5G技术在煤矿掘进工作面运输系统中的应用
综采工作面5G智能化控制系统改造设计
综采工作面5G智能化控制系统改造设计综采工作面5G智能化控制系统改造设计近年来，随着信息技术的快速发展，人工智能、物联网和5G通信等新兴技术的应用越来越广泛。
在煤矿行业中，5G智能化控制系统的改造设计具有重要的意义。
本文将详细介绍综采工作面5G智能化控制系统改造设计的目的、原则、内容以及对煤矿生产效率和安全生产的促进作用。
一、改造设计目的综采工作面是煤矿开采上一道重要的工序，它的安全性和高效性对整个煤矿的生产运营都具有重要影响。
传统的综采工作面控制系统在安全性和效率方面存在一些弊端，需要进行改造设计。
此外，随着5G通信技术的飞速发展，将其引入综采工作面控制系统可以进一步提升其智能化水平和实时性。
二、改造设计原则1. 安全原则：综采工作面控制系统改造设计的首要原则是保障矿工的生命安全。
改造后的系统应具备远程监控、报警和紧急救援功能，能够及时发现和处理事故隐患，提高矿工的工作安全性。
2. 高效原则：改造后的系统应能够提高综采工作面的生产效率。
通过引入5G通信技术，实现设备之间的智能互联和实时数据传输，优化生产调度和控制过程，提高生产效率和资源利用率。
3. 可靠原则：改造后的系统应具备高可靠性和稳定性，能够保证24小时连续稳定运行。
同时，考虑到煤矿工况的特殊性，系统设计应具备抗干扰、抗爆炸和抗灰尘等功能。
三、改造设计内容1. 传感器网络改造：通过部署传感器网络，实现综采工作面设备的实时数据采集和传输。
传感器网络应覆盖综采机、通风系统、液压站等关键设备，实现设备状态监测和故障预警。
2. 数据处理与分析平台建设：建设一套完善的数据处理与分析平台，实现对综采工作面数据的实时监控、分析和处理。
通过数据挖掘和机器学习等技术，提高数据处理和决策的智能化水平。
3. 通信网络改造：将传统的有线通信网络升级为5G无线通信网络，实现设备之间的高速数据传输和远程控制。
5G通信网络具有高带宽、低时延和大连接数的特点，能够满足综采工作面实时数据传输和控制要求。
5G智慧矿山(井工矿+露天矿)行业网络解决方案案例
发布《全国矿产资源规划（2016—2020 《十三五资源领域科技创新专项规划》
建设审核
年）》
n 推动矿山行业的转型升级，推动矿山生
n 含：测监控系统、人员定位系统、
n 未来5年加快建设数字化、智能化、信息化、
产过程的自动检测、智能监测、智能控
紧急避险系统、压风自救系统、
自动化矿山
制与智慧调度，有效提高矿山资源综合
时，而自动驾驶矿车每年能工作7000小时
l 规章制度齐全，缺乏有效监管手段，人力巡查成本高、效率低
④ 当前ICT系统，烟囱式网络、部署维护成本高
7
5G智慧矿山矿面临的挑战
煤矿环境恶劣，高瓦斯、高煤尘、水害渗水等对矿工的生命安全影响大，生命至上、安全第一是煤矿的第一要务；工作时间长，强度 大（24小时3班倒）影响身体健康。通过5G网络技术，赋能煤矿各个场景，助力煤矿少人化、无人化。
实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露 天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控；到2025年，大型煤矿和灾害严重 煤矿基本实现智能化，井下重点岗位机器人作业，露天煤矿实现智能连续 作业和无人化运输；到2035年，各类煤矿基本实现智能化，建成智能感知、
智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。
在推进具体项目时，一线项目经理与客户经理相配合，结合实际客户需求和政 企事业部下发的行业业务营销相关要求，根据解决方案模板并参考典型案例进行网 络方案设计，在投资效益评估可行的基础上，快速开展网络建设工作
2
目录
一、业务需求分析 二、网络解决方案 三、项目及运维流程 四、经济效益分析 五、煤矿案例分享-井工矿 六、煤矿案例分享-露天矿
l 满足海量监控需求
检
l AR /VR 远程诊断
煤矿5G通信系统安全应用技术分析
煤矿5G通信系统安全应用技术分析发布时间：2022-10-08T08:54:19.252Z 来源：《新型城镇化》2022年19期作者：滑金刚[导读] 在当前的煤矿生产作业中，部分煤矿生产企业已经逐步实现了智能化生产，在煤矿开采过程中应用了大量的智能化控制技术，使得综采作业面的自动化程度更高，作业效率也得到了有效的保障。
身份证号：41038119xxxx052512摘要：现阶段的煤矿生产作业已经逐步实现智能化生产以及远程控制生产，有效降低了人工成本投入，同时提升了井下作业的安全性，对于规范井下工作面的作业行为也具有积极作用。
但在智能化生产以及远程控制过程中，对于通信系统产生了较大的依赖，只有保障通信可靠，才能提高远程控制效果以及各个工作面系统的调度效果。
5G通信技术因具备通信稳定和射频功率高的特性可保障通信可靠性，可以被作为煤矿通信系统的首选通信技术。
通过合理建设5G基站和采取合理的安全应用技术来保障井下通信效果。
关键词：煤矿工程；5G通信；系统安全；技术应用1 煤矿5G通信系统安全应用技术的必要性在当前的煤矿生产作业中，部分煤矿生产企业已经逐步实现了智能化生产，在煤矿开采过程中应用了大量的智能化控制技术，使得综采作业面的自动化程度更高，作业效率也得到了有效的保障。
但同时对于井下通信系统的可靠性也提出了更高的要求，只有保障井下通信效果才能实现远程控制目标，确保井下综采作业面各项综采作业的高效开展。
而5G通信技术的应用优势较为突出，基本可以满足井下通信需求。
但同时还会受到井下作业环境的影响，致使5G通信安全难以保障。
在5G通信系统安全受到威胁的情况下，必定会影响煤矿智能技术的应用，致使煤矿开采作业效率和开采作业安全受到威胁，严重的情况下，甚至会导致部分作业面停工的状况。
基于此类问题，需要加强对煤矿5G通信系统安全应用技术的研究力度，找出可靠的安全应用技术措施提高5G通信系统的运行可靠性，为煤矿智能化技术的应用以及自动控制技术的应用提供保障。
5G通信技术在智能化煤矿的应用研究
5G通信技术在智能化煤矿的应用研究
王周;张涛;薛成冰;陈强;王涛
【期刊名称】《数字通信世界》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】随着科技的不断进步,5G通信技术已经成为当今社会的焦点议题之一。
在智能化煤矿领域,5G作为新一代通信技术标准,不仅仅是传输速率的提升,更是一场关乎工业未来的革命。
它不仅是数据传输的工具,更是实现智能化、自动化的关键驱动力。
5G的高带宽、低时延、大连接数等特性,为煤矿行业带来了前所未有的机遇。
该文探讨了5G技术在智能化煤矿中的应用,探讨其在提高安全性、提高生产效率和促进科技创新方面的作用。
【总页数】3页(P108-110)
【作者】王周;张涛;薛成冰;陈强;王涛
【作者单位】陕西智引科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.5G移动通信技术在煤矿智能化中的应用研究
2.5G通信技术在智能化煤矿的应用与研究
3.探究煤矿智能化建设中5G通信技术的应用
4.5G通信技术在智能化煤矿中的应用研究
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F5G在煤矿安全监控系统中的应用
F5G在煤矿安全监控系统中的应用摘要：针对煤矿井下光通信设备受环境干扰严重的问题，需要有一个电源来实现光纤分支。
探索了煤矿全光网络冗余的新技术方案，实现了煤矿无源光分支的多级串联，解决了瓦斯监测系统中多级无源光纤分支和通信抗干扰问题。
基于F5G组网原理，阐述了全光网络群的冗余保护机制，设计了光纤全矿井覆盖方案和井下F5G通信设备。
实验室和现场测试表明，F5G技术可以实现井下无源光多级串联，减少煤矿环境干扰，保障安全监控系统正常运行。
关键词:F5G；被动分支；无源串联；全光网络；不等分光随着煤矿规模的扩大和对安全生产的重视，国内煤矿正逐步向智能化和信息化发展，数字化矿井建设已成为矿井建设和发展的新趋势。
随着F5G通信技术在煤矿行业的应用和煤矿内部干扰的严重，井下全光网络通信必将成为下一代煤矿通信的主流。
中国工程院院士王国发近日提出:“F5G千兆光网络作为新一代矿用网络基础设施，将为煤矿智能化建设提供信息高速公路，进一步加强煤矿多源信息的实时感知，实现全过程人-机-环境-管道数字化互联和高效协同，降低安全管控风险，促进生产现场全自动化作业”。
作为煤矿安全生产的重要环节，安全监控系统必须有稳定的通信技术基础，因此F5G在煤矿安全领域肩负着极其重要的任务。
1煤矿F5G网络(1)网络拓扑图煤矿井下网络建设需要通信可靠、通信稳定(抗干扰)、施工方便。
根据以上要点和全光技术的特点，设计了一种适用于煤矿的全光冗余技术的网络方案，其网络拓扑图如图1所示。
图1煤矿井下全光冗余技术组网拓扑图通信主机采用一主一备的携手保护模式，两台主机互为冗余备份。
每个本地服务同时与主机和备机保持联系，但是本地服务只与主机或备机中的一个进行数据通信。
当主机或备机出现故障时，备机开始工作。
当所有设备和光缆正常时，本地业务1至4只与中心主机a通信，当M处光缆断开时，本地业务3和本地业务4与备用主机通信，本地业务1和本地业务2与主机通信。
当N处光缆断开时，本地业务1 ~ 3与通信主机通信，本地业务4与备用主机通信。
5g在煤矿的推广应用价值
煤矿行业5G技术应用价值及前景展望
5G在煤矿的推广应用价值主要体现在以下几个方面：
1.提升矿井通信能力：5G技术的应用可以提供更高带宽和更低时延的通信网
络，满足矿井内部复杂环境下的通信需求，提升矿井整体通信能力。
2.提升矿井安全水平：5G技术的应用可以增强矿井安全监测与预警系统的性
能，实现对矿井环境和设备的实时监测和预警，减少事故发生的可能性，提高矿井整体安全水平。
3.提高生产效率：5G技术的应用可以推动智能化采矿装备的发展，提高采矿
装备的自动化和智能化水平，从而提高采矿效率，降低采矿成本。
4.促进工业互联网与智能化发展：5G技术的应用可以促进工业互联网与智能
化发展，推动煤矿行业的转型升级和创新发展，提升煤矿行业的整体竞争力和可持续发展能力。
总之，5G技术在煤矿的推广应用价值非常显著，可以为煤矿行业带来诸多实质性的提升和改变。
随着5G技术的不断发展和完善，其在煤矿行业的应用前景将更加广阔。
5G通信技术在智能化煤矿的应用与研究
5G通信技术在智能化煤矿的应用与研究摘要：煤炭工业互联网是加速煤炭领域高质量发展的重要引擎，可有效驱动能源领域设备智能化、产业数字化。
传输层现有的以太网、4G、WiFi 等技术无法满足智慧矿山高可靠、高带宽、低延迟的传输要求，5G 技术可满足全矿井泛在感知需求。
基于此，本文主要对5G通信技术在智能化煤矿的应用与研究进行论述，详情如下。
关键词：5G通信技术；智能化煤矿；应用引言新一代科学数据技术，包含5G、人工智能、大数据、云计算等技术，对促进数据技术在各方面的运用具有关键性的作用。
第五代通信技术之所以被称为一个革命性的通信技术，其典型的特点是推动社会体制与工业生态的不断更新。
５Ｇ除了具备基础通信技术能力之外，还将推进数字经济、新型基础设施建设的发展，实现物联网和超低延时，将会带来革命性的革新。
15G通信技术简介5G为第五代移动通信技术，具有高速率、低时延、广连接等特点。
国际电信联盟（ITU）定义了5G的三大类应用场景n，即增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）。
增强移动宽带主yo要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供极致的应用体验；超高可靠低时延通信主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需要；海量机器类通信主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。
可见，5G通信技术三大应用场景与煤矿日常作业紧密相关，完全覆盖了井下日常需要与长远发展。
增强移动宽带凭借高移动带宽、热点高容量等特点为煤矿井下高清视频监控、多单位语音通信、智能终端、混合现实采矿提供了更稳定、更高传输效率的网络系统；凭借超高可靠、低时延通信等特点满足井下无人驾驶、智能运输、设备远程诊断、机器人远程开采、多设备协同作业要求，实现低时延、小数据量、大连接数等技术要求。
将5G通信技术应用于车辆运输管理、智能穿戴设备、信息采集等方面，实现了信息精准采集，数据不再是以往的模糊数据。
5G技术在煤矿领域的应用
5G技术在煤矿领域的应用作者：王光肇来源：《中国信息化》2021年第06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。
近些年来，我国煤矿无线通信系統的建设得到了很大的发展，WiFi技术和4G网络通信技术在煤矿通信系统中发挥了重要的作用。
但是随着煤矿开采技术的不断提高，我国煤炭总产出量在不断提高，且融合了更多现代信息设备，传统的4G网络已经无法满足煤炭无线通信系统的需求，因此5G网络通信技术的应用成为了煤矿无线通信系统发展建设的重要方向，5G网络通信技术自身的优势对煤矿无线通信系统的建设发展产生了重要的推动作用。
一、5G网络通信技术及其优势分析（一）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。
（二）5G网络通信技术的优势分析5G网络通信技术使得其网络传输性能、网络传输速度有着很大的提高，网络频谱更加宽泛，延时性更低，且可靠性有了明显的提升，网络传输容量也有了很大的提高。
首先在其传输速率方面，5G通信网络技术理论上的最大传输速度可以达到10Gbps，即1，25GB/s，但是受到当前技术水平的限制，虽然没有达到理论传输速度，但是相比于传统的通信网络技术速度也有着大幅度的提高。
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5G技术在煤矿掘进工作面运输系统中的
应用
摘要：现阶段，我国的5G技术有了很大进展，并在煤矿掘进工程面运输中得到了广泛的应用。
本文首先基于5G的实时精准定位以及应用服务进行研究，其次探讨了掘进工作面运输系统通信网络存在的问题，最后就5G技术在掘进工作面运输系统中的应用进行研究，以供参考。
关键词：煤矿智能化；5G；掘进工作面；运输系统
引言
随着现代社会生活水平的提升，煤矿安全生产的要求也进一步提高，如何实现煤炭的工业化生产变得至关重要。
在煤炭工业生产链的安全管理中，很多先进的智能化技术被应用其中，以无人值守模式为代表的智能化网络技术既保护了工作人员的人身安全，也有利于提升工作效率，促进我国煤炭工业化发展的转型升级。
在这一背景下，结合5G技术的不断发展，推动信息智能化网络技术的进一步优化，形成5G场景下的全方位应用，对于促进我国煤矿生产的可持续发展具有重要价值。
1基于5G的实时精准定位以及应用服务
5G移动网络通信系统在创新应用网络切片技术的基础上划分煤矿智能化应用的物理空间网络为一系列虚拟空间结构，结合各种虚拟网络空间的不同服务需求强化相应的功能，注重各种虚拟空间对运行可控性、带宽数据、传输结构的性能划分，对煤矿智能化应用中各自网络场景进行灵活应对。
常规模式下的煤矿井下定位系统需要应用传统超带宽传输技术和蓝牙技术等，基于5G技术的高精实时定位以及应用服务技术在此过程中真正扭转了常规模式中的煤矿井下定位缺少精确性而不适应煤矿智能化应用需求的局面，结合5G移动网络通信系统并非对独立的基础设施方式进行设置，从而确保了智能化应用中煤矿数据传输的实时性。
因为5G移动网络通信系统的时延性比较低，所以可以对5G网络定位和应用服务
模块进行开发，这属于煤矿智能化的发展趋势，这样可以精准管控煤矿开采车辆
和线路。
2掘进工作面运输系统通信网络存在的问题
（1）网络接入能力不足。
在掘进工作面运输系统运行过程中，需通过大量
不同类型的传感器对运输设备（包括破碎机、转载机、梭车、带式输送机）和供
电设备的工作状态、环境状况（包括各类气体浓度、温度、顶板压力等）进行监测，并通过网络将监测信息及时、可靠地传输到井下控制台或地面控制中心，以
供分析应用。
目前掘进工作面常用的4G等通信技术难以满足大量感知节点接入
需求。
（2）传输可靠性低。
掘进工作面包括掘进、支护、钻锚、运输等环节，
这些环节由不同的单机设备完成。
随着煤矿智能化建设的推进，需要通过装备成
套化、监测数字化和控制自动化等技术，使各环节单机设备按照一定的空间、时
间关系协同完成作业。
同时，随着掘进工作面少人化/无人化的发展，作业人员
需远程遥控工作面的设备。
设备远程遥控、设备间协同作业的实现依赖于相关指
令的及时、可靠传输，目前掘进工作面通信系统的传输可靠性难以满足应用需求。
（3）传输带宽不足。
掘进工作面有大量机械设备，需安装大量摄像仪进行监控，如利用红外摄像仪实时监控掘进情况及巷道成型情况；在钻锚部位安装摄像仪，
实时监控现场设备运转情况；在运输转载点或关键点，利用高清摄像仪监控设备
实时工况。
视频信号传输需占用大量网络带宽，而目前矿井常用的4G（上行速率
为50Mbit/s，下行速率为100Mbit/s）、WiFi（速率为300Mbit/s）均难以提供
足够的传输带宽。
3 5G技术在掘进工作面运输系统中的应用
3.1生产远程实时控制
针对煤矿智能化应用中的远程实时控制生产来讲，煤矿开采资源的控制向来
都是煤矿智慧化建设和智能化开采的重要事项。
常规的煤矿开采生产以及远程控
制重点应用各种互联网协议、传感器、路由器等，然后借助传感器设施在集控中
心汇集一系列数据信息，再向远程控制中心传输，这样只是可以实现一些对数据
传输实时性标准较低的远程控制要求。
而对于一部分数据传输实时性标准较高以及煤矿工人安全、矿井空间结构生产安全的考虑，上述远程控制系统不适用，而应用5G移动网络通信技术智能化开采煤矿可以很好地完善这种不足。
3.2优化运行管理
煤矿长距离掘进工作面通风技术的应用除了要重点关注于前期布置工作，还应该切实做好后续长期维护管理，以便促使所有设施均可以发挥出较为理想的持续运行效果，解决运行过程中各类故障问题出现产生的不良影响。
在长期运行管理中，要求技术人员能够实时掌握通风系统运行状态，同时关注长距离掘进工作面实际状况，如此也就可以及时调整异常问题，时刻保持最优通风效果。
3.3井下空间的远程运维
5G技术下的煤矿信息智能化系统的一个重要应用场景便是井下空间，井下的空间一般相对狭窄，智能化设备也会受到空间的约束而影响各种功能，导致信息化装备系统的架构进一步复杂，无法通过人工维修来完善运营和维护需要，5G技术的应用既能够借助网络系统和智能技术的应用对空间设备进行运营和维护。
对煤矿资源井下空间中的现场音频和视频数据等信息实现有效传输，井下空间智能化设备还可以将煤矿信息智能化应用所涉及到的虚拟模型和操作系统，以现实技术的方式引入到煤矿开采中去。
3.4远程集中控制
5G网络可为掘进工作面运输系统集中控制提供可靠的通信平台。
建立掘进工作面地面集控中心，并在掘进工作面自移机尾附近建立区域集控中心，通过5G 网络将掘进工作面掘锚一体机、配套运输设备（破碎机、带式输送机）、供配电设备的状态及人员、环境、关键点视频、进尺/进度等关键数据实时传送到地面集控中心及区域集控中心，集控中心对信息进行存储、分析，并根据需要对相关设备进行远程控制及协同管理，保障掘进工作面运输系统安全可靠运行。
4 5G场景下煤矿智能化网络技术的发展展望
在5G场景下的应用能够形成互联互通的信息网络，实现对井下空间实时情况的有效补充。
与此同时，更应当注重信息网络平台与5G场景下先进技术的有机融合，从而促进现有智能化难题的科学解决。
一方面，学会使用煤矿信息智能化网络技术，充分发挥网络的先进性作用，以机器人代替工人作业，从而促进煤矿产业技术的智能化发展。
另一方面，加强煤矿产业的自身建设，既要明确井下空间作业的规范性和科学性，也要在技术应用的过程中结合实际情况不断创新，深化5G场景空间的更深层次应用，促进煤矿产业信息智能化水平的不断提升，推动煤矿产业的可持续发展。
结语
5G技术具有大带宽、低时延、高可靠、广接入的特性，5G设备已经完成矿用化设计并取得了一定的应用效果，其性能可满足掘进工作面运输系统智能化建设要求。
矿用5G通信模组、5GCPE为掘进工作面各类设备及传感器接入5G网络提供了设备支持，有利于实现设备间的互联互通及对信息的综合利用，对掘进工作面运输系统智能化发展具有促进作用。
但BBU、5G基站等设备功耗较大，其矿用产品大多设计成矿用隔爆型，体积大且笨重，给现场安装施工带来不便。
在下一步的研究中，一方面，需要进一步优化隔爆型5G井下设备的电路、结构及散热设计，降低设备的功耗，减小质量和尺寸，使其更便于安装应用；另一方面，需要开发、研制矿用本质安全型5G设备。
参考文献
[1]张旭辉，杨文娟，薛旭升，等.煤矿远程智能掘进面临的挑战与研究进展[J].煤炭学报，2022，47（1）：579-597.
[2]张文康.基于煤矿智能化控制的掘进工作面成套装备技术研究[J].煤矿机械，2022，43（3）：53-56.
[3]胡兴涛，朱涛，苏继敏，等.煤矿巷道智能化掘进感知关键技术[J].煤炭学报，2021，46（7）：2123-2135.。