5G技术在煤矿智能化建设中的应用展望

摘要：智能煤矿安全是实现智能煤矿建设的关键环节。目前，我国智慧煤矿建设存在一定的滞后性，应用范围也比较局限，主要集中在采煤、开采、运输等生产环节。在煤矿自然灾害的监测和管理中缺乏完善，尤其是在瓦斯、水、火、屋面、落石、扬尘等方面，实时监测灾害参数缺乏精确性，无法发挥预警信息功能。鉴于此，本文主要分析5G技术在煤矿智能化建设中的应用展望。

关键词：5G技术；煤矿智能化；建设 中图分类号：TU756 文献标识码：A 1、引言

煤矿智能化是我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑已成为行业广泛共识，这与技术发展、政策顶层设计及全行业协同推进密不可分。2020年2月，国家发展改革委、国家能源局等八部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，指出要加快推进煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展，这对于我国煤炭工业发展具有里程碑意义。2020年11月，中国煤炭工业协会、中国煤炭科工集团及煤矿智能化创新联盟共同发布了《中国煤矿智能化发展报告》，系统总结了中国煤矿发展及信息化建设的基本情况，阐述了煤矿智能化基础理论及关键技术研究进展，详细介绍了智能化示范煤矿的建设实践情况，布局了煤矿智能化建设标准体系。2020年底，国家发展改革委、国家能源局启动了首批71处国家智能化煤矿建设示范项目，全力推动智能化建设的示范培育，加速行业智能化水平提升。2021年6月，为科学规范有序开展煤矿智能化建设，统一衡量智能化建设质量，加快建成一批多种类型、不同模式的智能化煤矿，国家能源局发布了《煤矿智能化建设指南》，起草制定了《智能化煤矿验收办法》。

2、煤矿智能化建设的必要性

2.1、煤矿智能化建设是实现数字化转型的新动能

数字化转型的本质是一场新的工业革命和产业变革，由新一代信息技术驱动，实现生产、运营、管理、销售和服务等全面数字化，从而推动业务模式重构、管理模式变革、商业模式创新与核心能力提升。

信息技术的进步和相关基础设施的不断完善，有望助力煤企真正实现从煤炭“生产者”向“服务者”增值发展的转变。一些企业致力于搭建以数字化矿山为基础的产业生态服务系统，积极推动煤炭产业从原煤标准化、功能产品化、产销在线化、业务网络化向产业生态化迈进，实现从采掘业的“点”到服务业的“网”的闭环生态，使煤企实现从传统的“挖煤卖煤”的商品交易到以“服务交付”为主的产业生态运营的战略转变，进而希望依托数字化和“触网”重构煤炭产业生态。

2.2、煤矿智能化建设是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑

在新发展阶段，煤炭工业高质量发展之路是一条技术与装备创新之路、产业变革之路和全面突破之路。煤矿智能化建设是将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行，对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。

2.3、煤矿智能化建设是保障能源安全的重大举措

目前我国正大力推动碳达峰、碳中和“30·60”工程，根据预测，2030年前煤炭作为主体能源的地位不可撼动，2030年后煤炭进入战略储备能源的通道。煤矿智能化代表着煤炭工业先进生产力的发展方向，可以实现煤炭作为主体能源时期的安全稳定供应，以及战略储备能源时期的“一键启动”的能力。全行业应充分认识“双碳”背景下加快推进煤矿智能化建设面临的新形势、新任务和新要求，以煤矿智能化建设为抓手，推动智能化技术与煤炭绿色开发利用深度融合，加快释放先进优质产能，以更高目标要求推进煤炭绿色低碳转型和行业高质量发展，切实发挥煤炭的兜底保障作用。

2.4、煤矿智能化建设为煤机装备制造产业指明发展方向

随着国家一系列指导文件的出台，煤机装备制造产业进一步明确了向“智能、高端、服务、绿色”转型升级的发展方向：一是立足我国煤炭工业大国地位和基础地位，坚定走煤机装备制造国产化、自主化发展道路，同时不断提升对外开放水平，充分利用国内国外“两种资源、两个市场”，加快国际化拓展；二是把握好智能化开采发展方向，智能化是煤矿综合机械化发展的一个新的阶段，是生产方式和生产力又一次的新革命，高端、智能、安全、可靠的煤机装备将具有更加广阔的市场，要不断对标差距，补足短板，深度融合新工艺、新材料以及大数据、物联网、人工智能、5G等新技术，生产研制高可靠性、标准化、成套化、模块化及适应各类工况条件的高端智能装备；三是推动制造与“产学研用”单位相结合，与重大工程项目相结合，提升煤机装备制造协同创新、联动发展和产业示范能力。

3、煤矿智能化应用5G技术的必要性

相关科研人员在进行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地安排，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。

然而，由于网速的限制，可能就会对机器视觉产生一定的误差，不能及时生成高清视频来满足操作人员的观察和监督，甚至可能会影响后期的辨识度，严格限制整体的远程操控体系，这些都表明5G技术相较与4G技术更能满足当代煤矿行业发展的主要需求。在对wifi网络热点进行具体分析之后发现，该热点即容易与网络之间形成断裂，从而可能会造成信息的干扰，而且可能会受到周围环境干扰，而产生覆盖面降低的效果，带宽也无法真正满足再进行实际需求时所需要的视觉应用需求。

4、5G技术在煤矿智能化建设中的应用 4.1、基于5G的高精实时定位与应用服务

现阶段，无线数据传输技术是当前地下煤矿生产发展过程和定位系统成熟过程的主要支撑技术，依然没有对技术进行更新和突破挑战，这种传统的技术应用可能会受到许多因素的限制而无法得到长远的发展，甚至无法提供精准的定位，在进行信息的收集和处理时，也无法推动整个事物的顺利完成。而5G技术的出现和应用能够提高定位的精准度和适时性，作为我国未来煤矿发展过程的主要方向。

4.2、生产远程实时控制

远程控制中心在煤矿生产过程中发挥着重要影响力，需要与实时控制设备共同发挥作用才能够提高信息的精准性，还需要做好信息传输路径和协议签订的合理性规划，还需要将那些实时性较强的模块进行区分。

4.3、井下远程协同运维

随着设备科学性的不断提升，地下设备的自动化和智能化也在不断升级与优化，这时就需要做好5GUnderground的升级与优化，才能够从根本上为井下远程协同运维提供保障。该网络系统的升级与地下设备的科学性呈现正比的发展方向，需要工作人员不断更新自己的维护理念，做好手段与措施的及时扩充，对于那些具有较强技术性的问题可以聘请专业人员来进行处理，利用远程操控体系来进行完善。5G网络可以实现视频资源和音频信息的传输，距离高于一般标准下的可传输距离，还能够实现信息的虚拟模拟化设定，减少因人为因素损坏带来的安全问题，提高机器设备的普及率。

5、结束语

智能化开采、智能化矿井建设是煤炭企业实现高质量发展的必然选择。智能化生产把煤矿工人从危险的作业环境中解放出来，从繁重的体力劳动中解放出来，可实现“无人则安，少人则安”，是以人为本的煤炭企业担当的社会责任和企业核心价值观的体现。然而在当前煤矿智能化发展过程中，对现实问题要有清醒认识，发展中要围绕核心、突出重点，解决难点痛点问题，以期使煤炭企业的智能化矿井建设之路更加平稳健康发展，企业职工能获得更多的幸福感、自豪感，国家能源安全的“压舱石”也能更加稳固。

参考文献：

[1]王国法.煤矿智能化最新技术进展与问题探讨[J].煤炭科学技术,2022,50(01):1-27.

[2]景少波.5G技术在煤矿智能化中的应用探讨[J].陕西煤炭,2021,40(05):46-48+52.