5G通信技术在煤矿智能化开采中的有效应用
5G通信网络技术在煤矿智能化的应用
5G通信网络技术在煤矿智能化的应用摘要：将5G技术用在我国煤矿智能化发展中，可有效弥补目前煤矿作业的短板之处，促使环境感知精准度全方位提升，实现了安全监管工作效果的全面优化，对于改善我国煤矿智能化水平有着非常重要的现实作用，真正地实现智能化开采。
因此需相关工作人员了解5G技术特征以及运用在煤矿智能化中的可行性，并围绕定位与应用、虚拟交互、生产过程控制、井下运维、巡检着手，保障5G技术应用场景的合理性，发挥出5G技术的最大价值。
关键词：5G通信网络技术；煤矿智能化；应用引言智慧矿山已然成为我国矿区生产建设的发展趋势，而智慧矿山的实现离不开对5G通信技术的有效融合与应用。
鉴于此，需在明确5G通信技术特点与优势的前提下，基于5G技术构建契合智慧矿山需求的应用场景，并结合对关键技术的应用为矿山智能化、自动化、集成化开采作业与安全管理提供支撑，助力我国煤矿开采事业朝着绿色、安全、智慧的方向持续发展。
1智慧矿山建设中5G技术应用优势纵观煤矿业发展历程，其产业发展成效与移动通信技术的发展、应用之间存在密切关联。
20世纪80年代，模拟语音通话技术与当时煤矿业并无紧密联系，此时煤矿开采仍以普采、炮采作为主要手段；90年代后移动通信过渡至2G、3G时代，此时工业领域已经开始尝试对网络通信技术进行初步引进，得益于移动通信技术的融合应用，促使半自动化综采模式取代传统炮采、普采方案成为煤矿开采主要手段；2010年后，4G移动通信技术得以广泛应用，此阶段煤矿开采中移动通信技术发挥着至关重要的作用，无论是自动化综采还是数字化开采作业的实现，均需以移动通信技术为关键技术支撑。
随着5G时代的到来，智慧城市、智能制造、智慧园区成为我国社会的主要发展趋势，而我国煤矿业发展也朝着智能化、智慧化的方向持续迈进，而智慧矿山的实现离不开对5G技术的应用。
以5G技术为支撑的智慧矿山建设，其开采安全性、效率均得以显著提升，并借助先进技术来减少人力成本投入，通过提高资源利用率来增大效益创造。
5G通信系统在煤矿安全中的应用
应用Technology ApplicationI G I T C W 技术176DIGITCW2021.04煤矿是现代人类社会生产生活所必须要的能源之一，最早的开采历史可以追溯至18世纪。
其作为一种长期能源，对我国的国民经济的长久发展有着重要意义。
我国的能源结构中，煤炭占有较高的比例，大约百分之七十左右，并且，这个比例在短时间内很难下降到百分之五十以下。
所以，在今后近半个世纪的时间里，煤炭仍会是我国主要的消耗能源。
而在煤矿开采的过程中，存在着许多安全隐患。
瓦斯事故、顶板事故、机电事故等事故，都严重影响着煤矿开采的进程，威胁着煤矿工人的生命，这使得保障煤矿安全成为了煤矿开采中无法绕开的重要问题。
多年来，我国的煤矿安全防范技术一直在不断提升，随着近年新兴5G 科技的出现与发展，也为煤炭安全技术的进一步升级提供了途径。
如何在煤炭安全中利用5G 通信技术，或将成为我国现今煤炭安全技术研究的课题之一。
1 煤矿安全的要求煤矿开采中，对于安全的要求是方方面面的。
不仅是针对开采进行的过程，在开采之前对矿区的检测、提前对矿区进行加固、出矿煤矿的运输、提前对事故发生进行演练等，都是煤矿安全生产中不可或缺的要素。
此外，在开采中，需要对多方面数值进行检测，加固设备的承重状况，矿井内部的空气、通风状况，矿井通道和安全出口的合理设置，防火和防爆的要求，矿井内部是否存在地下水等，都需要强大的监测能力对这些方面进行实时的监测，最终能够及时的反映问题，保障开采工作的顺利进行和作业人员的人身安全。
2 5G 通信系统的特点5G 建立在4G 的基础上，是通信技术的又一次飞速发展。
5G 具有“超高速率、超低延时、超大连接”的技术特点。
“超高速率”，使得通信的传播速度得到了飞跃式的提升，5G 的一个特点就是高频，受限于高频的传播性能，所以很多的高频段频率资源没有被使用，这正是5G 可以好好利用的资源。
“超低延时”，减少了请求和响应之间的时间差，5G 技术可以有效降低延迟，并且提高数据的传输速率，让响应时间大幅缩短，如若将其作用于多台工业机器的控制，超低延迟就能将整个控制过程的延迟时间大大缩小至1-2毫秒，这就能大幅提升工业设备的精度准度。
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：现阶段，随着科学技术的不断进步，把新的信息技术和传统的煤炭工业生产紧密地联系在一起，是一项重要的工作。
5G煤矿智能化是以5G作为安全出口，运用人工智能技术、互联网大数据、雾计算、云计算、工业互联网等技术手段，融合煤矿采、掘、运、支等传统工艺，建成具备开采智能化、生产加工自动化技术、管理信息化专业能力的矿山开采。
5G矿井的智能化建设，对煤炭企业生产数据进行信息化管理，实现向纵深发展具有重要意义。
5G技术的出现，是煤矿企业自主研发的一项信息化管理，也是煤矿生产效率更新的引领者。
因此，5G技术对煤矿智能化建设是不可缺少的一部分，讨论5G煤矿智能化，对于推动意识的变化，推动煤炭工业的生产转型，具有十分关键的现实意义。
关键词：5G通信技术；智能化煤矿；应用研究引言煤炭行业是中国传统行业中至关重要的一环，随着中国科学技术的蓬勃发展，各种新兴技术在煤矿中不断应用且显著提升了生产效率与员工安全性。
由于Wi-Fi技术与4G通信技术受限于自身传输效率无法适配新兴技术，严重影响了设备的日常使用，而5G通信技术凭借广连接、低时延等特点有效解决了煤矿开采难度大、信号传输不稳定、远程操作高延迟等难题，且为新技术提供了稳定、高效、快速的信号网络。
15G技术的优势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。
5G技术逐步实现了人与物、物与物之间的联系。
在能源产业方面，5G能够促进工业物联网、物联网技术的发展，加快服务业智能化、数字化、智能化的转型。
矿井智能化的初步探索与5G技术的应用是同步的，以前的技术无法解决矿井的问题，而随着5G技术的不断完善以及矿井智能化的不断建设，必将衍化出越来越多的自主创新应用。
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：传统通信技术的业务能力相对较低，导致煤矿开采技术的发展受到抑制，主要体现在通信网络延迟、带宽等方面的限制，使煤矿开采不能实现智能化。
5G 时代的到来使煤炭开采技术迎来了全新的发展机遇。
基于此种情况，本文对5G 技术在煤矿智能化中的应用展开分析，并通过其具体应用验证5G 网络技术的可行性。
关键词：5G通信技术；智能化煤矿；应用1 5G通信技术及其优势分析1.1 5G 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（International Telecommunication Union，ITU）定义了5G的三大类应用场景，即增强移动宽带（Enhanced Mobile Broad band，eMBB）、超高可靠低时延通信（Ultra-Reliable Low-Latency Communications，uRLLC）和海量机器类通信（Massive Machine Type of Communication，mMTC）。
增强移动宽带主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通信系统在煤矿安全中的应用
5G通信系统在煤矿安全中的应用摘要：煤矿资源作为社会发展中最为重要的能源之一，尤其在现阶段资源供应紧张、资源需求量增加，怎样提高煤矿开采效率和确保开采安全，实现煤矿开采的智能化发展已经成为当下煤矿行业发展的关键所在。
而5G通信技术的出现，就为煤矿智能化发展提供了更为有效的技术支撑，5G通信系统的大宽带、低延时、并发高优势有效解决了以往煤矿开采过程中感知难度大、数据传输稳定性差、远程控制延迟高等问题，为煤矿生产管理奠定了更为可靠的通信基础。
通过5G技术能够构建更加高效可靠稳定的信息通信系统，不仅可以实现对煤矿开采过程中的高精度实时定位，有效掌握各种设备设施以及环境因素的变化，及时排查和识别煤矿生产中的安全隐患和异常变化，实现对井下各个生产过程的可视化智能监控。
同时还可以与VR技术、智能巡检机器人、智能控制等技术相结合，提高煤矿开采的智能化和自动化程度，减少人为安全因素的影响。
因此文章先对5G技术在煤矿安全管理应用中的优势和重要性进行了分析，然后对当下矿用F5G工业光网的功能特征进行了分析，如VLAN业务隔离规划、QoS功能、高可靠安全保障等，指明了5G通信系统在煤矿应用的技术基础，最后结合煤矿实际情况，探讨了5G通信系统在安全生产中的应用。
关键词：5G通信系统；F5G工业光网；煤矿安全15G技术对于煤矿安全管理的重要性科研人员在进行5G网络技术的研发早期，主要形成和确定的应用场景为三类，其中高级移动宽带具有较强的可靠性和通信稳定性，能够利用科学有效的技术方案和措施来解决在进行宽带安装业务过程中面临的各种问题。
其中包含的两个可靠通信技术为低延迟通信和多机通信，低延迟通信方案主要作用于煤矿开采过程中挖掘机和采矿车辆的控制，并将其与矿山的位置之间做好科学的安排，多机通讯再进行解决时，主要可以适用传感器等相关科技手段来进行信息的收集，可以提高整个设备控制的安全性[1]。
所以，在进行采煤过程中，利用5G通讯技术的优势较为明显，主要表现在该技术能够提高整个煤矿开采流程的效率和速度，及时发现煤矿开采中的安全问题，但现阶段煤矿开采企业单位内使用的4G技术并不能满足需求，甚至可能会造成数据传递的误差和延误性，整体信息传播的速度也极低。
煤矿开采中的智能化技术与应用
02
实时监控与预警
智能化技术可以对矿井环境和 设备进行实时监控，及时发现
安全隐患，提高安全性。
03
优化开采方案
智能化技术可以对矿井数据进 行深度分析，优化开采方案，
提高资源利用率。
降低人工成本与资源消耗
减少人力投入
智能化技术的应用可以大幅减少人力投入，降低人工成本。
精准开采
智能化技术可以实现精准开采，减少资源浪费，降低资源消耗。
智能监控与预警系统
智能监控与预警系统是指利用智能化 技术对矿山的各种参数进行实时监测 、记录和分析，及时发现异常情况并 发出预警，保障矿山的安全生产。
智能监控与预警系统可以对矿山的瓦 斯浓度、温度、压力、湿度等参数进 行实时监测，及时发现异常情况并发 出预警，有效预防事故的发生。
智能设备与机器人
对社会经济的影响
促进经济增长
煤矿开采智能化技术的应 用可以提高生产效率，增 加煤炭产量，从而促进经 济增长。
创造就业机会
智能化技术的应用需要更 多的技术人才和操作人员 ，可以创造更多的就业机 会。
推动技术创新
智能化技术的应用需要相 应的技术支持和创新，可 以推动相关技术的研发和 应用。
对环境保护的影响
06
结论：煤矿开采智能化技 术的意义与影响
对煤矿产业的意义与影响
01
02
03
提高生产效率
智能化技术能够实现自动 化和智能化的生产管理， 减少人工干预，提高生产 效率。
降低安全风险
智能化技术可以实时监测 矿井环境，及时发现安全 隐患，降低安全事故的发 生率。
优化资源配置
智能化技术可以根据实际 需求自动调整设备运行状 态和资源配置，实现资源 的优化利用。
5G技术在智能化煤矿的应用研究
DCWTechnology Application技术应用137数字通信世界2023.061 5G技术在智能化煤矿的应用思路1.1 智能化煤矿架构设计国内煤矿多为地下开采模式，面对复杂地质条件和较高开采风险，许多煤矿陆续引进了采煤工作面机器人等设备，机械化程度越来越高。
但由于未实现系统建设统一规划，地面和井下通信网络建设相对滞后，难以实现设备、系统间大规模互联，给各种智能化应用实现带来了阻碍[1]。
为解决煤矿信息孤岛问题，引入5G 网络打造智能化煤矿信息平台，做到全息感知煤矿信息，通过数据融合实现业务联动，为生成智能管理决策提供支持。
加强平台顶层设计，需完成平台架构科学部署，如图1所示，完成由传输网络、平台层和应用层构成的智能化煤矿信息系统建设，应用5G 技术等实现数据统一接入，打造能够有效感知煤矿人、机、环、管要素的网络。
根据网络拓扑关系，从场所、地点等多维度完成海量异构数据融合，在云计算、大数据等技术支撑下实现数据智能分析和应用，能够实现煤矿ERP 等系统协同控制，为加强煤矿安全生产等各方面管理提供科学决策[2]。
1.2 5G技术应用要点从智能化煤矿实现关键来看，需拥有可靠的通信技术支撑，确保顺利实现大量数据汇聚，然后通过云计算、大数据等新技术实现煤矿智能管理。
5G 技术为各种系统提供沟通途径，是数据大融合的重要渠道，在煤矿智能化应用中应把握以下要点。
（1）注重物联感知。
在实现煤矿全要素信息采集的过程中，应用5G 技术连接各种终端，完成大量数据信息传递，确保实现万物互联目标。
（2）强化数据融合。
应用5G 技术需要融合各类数据信息，保证系统间能够协同运转。
（3）实现智能管控。
应用5G 技术可保证终端和中控系统间实时通信，实现机械设备远程智能管控，为采煤活动安全开展提供保障。
（4）做到综合管理。
应用5G 网络打造综合管理系统，通过对接多系统，开展煤矿生产指挥调度、安全5G技术在智能化煤矿的应用研究张恒斌（北京中网华通设计咨询有限公司，北京 150000）摘要：在智能化煤矿建设过程中，受通信时延高、数据难汇聚等因素的影响，面临系统协同性差、智能终端匮乏等一系列问题。
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5G通信技术在煤矿智能化开采中的有效
应用
【摘要】如今网络信息技术的持续发展，我国已进入全新的智能化时代，智
能化技术现已在众多领域普遍应用。
在煤矿开采中引进智能化技术可有效提升煤
矿开采工作的效率及质量，同时还可以全面保障工作人员及设备设施的安全。
本
文分析5G通信技术在实际的煤矿开采中的智能化应用，利用5G 核心技术，全面
达成煤矿开采的自动化及智能化，提升传统煤矿开采业的转型进程。
【关键词】煤矿开采；5G 技术；煤矿智能化
煤炭作为我国的一项重要能源物资，可保障全国的能源安全，以“双碳”为
背景，煤炭在作为一次能源的消费比例已呈逐年下降趋势，但依然承担着超过50%市场份额的应用，在未来高性能及智能化的生产是生产活动的发展方向，所以在
生产环节应提升在5G 通信与智能化等先进设计方面的应用，完成向智能化煤炭
开采的转型。
一、5G通信技术在煤矿智能化开采中应用的必要性
在煤炭开采的发展中智能化是必然趋势，是开展煤炭的高质量开采的重要核
心技术。
智能化煤矿需要数据信息的有效互通，而各类煤矿的实际应用场景中具
有不同的数据特点，也需要不同的传输方式，传统的数据传输为 4G+WiFi 技术，无法满足以上的传输需求，造成煤矿在不同的应用场景下存在相互间的技术阻碍，无法带动煤矿向智能化发展。
5G 本身具有带宽大、时延低以及连接广等特征，
加之微基站、切片技术以及端口连接等技术可支持煤矿开展智能化开采中更广泛
的数据传输及处理。
5G 在初始的设计中已经确定了不同的应用场景，包括增强的移动宽带、稳
定的低时延以及海量的设备通信。
其在增强型移动宽带支持的技术应用场景中，
可全面适应煤矿的大带宽业务要求，如超高清的视频传输等；对稳定的低时延场
景支持的技术应用场景中，可实现自动化矿山的智能设备通信，如自动采矿车及
自动挖掘机等；对海量设备通信支持的技术应用场景，可更有效地开展煤矿中对
不同的传感数据的采集，如安全监测等。
所以5G 通信技术在煤矿的智能化开采
中的应用是煤矿开采的发展趋势，可促进煤矿实现智能化进程，为实现煤矿的智
能化开采确定了发展方向。
二、5G通信技术在煤矿智能化开采中的实践应用
（一）基于5G通信技术的煤矿开采精准定位
5G 移动网络通信系统在网络切片技术的应用中开展创新，并在煤矿智能化
的应用中将物理空间网络划分为虚拟的空间结构，结合不同的虚拟网络空间内的
服务需求来提升相关的功能，将虚拟空间中要求的运行控制、带宽数据、传输方
式进行性能方面的划分，以便更好地符合煤矿智能化的应用中各种不同的网络场景。
通常煤矿的井下定位系统是以传统的超带宽传输及蓝牙技术来作为技术支持，在5G 技术具备的实时定位和应用服务等技术的基础上，真正使传统模式的煤矿
井下定位改变了不精准的现状，可满足煤矿开展智能化应用的真实需求，与5G
移动网络通信系统结合设置基础设施形式，保障了实时在智能化系统中开展煤矿
的数据传输。
由于5G 移动网络通信系统没有更高的时延性能，因此可有效研发
5G 的网络定位及应用服务等模块，这也是煤矿向智能化发展的必经途径，能够
在煤矿开采中精准地管理车辆，以及高效地控制线路。
（二）基于5G通信技术的煤矿开采远程管控
以煤矿采用远程智能化开展实时控制生产的角度分析，控制煤矿资源开采是
煤矿的智能化开采与建设的重要事项。
通常在煤矿的开采生产和远程控制中更多
地使用互联网协议、传感器及路由器等，再利用传感器在集控中心将收集的数据
信息进行整合，然后传送至远程控制中心，这只能控制一些对实时性要求不高的
远程数据传输。
而对于数据传输有严格的实时性要求，或涉及到煤矿工作人员安全，以及矿井的空间结构稳定性等，则不适宜应用上述远程控制系统，5G 移动
网络通信技术可以更好地开展煤矿的智能化开采，能够有效完善以上不足之处。
在5G基础上实施矿井的远程实时控制，能够满足更高的数据传输要求，有效完
成煤矿安全管理及资源开采目标，实现智能化开采的全面实时控制。
（三）基于5G通信技术的井下安全环境感知
通过5G 的万物互联特点，设置可感知井下生产环境的系统平台，来合理改
善现阶段对环境感知不精准、系统间关联弱、安全监测未互通等实际问题。
同时，还要研发智能通风、防火、排水、降尘、微震等可监测系统安全的管控技术，合
理进行工作面主要范围内安全防控的等级划分。
全方位、多角度感知井下的瓦斯、顶板、水火、粉尘、矿压、供电安全等的管控，来有效进行智能化开采。
（四）基于5G通信技术的综采工作面高清化
综采工作面是一个非常复杂的局限性空间，在煤炭开采作业时会产生大量粉尘。
如，在采煤机滚筒割煤、刮板输送机装煤、冒顶片帮等作业过程中都会产生
粉尘。
通常的预防手段为喷雾和注水。
这就导致了综采工作面变成了具有复杂故
障的场所，其中包括强光、粉尘及雾等，采集到的可视影像图清晰度不够，画质
偏低。
因此，可通过具有强穿透性的毫米波雷达，以红外线结合可见光等各类技
术集成图像，来获取井下影像的高清晰度视频。
毫米波雷达技术能准确地分析煤
层的位置及厚度，结合红外成像技术，就可获得开采工作面周围地质的精准 3D
图像。
同时，对视频深度学习并剖析内容，开展语义理解，进而在视频带动下完
成智能化开采。
（五）基于5G通信技术的的煤矿移动边缘计算
移动边缘计算可为接近终端用户提供计算能力及IT 服务场景，在接近终端
用户的移动节点开展相关的网络业务，来缩短网络传输的时延，通过5G 网络提
升用户体验。
因此，目前的5G 网络中移动边缘计算是最为基础的设施，其广泛
地在车联网等场景开展应用。
但是从节点的部署到技术的运用，移动边缘计算的
方案设计都需根据实际场景来实施，也就是说目前已有的移动边缘计算方案无法
直接用于煤矿智能化系统。
所以，在煤矿智能化的基础上要开展移动边缘计算的
结构设计，且对合适的计算任务卸载及迁移、云边协同等重要技术开展研发。
煤
矿场景下要与实际业务共同明确任务，分别在云、边、端开展计算及处理。
如对
高清视频的监控业务，可在监控摄像头位置进行画面的简单处理，去除重复或正常的画面，只传输指定的画面。
也可在5G 基站位置设置边缘计算节点来对上传的画面进行深度压缩处理，再上传至云端。
结语
总之，创建智慧煤矿作为煤炭行业的必经发展途径，可全面促进煤炭行业的转型升级，也为工业技术创新指明了发展方向。
在智慧煤矿的创建中要注重研发智能化煤炭开采技术，有效地运用5G 及其他高科技，达到煤矿开采的自动化及智能化，全面推进传统采煤行业的的创新升级。
参考文献：
[1]郭伟.5G+煤矿综采工作面智能化开采技术与设备应用探析[J].自动化应用，2022（12）：46-48+51.
[2]赵国瑞.煤矿智能开采初级阶段问题分析与5G应用关键技术[J].煤炭科学技术，2020，48（07）：161-167.。