露天矿5G基站储能技术研究

露天矿5G基站储能技术研究

孙静雅

中国电信集团投资有限公司  河北分公司 河北省 保定市 071000

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

［1］韦庆，葛晓阳.5G基站电磁辐射环境特征及监测实证研究［J］.环境监测管理与技术，2021，33（4）：53-56.

［2］刘新伟，崔兆波，林兆丰，等.基于地理位置信息的移动通信基站电磁辐射监测系统应用［J］.科技风，2020（3）：64-66.

［3］沈飞，张李阳，陈香，等.移动通信基站在线监测系统电磁辐射环境分析［J］.科学中国人，2017（15）：175.