贾恒
榆林能源青龙寺煤矿 陕西省榆林市719000
摘要：煤矿智能化和第 5 代移动通信系统（5G）都处于发展初级阶段，随着 5G 技术在煤矿智能化建设中逐步展开应用，专家学者对 5G 技术在煤矿中的应用价值展开讨论。
关键词：：5G 通信；煤矿安全；数据系统
引言
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。
1.煤炭智能化发展趋势
煤炭未来长时间内仍然是中国能源的主要来源。 无论是建国初期还是改革开放后经济迅猛发展时期，煤炭都起到了压舱石的作用。 建国后的煤炭行业大致可分为 4 个阶段。第 1 个阶段是建国初期至 1980 年以前， 由于资源短缺，各地方政府为保障煤炭产能，促使煤矿数量和煤炭产能稳步增加。 到 1977 年煤炭产量达 5.5 亿 t/a，达到建国初期产量的 10 倍以上。第 2 个阶段是 1980 年至 2000 年， 煤炭由计划经济体制转型为市场经济体制。 体制的变革推动了煤炭工业生产效率的提升， 煤炭产量稳步增长，到2000 年达到 13.84 亿 t/a。第 3 个阶段是 2000 年至 2013 年， 我国进入重工业发展时期。 促使煤炭年产量以亿吨级以上的量级高速增长，到 2012 年产量接近 40 亿 t/a。第 4 个阶段是 2013 年至今，随着全世界经济体制的转型，建材、钢铁等高需求行业能源消费下降和控制能源污染物排放等原因， 煤炭进入供给侧改革和高质量发展的转型时期。
2. 5G网络通信技术及其优势分析
2.1 5G网络通信技术概况分析
5G网络通信技术相比于传统的4G、3G网络通信技术在传输速度上有着很大的提高，其创新主要是在无线技术和网络技术两个方面。5G网络通信技术的大规模天线矩阵、超密集组合网络、新型多地址和全频谱接入技术等是其在无线技术方面的创新；在网络技术方面，网络功能虚拟化等技术取得了很大的创新，5G网络通信技术从总体来看，是我国乃至世界未来网络通信技术的主要研究方向，未来5G网络通信技术势必会在各个生产领域有着广泛的应用，对于提高社会生产力有着重要的作用。
2.2络连接功能增强
人们无论在何时何地都能迅速地连上网络，这能有效避免出现网络连不上、网络中断等问题，而且5G网络运行速度非常快，能缩短用户的等待时间，使用户获得更好的使用体验感受。
2.3能耗降低
由于智能手机、智能手表等移动通信设备的使用数量增加，其电能消耗效率受到人们的关注。为使用户的通信设备具有更长的运行时间、待机时间，5G通信网络可在确保信号稳定的基础上，消耗更少的电能。
2.3热点高容量
在人员密集的地方，4G通信网络可能出现因流量需求大而传输速度变慢的情况，而5G通信网络能实现平均分配流量，从而避免产生数据传输滞后、卡顿的现象。
2.4全双工技术
该技术应用于5G通信网络，能够有效除去信息发射端、信息接收端中存在的干扰因素，提高通信网络的抗干扰能力，使信息数据的传输变得稳定而高效，而且实现了信息在发送与接收过程中对时频资源的共享，使发送信号、接收信号的功率不会受到影响，从而促进5G通信网络使用效果的提升。
3. 5G技术在煤矿智能化中的应用研究
3.1 5G煤矿无线通信系统组成分析
XS科技集团结合当前我国煤炭领域的生产现状，进行了大量的前期调查，结合现有的5G通信网络技术，对某煤矿5G无线通信系统进行了设计。该系统的基本框架有核心网络平台、地面5G信号基站、矿井下5G信号基站构成。经商采用了AAU有源天线单元进行全面的覆盖，且通过IR接口与BBU室内基带处理单元进行连接；井下采用的是Pico RRU射频拉远单元进行全面的无线网络覆盖，并与地面的5G信号基站相连。该煤矿无线通信系统的构成基本能够满足煤矿日常工作中对无线网络系统的需求，具有较高的实用性。
3.2物联感知
种类多、数量大、数据多是煤矿传感器的典型特点， 传感器是建设煤矿智能化的基础，实现设备状态、地址条件、环境参数、人员安全等信息的全面感知是煤矿传感器发展的重点方向。 如采煤工作面三机设备的位置姿态、工况监测、健康预测；掘进工作面设备的精确导航、视觉分析、健康预测、轨迹监测；监控摄像头的动态目标行为分析；巡检设备的路径规划、环境监测、危险源识别；动态透明地质监测的数据精度； 矿用车辆无人驾驶的定位导航、运行状态监测、环境感知等煤矿智能化应用场景。
3.3综合管控
煤炭行业信息化管理建设除针对生产和行政管理类关键子系统建设相对较全以外，其他方面建设水平薄弱。 煤矿智能化需要建立一个拥有多系统融合、海量数据存储、数据分析预测等能力的综合管理体系，集成安全防控、经营管理、生产管理、调度指挥、井下监控、洗选监控、园区服务等场景应用服务，实现技术高端化、操作直观化，降低应用的门槛，给工作人员带来更“亲民”的智能化操作体验。
3.4 结合煤矿安全的需要制定相应的系统
煤矿安全的需要是多方面的，相应的，结合5G 通信技术所建立起来的安全管理系统也需要覆盖到方方面面。首先，在煤矿生产方面，满足安全生产的同时也不能忽视现代煤矿产业综合自动化生产的需求。在感知与控制层面，需要注重的是生产系统、安全系统、供电系统、生产调度系统这四个方面。其次，要建成完整的系统也需要数据库的完善，在数据传输集成层方面，要兼顾专家数据、分析数据等组成的工业级数据库和由管理基础数据、业务标准数据等组成的关系型数据库。最后，在管理应用层方面，要着重对安全管理系统作出完善，在传统模块的基础上，安全智能管理在补充后可分为六个小类，即物联网信息安全管理、煤矿安全评价管理、机电设备管理、重大灾害防止管理、矿井环境信息管理以及定位导航分析管理。完整的系统建立，能够极大程度的提高矿区作业的效率，并且提高矿井作业的安全性。通过多层系统的建立，各司其职，形成分工明确的系统内部结构，使得各个层级能够相互协作，达到一加一大于二的安全管理效果。此外，运用5G 通信技术建立起来的数据库，也能够很好和网络大数据相连接，促进工业及企业管理网的联通，研究人员可以依靠数据库，对系统进行进一步的改进和完善，从而形成良性循环。
3.5移动巡检
5G 网络低时延确保了煤矿巡检机器人的高精度巡检， 机器人搭载高清摄像头所拍摄视频可以通过 5G 网络实时回传到地面，地面工作人员通过虚拟现实场景获取实景信息， 形成虚拟环境与现实环境互动。 通过 5G 网络技术，使得实时场景传输、设备信息展示、自动追踪、远程诊断等技术成为可能，促进虚拟现实、增强现实、混合现实等技术在硐室、带式输送机、巷道、采煤工作面等场所的应用。
结束语
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。
参考文献：
［1］王国法，赵国瑞，任怀伟. 智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析［J］. 煤炭学报，2019，44（1）：34-41.
［2］王国法，杜毅博. 智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向［J］. 煤炭科学技术，2019，47（1）：1-10.
［3］王国法，王虹，任怀伟，等. 智慧煤矿 2025 情景目标和发展路径［J］.煤炭学报，2018，43（2）：295-305.