5G技术背景下的智能矿山研究

5G技术背景下的智能矿山研究

李启东

身份证号：620121196804301010

摘要：随着5G技术的推广应用，强化融合了物联网、大数据等技术，集多项前沿技术的功能于一体，为各行各业的发展带来推动作用。5G技术在智能矿山建设领域具有重要的应用价值，文章在简述5G技术的基础上，提出5G技术在智能矿山建设中的应用策略，通过该项技术以及其它新技术的应用，实现全面感知、远程控制、智能调度，提高矿山生产、管理各项工作的智能化水平。

关键词：智能矿山；5G技术；智能化管控

5G技术具有数据传输效率高、稳定可靠等特点，在多数行业中均取得广泛的应用。在矿山项目中应用5G技术后，有助于提高矿山的智能化建设水平，推动矿山产业的高质量发展。5G技术在智能矿山中的应用存在诸多专业细节，深入研究技术应用策略具有重要意义。

1 5G技术概述

5G技术属于新一代蜂窝移动通信技术，具有通信带宽大、数据传输延迟低、数据传播效率高等特点，具有突出的综合应用优势。在智能矿山建设中应用5G技术时，能够提高矿山项目的智能化运作水平，推动矿山产业的高质量发展。

智能矿山是在矿山生产中深度融合以5G、大数据、物联网为代表的一系列前沿技术，提供自规划、自感知、自决策、自运行多项功能，满足矿山设计、掘进、开采、运输各项工作的需要，通过全面监测和及时管控的工作策略，能够保障矿山生产安全，提高生产质量，增加经济效益。

2 5G技术在智能矿山项目中的应用实例

某矿山项目采用星形布局的矿山网络，稳定性较差，线缆出现单点故障后，易引起设备离线，不利于现场管控。南区、北区通过1条20MB的专线连接，连接方式的可行性不足。矿区井下无线网、工业以太网多网并存，网络承载能力弱，互联互通效果差。

根据智能化的矿山建设目标，引入5G技术，结合工业环网万兆、企业办公万兆以及专线网络，建立一套集多种新一代技术于一体的网络架构体系，解决传统方式下数据互联互通水平低、共享水平低的问题，为各类应用系统的正常运行提供了良好的环境。

3 5G技术的典型应用场景

3.1全面感知

矿山生产数据类型多、体量大，井下监测范围广，传输距离长，传统的有线传输方式缺乏可行性。若应用5G技术，同步开通NB物联网并辅以视频感知等相关技术，可以扩宽监测范围，全面感知井下“人、机、环”各项生产要素的各项信息，便于管理人员掌握井下实际生产情况，进行科学管理。

（1）5G+超高清视频。部分矿山项目的井下巡查仍采用人工方式，巡查的全面性和及时性较差，人力资源投入多，效率低。若采用“5G+超高清视频”的方案，能够满足井下全天候、全覆盖的安全监管要求。视频监控是典型的监控方式，但需要人工进行判断，确定井下生产情况，若在视频监控的基础上应用由5G无线和工业环网组成的高速网络，实现全面监控、及时反馈，例如自动识别带式输送机、探放水等行为的关键信息，分析是否存在人员违规、人员受损、现场灾害（例如透水、冒顶、火光）等情况，提升了视频监控的有效性。同时，在边缘和云端引入人工智能技术，提升日常管控的智慧水平，做到边缘智能分析，云端训练模型。

（2）故障预判。在5G技术、物联网技术等的融合应用方式下，通过附加监测模组即可快速采集及监管设备的运行状态信息，根据获取到的信息评价设备的运行状态，预测可能出现的故障，由技术人员进行源头管控。

（3）AI感知。在智能矿山项目中应用5G技术后，提供AI感知功能，矿山通过人工智能图像识别技术精准获取生产现场各类设备的运行状态，发现设备故障后，自动锁定故障的发生位置并实施全过程跟踪管理。以带式输送机胶带的损伤为例，可以应用自动定位技术确定损伤的位置，结合工程技术人员对故障的控制要求，使损伤的部位自动停到指定的区域，方便检维修。

3.2远程控制

生产实时控制是提高矿山生产水平的重要途径，但矿山生产环境错综复杂，因此需要通过技术手段提高实时控制水平。传统传输技术在信息传输的及时性、全面性等方面存在不足之处，难以全面满足远程控制要求，尤其是对移动中的设备进行远程控制时更缺乏可行性。针对此技术现状，引入5G技术，借助此项技术低延时的特性，以及边缘计算技术的辅助，可以提高数据访问速度，并将时间敏感型数据分析应用迁移至边缘侧，加之多种类型传感器的密切配合，能够监测与保护井下的生产设备，提高对井下综采、掘进、通风等的远程控制水平。

（1）综采工作面的远程控制。矿山现有综采工作面的传感器配置不全，若要提高远程控制的智能化水平，需要增设传感器。以液压支架为例，每个支架的传感器数量需达到20～30个，丰富监测信息。对于采矿机或其它井下生产现场的移动设备，可以通过CPE转变通信方式，以有线连接的方式将倾角传感器、行程传感器等装置连接至CPE设备，再通过5G无线网络连接至5G基站，进行井下无线通信，实现远程监视、远程控制以及现场记忆割矿。

（2）掘进工作面的远程控制。矿山项目井下生产流程复杂，融合5G技术后，建立集“掘、支、运”三项核心工作于一体的快速掘进系统，通过新技术驱动硬件设施的高效运行，达到掘锚平行作业、多臂同时支护、远程智能操控等效果。

3.3智能调度

在矿山项目中应用5G技术后，增强调度的专业性，延伸调度的覆盖范围，为矿山应急指挥提供帮助，提高矿山生产安全水平。基于5G技术的矿山项目智能调度对象包含电力、监控、机车、通讯等，有线、无线、音频、视频等设备采用一网承载，高效整合并调度设备。各分站间互为备份，保障信息安全，可以支持分级组网，实现多部门联动、多级调度，且由于智能矿山系统的监测能力强，还将提供丰富的监测数据，根据此部分数据自动识别和预警生产现场的灾情，再以实际情况为准，自动联动广播、视频等，及时对异常情况做出响应，减小不良影响，做到真正意义上的智能调度。

4结语

综上所述，5G技术在智能矿山建设中具有宝贵的应用价值，例如提升网络通信的实时性，扩宽现场监控范围，提供远程监控功能，减轻员工劳动强度等。经过本文的研究，提出5G技术在智能矿山项目中的应用思路以及具体方法，明确了5G技术的应用优势，希望本文提及的内容对同仁有参考意义。

参考文献

[1]任超. 基于5G+工业互联网的智能矿山创新建设研究[J]. 西部探矿工程,2023,35(08):136-138.

[2]冯晓斌. 5G+智能矿山建设实践[J]. 陕西煤炭,2022,41(06):205-206.

[3]景杰. 5G通信技术在智能矿山中的应用[J]. 数字技术与应用,2022,40(03):45-47.