昆明煤炭设计研究院 云南省昆明市 650000
摘要：新一代信息技术和网络技术快速发展，驱动煤矿业迅速崛起，将5G技术应用在煤矿开采中，提高了煤矿开采智能化程度，并在物联网融合支持下，进一步提升了煤矿开采智能化水平。基于此，本文就5G技术在煤矿智能化开采中的优势进行分析，具体探究了5G技术在煤矿智能化开采中的应用情况，旨在5G技术驱动下，使煤矿业更加智能、安全、可持续发展。
关键词：5G技术；煤矿；智能化；物联网技术
引言：5G是新一代移动通信系统，在网络技术领域应运而生，目前已实现技术突破，并具有广阔的技术应用前景；将5G技术应用在煤矿智能化建设中，为煤矿业发展提供了技术支撑，解决了煤炭开采落后局面，加速推动煤炭行业技术升级转型，为煤炭企业发展提供了便利。因此，相关煤炭企业要提升对5G技术应用的重视程度，利用5G技术优势，为煤炭企业发展提供智能化开采服务。
1.分析5G技术在煤矿智能化开采中的优势
基于此，将5G技术应用在煤矿智能化发展中，为煤炭企业发展提供了技术支撑，实现煤矿开采数据信息互联互通目标，增强了在场景中的适用性；解决了煤矿开采数据传输和处理问题，提供了核心技术支撑；5G技术满足煤矿开采对大带宽业务需求，支持无人综采及、掘进机、无人矿山相关智能设备之间的通信需求；实时对煤矿开采数据的快速、精准收集，全天候实时、高效监测煤矿开采情况，进一步推动了煤矿开采智能化进程，拓宽了网络通信渠道，驱动煤矿企业可持续发展。5G技术在应用场景中，实时支撑大量数据生成和传输，数据体量增长快，满足智能化开采需要；改变传统的数据控制方式和视频监控数据模式；在5G切片技术支持下，实现专网相互隔离的目标，可为不同场景数据传输提供专用通道，解决数据信息传输安全问题。另外，5G技术在煤矿开采中的应用，满足开采决策需求；为智能协调控制系统、高清视频回传系统等井下智能综采设备提供数据传输渠道，实现系统集中控制，有效处理信息数据；整个通信网络具有实时性和可性行特点；满足煤矿开采决策多样化需求场景。
与此同时，在5G技术保障下，实现对井下安全作业的监控和巡视，保护了井下作业人员及车辆、设备的安全。在井下开采过程中，应用了机器人设备，提供定位、导航、纠偏、数据感知、故障识别、远程干预等智能化功能；尤其在可视化掘进机器人应用下，提升了井下开采作业智能控制目标，实现远程通信目标，实时进行状态监测；机器人在工作期间，涉及到大量的数据采集和传输，对网络传输质量要求较高，恰恰5G技术可满足上述需求[1]。5G支持下的煤矿开采智能化程度不断提升，并应用了智能VR设备等，实现对井下作业的巡查，远程判别设备故障，5G网络时延在10ms，上行带宽在150Mbps左右，为煤矿智能生产等场景，提供了技术支撑。
2.分析智能化开采技术现状
2.1 煤矿智能化开采系统智能化程度不高
煤矿智能化开采在实践和探索过程中，积累了大量的经验，实现技术创新，包括无人机开采技术，并在智能化开采装备研制方面实现突破；然而，煤矿开采智能化仍处于初级阶段，技术层面有待于进一步突破，亟需基于技术层面解决短板问题；就煤矿开采智能化感知环节看，存在传感器精度不高、可靠性差等问题，传感器易损坏，且更换难度大，在现场应用的可行性程度不高。同时，数据感知能力不强，在煤矿智能化开采中，涉及到采煤系统的应用，要求具备较高的数据感知能力，就现有的感知系统运行情况看，系统上设置的独立传感装置，难以满足智能化需求；另外，基于传感器量级增加，引发了一系列的问题，因此，有研究人员，将物联网技术引入煤矿智能化开采中，旨在解决大量传感器使用难题；确保为煤矿智能化开采提供技术保障。
就决策环节看，煤矿智能化系统缺乏与之相关联的决策模型；存在信息壁垒困境，在联动机制权责划分上不明确；加之，智能化系统缺乏知识积累和支撑；为此，亟需对煤矿智能化开采管控平台进行升级和改造。
2.2 智能化保障技术相对薄弱
煤矿智能化开采的前提，是保障设备运行的安全性，基于自动化术和信息化技术基础上，提升相关设备运行的可靠性；有研究人员在现场调研中发现，在设备故障类型识别和故障原因查找方面，智能化水平有待于进一步提升。在信息传输方面，现阶段多采用的是4G+WiFi的数据传输模式，难以满足实际传输需求，基于此，有必要进一步加大5G技术的应用力度，为煤矿智能化开采提供技术支撑。
3.探索5G技术在煤矿智能化开采中的应用
3.1 应用在系统顶层设计中
在煤矿智能化系统升级改造中，引入5G技术，加强系统顶层设计，进而满足在井下多场景中的应用，保证网络传输安全性；因此，科学规划重点应用点数，充分利用网络切片技术进行系统运维，进而实现对网络数据传输质量的控制；同时，实现多网融合灵活配置目标，降低能耗，防止资源浪费，并在5G技术支持下，实现了各个通信设备、井下系统互联互通目标。另外，对转换环节进行控制，5G技术本身具有低延时优势，通过多网融合网络架构的搭建，实现对延时敏感应用场景的控制。将5G技术应用在垂直行业中，对应用场景设计提出了更高层次的需求，包括高清视频直播、无人驾驶汽车等。
3.2 服务架构体系的构建
就煤矿智能化开采系统微服务架构体系进行规划和部署，确保在微服务体系构建下，获取所需的数据，降低工作量，简化控制系统，最大程度上提升智能化系统运行的可行性。
3.3 将5G网络切片技术应用在实际场景中
网络切片技术是5G网络的核心技术，支持网络共享，提高了网络传输质量，提供了差异化服务；基于煤矿业务场景复杂，井下作业过程中，涉及到诸多系统的运行，系统运行需求具有一定的差异性；传统的智能化系统服务方式，造成了资源浪费现象，降低了网络体验；在5G网络切片技术支持下，降低了网络建设成本，提升了网络智能化能力，实现业务隔离处理，有效提升了井下开采作业的安全性；同时，在物联网技术引入过程中，实现5G技术与物联网的融合，实现网络全覆盖，实现对作业设备检测和远程控制，保障了数据传输的安全性；物联网技术与5G技术融合后，发挥了集成技术优势，高效、便捷，经济成本低，实现对开采工艺技术的优化，在大带宽优势下，提升了信息处理能力，提高信息传输时效，实现采矿工艺设备之间的智能联动效果，通过大数据技术、云计算技术等新一代信息技术的引入，实现数据分析，有效实现对综采装备作业流程的协同控制；实时获取综采信息，便于为相关工作人员，提供有效的信息，保证井下作业安全有序进行。传统煤矿井下作业定位采用的是蓝牙等无线传输方式，存在技术覆盖范围局限，实现切换方面，灵活程度不够，在5G技术支持下，实现对矿井内信息精准定位，并将5G技术应用在井下车辆智能化管理及开采设备智能化开发中，有效突破了实时监测技术难题[2]。
结论：综上所述，5G技术是第五代通信系统，将有线技术和无线技术集成为一体；在数据传输方面，具有高数据率、超低延时等优势；与4G技术相比，实现高频通信、大规模无线阵列、超密集组网、网络切片技术目标，为煤矿智能化开采系统应用提供了技术支撑。
参考文献：
[1]刘佩艳.5G技术在煤矿智能化中的应用研究[J].山西电子技术，2020（06）：67-68+75.
[2]范京道，闫振国，李川.基于5G技术的煤矿智能化开采关键技术探索[J].煤炭科学技术，2020，48（07）：92-97.