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摘要:近年来,社会进步迅速,基站电磁辐射监测对移动通信技术的发展和公众安全具有重要意义。为实现对基站监测数据的高效处理,减轻人工负担,基于第一时刻和时间处理规则,开发了一种5G基站监测数据处理方法,并据此设计出一套基站监测数据的处理装置。
关键词:露天矿;5G基站;储能技术研究
引言
露天矿智能化建设背景下对无线通信技术的应用提出更高要求,以往WIFI、4G技术的应用逐渐无法满足智能化、自动化开采的实际需求。得益于5G技术应用,可在优化当前矿用无线通信系统构建的前提下,增设故障远程诊断、全矿井安全监测、设备远程操控等功能。文章从5G关键技术的分析入手,在此基础上阐明露天矿智能化建设中5G技术的具体应用。
15G关键技术分析
1.1关键技术
5G技术的发展可实现对多样化场景针对性需求的满足,相较于4G技术而言,5G技术创新点可划分为网络技术、无线技术两种。其中无线技术创新涵盖超密集组网、全频谱接入、天线阵列、新型多址等技术,针对网络技术而言,其技术创新则涵盖网络功能训你话(NFV)、软件定义网络(SDN)等。另外,5G潜在技术还涉及正交频复用、全双工、终端直通、滤波器组多载波、终端直通、多元低密度奇偶检验、灵活双工等技术。
1.2技术性能优势
通信系统的构建得益于5G技术应用实现性能显著优化,相较于以往通信技术应用,5G通信技术性能优势体现为:(1)理论峰值速率。理论条件下,3G、4G峰值速率可达21Mbits/s、Gbit/s,而5G峰值速率则提升至Gbit/s。(2)时延。3G、4G通信技术端到端时延分别控制在200ms、30~50ms,而5G技术可实现将时延控制在<1ms范围内。(3)支持服务。正常条件下,3G通信技术可支持高质量数字通信服务,4G技术可提供高速网络数据、VolTE服务等,而5G技术服务提供则囊括额MBB/URLLC/MMTC等服务。(4)用户体验速率。3G、4G通信技术体验速率分别控制在440Kbit/s、10Mbit/s,而5G技术体验速率可提升至100MBit/s。(5)信道编码。3G、4G通信系统信道编码为Turbo,5G通信技术信道编码则为LDPC/Polar。
2露天矿5G无线通信系统典型应用
5G对增强移动宽带(Enhanced MobileBroadband,eMBB)场景的技术支撑能力,能够有效适应露天矿超高清视频传输等高带宽业务需求;5G对超高可靠低时延通信(Ultra Reliable Low LatencyCommunications,uRLLC)场景的技术支撑能力,能够有效满足无人采矿车、无人挖掘机等无人矿山智能设备间通信需求;5G对海量机器类通信(MassiveMachine Type Communications,mMTC)场景的技术支撑能力,能够更好地支持多种露天矿安全监测等传感数据采集需求。
2.1 融合一体化通信
随着智能露天矿建设的推进,露天矿需要基于5G无线通信系统实现融合调度通信功能,在统一的核心调度平台上实现有线调度、无线调度融合,提升露天矿通信效率和调度水平。因此,在露天矿5G无线通信系统中设计5G融合调度设备,该设备支持ISUP/TUP/PRI/Q.SIG/SIP/H.323/MGCP/H.248等多种协议,可支持公网手机和固话、有线调度电话、行政电话、IP电话、4G/5G/WiFi终端、SIP广播终端等设备的接入,使露天矿5G无线通信系统实现有线和无线融合调度通信。同时,上述多种类型终端的接入,形成了井上下语音、数据、视频等多媒体信息的5G综合传输平台,避免各系统自成网络、接口不统一的问题,有效消除信息孤岛的产生,提高矿井通信及信息利用能力。
2.2 高带宽业务应用
借助5G高带宽、低时延的特性,露天矿5G无线通信系统为露天矿提供全环节的高清视频监控服务。在此基础上,通过部署智能图像及视频分析服务器进行人脸识别、生产过程行为识别、生产过程管控等,实时给出分析结果,为露天矿环境监测和安全生产提供智能安全预警;同时可实现露天矿AR智能巡检、AR设备运维、AR生产培训等需要无线高带宽支持的应用。
2.3 智能工作面业务应用
露天矿综采工作面、掘进工作面属于生产移动性场所,光线不足、温度高、粉尘多、湿度大、设备多,工作环境差且危险度大。因此,实现智能化无人开采是智能工作面建设关键。智能化开采需要大量传感数据的支持,采集的信息类型多、数据生成速度快、数据量增长快;同时智能化开采需要对采煤机等设备进行远程实时监测、遥控,对数据传输的实时性、可靠性要求高。因此智能工作面对传输网络的带宽、时延、可靠性等性能要求高。通过露天矿5G无线通信系统构建的工作面传输通道,一方面能够可靠、准确、实时地满足工作面各类环境指标、设备工况、作业参数和调度指令等数据的井上下双向传输,实现工作面生产过程自动化、操作远程化;另一方面可实现工作面自动监测监控,可远程监测关键设备工况,当设备出现故障时,维修人员会及时收到维修指令进行维修,从而实现智能工作面的少人或无人操作,达到“无人则安”的安全生产目的。露天矿5G无线通信系统提供了井上下语音、数据、视频等信息一体化无线高可靠宽带传输平台,支持多种通信终端的接入及互通,为矿井各系统融合及信息综合利用提供了技术支持,为矿井高清视频监控、VR/AR、智能工作面、实时远程控制等行业应用提供了可靠的通信保障,满足井下人-人、人-物、物-物互联的通信需要。但露天矿5G无线通信系统的应用尚未得到充分发展,存在以下缺点或难点:①5G基站、RHUB等设备功耗大,只能设计成矿用隔爆型产品,体积大且笨重,安装使用不方便。②5G基站及天线射频总功率需小于6W,造成覆盖距离小,基站使用数量上升,系统建设成本高。③矿用5G手机终端匮乏。④5G通信模组价格高且功耗大,尚不具备大规模行业应用的条件。因此,今后应从以下方面进行系统优化:①小型化行业5G核心网设计,支持网络切片功能。②矿用5G基站等设备的低功耗及本安化设计。③700MHz频段5G设备的井下应用,提升5G基站覆盖范围。④矿用5G手机终端的定制及行业APP的开发。⑤低功耗5G通信模组的开发。⑥结合现场需求更多行业应用场景的深入挖掘。
结语
基站电磁辐射监测对移动通信技术的发展和公众安全具有重要意义。为实现基站监测数据的高效处理,减轻人工负担,基于第一时刻和时间处理规则,开发了一种5G基站监测数据处理方法,并据此设计出一套基站监测数据的处理装置。该方法及装置实现了5G基站监测数据的自动化采集、处理、输出,有效提高了监测数据处理效率。
参考文献
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