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摘要：现如今，我国是社会经济迅猛发展的新时期，随着我国科学技术的不断发展，以计算机技术和互联网技术为基础的现代信息技术在我国各个生产领域都有着广泛的应用。5G网络通信技术的出现，使得网络传输速度不断加快，在很大程度上提高了我国社会生产力。煤炭作为我国社会重要的基础能源，对我国社会生产力有着重要的影响，5G网络通信技术在煤矿领域的应用，使得煤矿生产发生了很大的变化。本文对5G技术在煤矿领域的应用进行了深入的研究与分析，并提出一些合理的意见，旨在进一步提高5G技术的应用水平，提高我国煤矿开采效率和质量。
关键词：5G技术；煤矿领域；应用
引言
随着工业化进程的发展，对煤炭的需求逐步提高，但受自然资源的限制和煤炭开采难度不断提高，以及煤炭智能化开采作业受传统通信技术的制约发展较为缓慢。基于通信网络延迟、带宽等多方面的限制，难以形实现根本性突破，这也间接导致人工智能、大数据等各种新型通信技术无法广泛应用在煤炭开采行业中。随着通信技术的不断发展，特别是5G技术具有低延时、大带宽、广连接等各项优势，通过对其进行信息化改造升级，能够打通不同应用场景间的信息交互，加速行业应用，推动行业发展。
1智能化对于网络的需求分析
煤炭作业现场总线连接大量的检测传感器、执行器和工业控制器，通信速率在数kbps到数十kbps。近年来，虽然已有部分支持工业以太网通信接口的现场设备，但仍有大量的现场设备依旧采用电气硬接线直连控制器的方式连接。即使部分使用无线通信，往往也是采用安全性低、抗干扰性差、速度低的WIFI网络，远远达不到井下智能化连接的需求。
25G技术在煤矿领域的应用
2.1三维矿山应用
基于GIS、BIM、组态、大数据分析技术，融合地理信息数据，采用虚拟现实手段，将地质模型融入矿山信息系统建设中，实现了从二维到三维、从粗略到精细、从宏观到局部、从自然环境到矿山工程、从信息孤岛到实现数据协同的矿山生产信息数据集成，建立矿山全生命期信息的数字模型。通过各类图层（通信、供电、通风、排水、运输、视频等图层）的叠加展示，在煤矿生产和管理工作中实现一屏展现、动态模拟、可视化预测的一张图功能。在高性能算法和计算平台的支持下，系统可将二维数据或图纸快速转化成三维图像，直观的提供地质模型可视化、生产管理辅助、三维地质模型剖切、工作面辅助设计、灾害模拟、事故救援指挥、生产资源调度，运行状态监测等应用场景的三维显示效果。
2.25G煤矿无线通信系统组网方式分析
组网方式是5G煤矿无线通信系统中的重要组成部分，因此XS科技集团结合煤矿通信网络系统建设现状，进行了全面的升级，其中包含NSA非独立网和SA独立网两种组网方式。NSA非独立网结合当前使用的4G网络基站及其基础设施，并进行了相应的升级，使得5G网络通信技术能够正常使用，这种方式不用单独建立5G网络信号基站，只需要对现有的4G通信网络基站进行升级，改造成本较低，网络建设速度较快，但是缺少一定的灵活性，只能在原有的信号基站上进行升级；SA独立网则需要搭建全新的5G通信网络，并建立全新的信号基站，虽然建设施工成本较高，但是具有很高的灵活性，对现有的4G通信网络基础设施的依赖程度较低，可以采用全新的建设方案，在使用性能上能够得到很大的保障。
2.3通信技术发展于煤矿开采间的具体关系
煤炭行业一直都以探索煤矿开采技术与实践为关键，煤矿生产方式逐渐朝着智能化、自动化方向发展。
从煤矿开采行业整体发展情况来看，采掘技术升级都受通信技术影响显而易见，通信技对于开采技术的进步由小到大，逐渐朝着万物互联、智能化无人开采的方向发展。在多源传输、融合控制阶段，相应技术也由初期引进、集成，最终实现自主创新。移动通信技术从1G发展到4G，具体应用过程中核心业务就是人与人之间的信息交流，但是，发展到5G以后，其应用场景发生了显著改变，主要应用在eMBB、mMTC和URLLC中，在这集中场景中，覆盖了高宽带、低延时需求，同时，也能够满足我国工业环境下，各种设备远程交互中的具体应用需求。5G技术在发展过程中一定程度上推动了物联网技术发展，物联网技术在不断发展过程中也促进了大数据的发展，从而带动了人工智能和云计算发展，而5G技术能够为人工智能和与计算提供了各项信息的传输通道。总而言之，随着科技的不断发展，相信在不久的将来，人工智能和计算机将会成为煤矿开采作业进行的关键工具。通过对5G技术而实现万物互联互通，全面融合云计算、人工智能、大数据等各项技术，形成5G技术生态。
2.4井下网络的解决方案
5G+MEC等新技术的发展为井下需求的低时延、高带宽、高安全、高可靠的网络提供了解决方案。5G弥补了4G和WiFi技术的不足，在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升了系统性能。5G相较于4G的优势：实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在传输速率方面，典型用户数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（4G为100Mbps）；端到端时延缩短5-10倍，频谱效率提升5-10倍，网络综合能效提升1000倍。MEC（Multi-accessEdgeComputing）多接入边缘计算，将计算存储能力与业务服务能力向网络边缘迁移，使应用、服器不是靠外壳和填充物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ，即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。隔爆型设备是把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内，其外壳能够承受外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃。依据煤矿的井下安全，首选网络部署的设备应该支持本质安全型，其次为隔爆型。
2.5智能视频分析
有针对性的开发一系列匹配煤矿井下生产场景的视频分析算法，利用工业环网、光纤的大容量网、5G无线网结合后的大带宽传输能力，形成高清晰度、多角度、全方位的矿井安全视频采集。运用边缘计算技术对煤矿工作视频智能化分析，实现对皮带运输环节、探放水环节、工作人员活动行为等重点信息的自动识别，通过分析视频图像，及时发现现场灾害（透水、火光、浓烟、雾、大粉尘、冒顶等）、人员违章、人员违规、人员状态异常等情况，并指导关联系统有效运行，解决目前视频系统单一的事后追忆问题，提高矿井的安全生产水平。
结语
综上所述，5G通信网络技术在煤矿无线通信系统中的应用，使得煤矿无线通信系统的综合性能得到了很大的增强，能够进一步提高我国煤矿领域的发展质量，提高安全生产水平。
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