算法（如深度學習、強化學習）對傳感器數(shù)據(jù)進行深度分析處理，實現(xiàn)了設備故障診斷、預測性維護與智能決策?；谏疃葘W習的故障診斷模型，通過分析設備歷史運行數(shù)據(jù)與實時傳感數(shù)據(jù)，快速精準判斷故障類型與位置，并提供維修建議。

四、5G技術賦能采礦智能裝備遠程控制的應用案例分析

在某大型現(xiàn)代化煤礦中，5G技術已成功應用于智能采煤機遠程控制項目。為實現(xiàn)遠程操控，技術人員在采煤機機身多個關鍵部位安裝了高清攝像頭和各類傳感器，并配備5G通信模塊，搭建起設備與遠程控制中心的數(shù)據(jù)傳輸橋梁。這些高清攝像頭可拍攝采煤工作面的實時畫面，傳感器則實時采集采煤機的運行參數(shù)，如速度、電機溫度、截割高度等。

采集的數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡實現(xiàn)高速且穩(wěn)定地傳輸，直達遠程控制中心。在操控室，操作人員借助先進的交互界面，依據(jù)屏幕上顯示的設備運行狀態(tài)和實時的環(huán)境信息，發(fā)出操作指令。這些指令經(jīng)過嚴格編碼和加密處理，又通過5G網(wǎng)絡回傳至采煤機。5G技術的低延遲特性在這一過程中發(fā)揮關鍵作用，操作人員幾乎感受不到延遲，能迅速根據(jù)采煤機實際狀態(tài)調(diào)整控制指令，保證設備持續(xù)穩(wěn)定運行。高精度定位技術讓操作人員對采煤機在工作面的具體位置了如指掌，可根據(jù)開采計劃靈活調(diào)度，與其他設備協(xié)同作業(yè)。智能感知與決策技術通過對傳感器數(shù)據(jù)的深度分析，能夠提前預判采煤機潛在故障，比如軸承磨損、液壓系統(tǒng)泄漏等，協(xié)助維護人員提前做好準備，減少停機維修時間。網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)加密技術為整個系統(tǒng)保駕護航，從根本上防止數(shù)據(jù)泄露和指令篡改風險。

經(jīng)過一段時間的實際運行，該煤礦的采煤效率相比之前提升了 20% ，設備故障率降低 30‰ 不僅節(jié)約了人力成本，還減少了井下作業(yè)人員數(shù)量，提高了安全生產(chǎn)水平，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

五、結束語

當下采礦作業(yè)中，5G技術的低延遲、高帶寬、大連接優(yōu)勢，已成為智能裝備遠程控制技術突破的關鍵助力。工程師據(jù)此搭建網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)處理和控制架構：網(wǎng)絡架構確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，數(shù)據(jù)處理架構實現(xiàn)信息高效流轉，控制架構保障指令精準執(zhí)行。同時，5G賦能低延遲通信，讓操作響應更迅速；融合衛(wèi)星與多基站定位技術，實現(xiàn)設備精準定位；借助傳感器與人工智能，達成智能感知決策；運用身份認證和加密技術，筑牢數(shù)據(jù)安全防線。實際案例顯示，5G應用使采礦效率提升、設備故障率降低，有力推動了采礦行業(yè)的智能化發(fā)展。匪

參考文獻

[1]張濤、朱濤、王璇。新質(zhì)生產(chǎn)力賦能礦山企業(yè)數(shù)字化轉型[J].冶金經(jīng)濟與管理，2025，（02）：13-15.

[2]楊濤。推進智能化建設打造復雜條件智能化開采原創(chuàng)技術策源地[J].中國煤炭工業(yè)，2025，（03）：59-61.

[3]劉忠平。智能礦山背景下煤礦機電技術管理創(chuàng)新路徑探索[J].能源與節(jié)能，2025，（02）：25-28.

[4]張建華。淺談 5G+ 人工智能技術賦能智慧工廠應用[J].廣西通信技術，2023，（04）：7-10.

[5]中信科移動 ⁶5G+ 智慧礦山” 賦能煤炭企業(yè)轉型升級[J].通信世界，2023，（11）：32-35.作者單位：上海寶信智礦信息科技有限公司