5G技術(shù)在煤礦智能化建設(shè)中的應(yīng)用展望

5G技術(shù)在煤礦智能化建設(shè)中的應(yīng)用展望摘要：智能煤礦安全是實現(xiàn)智能煤礦建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，我國智慧煤礦建設(shè)存在一定的滯后性，應(yīng)用范圍也比較局限，主要集中在采煤、開采、運輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)。在煤礦自然災(zāi)害的監(jiān)測和管理中缺乏完善，尤其是在瓦斯、水、火、屋面、落石、揚塵等方面，實時監(jiān)測災(zāi)害參數(shù)缺乏精確性，無法發(fā)揮預(yù)警信息功能。鑒于此，本文主要分析5G技術(shù)在煤礦智能化建設(shè)中的應(yīng)用展望。關(guān)鍵詞：5G技術(shù)；煤礦智能化；建設(shè)中圖分類號：TU756文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1、引言煤礦智能化是我國煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐已成為行業(yè)廣泛共識，這與技術(shù)發(fā)展、政策頂層設(shè)計及全行業(yè)協(xié)同推進(jìn)密不可分。2020年2月，國家發(fā)展改革委、國家能源局等八部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出要加快推進(jìn)煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革和高質(zhì)量發(fā)展，這對于我國煤炭工業(yè)發(fā)展具有里程碑意義。2020年11月，中國煤炭工業(yè)協(xié)會、中國煤炭科工集團(tuán)及煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟共同發(fā)布了《中國煤礦智能化發(fā)展報告》，系統(tǒng)總結(jié)了中國煤礦發(fā)展及信息化建設(shè)的基本情況，闡述了煤礦智能化基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展，詳細(xì)介紹了智能化示范煤礦的建設(shè)實踐情況，布局了煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系。2020年底，國家發(fā)展改革委、國家能源局啟動了首批71處國家智能化煤礦建設(shè)示范項目，全力推動智能化建設(shè)的示范培育，加速行業(yè)智能化水平提升。2021年6月，為科學(xué)規(guī)范有序開展煤礦智能化建設(shè)，統(tǒng)一衡量智能化建設(shè)質(zhì)量，加快建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦，國家能源局發(fā)布了《煤礦智能化建設(shè)指南》，起草制定了《智能化煤礦驗收辦法》。2、煤礦智能化建設(shè)的必要性2.1、煤礦智能化建設(shè)是實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新動能數(shù)字化轉(zhuǎn)型的本質(zhì)是一場新的工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)變革，由新一代信息技術(shù)驅(qū)動，實現(xiàn)生產(chǎn)、運營、管理、銷售和服務(wù)等全面數(shù)字化，從而推動業(yè)務(wù)模式重構(gòu)、管理模式變革、商業(yè)模式創(chuàng)新與核心能力提升。信息技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，有望助力煤企真正實現(xiàn)從煤炭“生產(chǎn)者”向“服務(wù)者”增值發(fā)展的轉(zhuǎn)變。一些企業(yè)致力于搭建以數(shù)字化礦山為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)，積極推動煤炭產(chǎn)業(yè)從原煤標(biāo)準(zhǔn)化、功能產(chǎn)品化、產(chǎn)銷在線化、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)化向產(chǎn)業(yè)生態(tài)化邁進(jìn)，實現(xiàn)從采掘業(yè)的“點”到服務(wù)業(yè)的“網(wǎng)”的閉環(huán)生態(tài)，使煤企實現(xiàn)從傳統(tǒng)的“挖煤賣煤”的商品交易到以“服務(wù)交付”為主的產(chǎn)業(yè)生態(tài)運營的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，進(jìn)而希望依托數(shù)字化和“觸網(wǎng)”重構(gòu)煤炭產(chǎn)業(yè)生態(tài)。2.2、煤礦智能化建設(shè)是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐在新發(fā)展階段，煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展之路是一條技術(shù)與裝備創(chuàng)新之路、產(chǎn)業(yè)變革之路和全面突破之路。煤礦智能化建設(shè)是將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘（剝）、運輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等過程的智能化運行，對于提升煤礦安全生產(chǎn)水平、保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)具有重要意義。2.3、煤礦智能化建設(shè)是保障能源安全的重大舉措目前我國正大力推動碳達(dá)峰、碳中和“30·60”工程，根據(jù)預(yù)測，2030年前煤炭作為主體能源的地位不可撼動，2030年后煤炭進(jìn)入戰(zhàn)略儲備能源的通道。煤礦智能化代表著煤炭工業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向，可以實現(xiàn)煤炭作為主體能源時期的安全穩(wěn)定供應(yīng)，以及戰(zhàn)略儲備能源時期的“一鍵啟動”的能力。全行業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識“雙碳”背景下加快推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)面臨的新形勢、新任務(wù)和新要求，以煤礦智能化建設(shè)為抓手，推動智能化技術(shù)與煤炭綠色開發(fā)利用深度融合，加快釋放先進(jìn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，以更高目標(biāo)要求推進(jìn)煤炭綠色低碳轉(zhuǎn)型和行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，切實發(fā)揮煤炭的兜底保障作用。2.4、煤礦智能化建設(shè)為煤機裝備制造產(chǎn)業(yè)指明發(fā)展方向隨著國家一系列指導(dǎo)文件的出臺，煤機裝備制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步明確了向“智能、高端、服務(wù)、綠色”轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展方向：一是立足我國煤炭工業(yè)大國地位和基礎(chǔ)地位，堅定走煤機裝備制造國產(chǎn)化、自主化發(fā)展道路，同時不斷提升對外開放水平，充分利用國內(nèi)國外“兩種資源、兩個市場”，加快國際化拓展；二是把握好智能化開采發(fā)展方向，智能化是煤礦綜合機械化發(fā)展的一個新的階段，是生產(chǎn)方式和生產(chǎn)力又一次的新革命，高端、智能、安全、可靠的煤機裝備將具有更加廣闊的市場，要不斷對標(biāo)差距，補足短板，深度融合新工藝、新材料以及大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等新技術(shù)，生產(chǎn)研制高可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化、成套化、模塊化及適應(yīng)各類工況條件的高端智能裝備；三是推動制造與“產(chǎn)學(xué)研用”單位相結(jié)合，與重大工程項目相結(jié)合，提升煤機裝備制造協(xié)同創(chuàng)新、聯(lián)動發(fā)展和產(chǎn)業(yè)示范能力。3、煤礦智能化應(yīng)用5G技術(shù)的必要性相關(guān)科研人員在進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)早期，主要形成和確定的應(yīng)用場景為三類，其中高級移動寬帶具有較強的可靠性和通信穩(wěn)定性，能夠利用科學(xué)有效的技術(shù)方案和措施來解決在進(jìn)行寬帶安裝業(yè)務(wù)過程中面臨的各種問題。其中包含的兩個可靠通信技術(shù)為低延遲通信和多機通信，低延遲通信方案主要作用于煤礦開采過程中挖掘機和采礦車輛的控制，并將其與礦山的位置之間做好科學(xué)地安排，多機通訊再進(jìn)行解決時，主要可以適用傳感器等相關(guān)科技手段來進(jìn)行信息的收集，可以提高整個設(shè)備控制的安全性。然而，由于網(wǎng)速的限制，可能就會對機器視覺產(chǎn)生一定的誤差，不能及時生成高清視頻來滿足操作人員的觀察和監(jiān)督，甚至可能會影響后期的辨識度，嚴(yán)格限制整體的遠(yuǎn)程操控體系，這些都表明5G技術(shù)相較與4G技術(shù)更能滿足當(dāng)代煤礦行業(yè)發(fā)展的主要需求。在對wifi網(wǎng)絡(luò)熱點進(jìn)行具體分析之后發(fā)現(xiàn)，該熱點即容易與網(wǎng)絡(luò)之間形成斷裂，從而可能會造成信息的干擾，而且可能會受到周圍環(huán)境干擾，而產(chǎn)生覆蓋面降低的效果，帶寬也無法真正滿足再進(jìn)行實際需求時所需要的視覺應(yīng)用需求。4、5G技術(shù)在煤礦智能化建設(shè)中的應(yīng)用4.1、基于5G的高精實時定位與應(yīng)用服務(wù)現(xiàn)階段，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是當(dāng)前地下煤礦生產(chǎn)發(fā)展過程和定位系統(tǒng)成熟過程的主要支撐技術(shù)，依然沒有對技術(shù)進(jìn)行更新和突破挑戰(zhàn)，這種傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用可能會受到許多因素的限制而無法得到長遠(yuǎn)的發(fā)展，甚至無法提供精準(zhǔn)的定位，在進(jìn)行信息的收集和處理時，也無法推動整個事物的順利完成。而5G技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用能夠提高定位的精準(zhǔn)度和適時性，作為我國未來煤礦發(fā)展過程的主要方向。4.2、生產(chǎn)遠(yuǎn)程實時控制遠(yuǎn)程控制中心在煤礦生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要影響力，需要與實時控制設(shè)備共同發(fā)揮作用才能夠提高信息的精準(zhǔn)性，還需要做好信息傳輸路徑和協(xié)議簽訂的合理性規(guī)劃，還需要將那些實時性較強的模塊進(jìn)行區(qū)分。4.3、井下遠(yuǎn)程協(xié)同運維隨著設(shè)備科學(xué)性的不斷提升，地下設(shè)備的自動化和智能化也在不斷升級與優(yōu)化，這時就需要做好5GUnderground的升級與優(yōu)化，才能夠從根本上為井下遠(yuǎn)程協(xié)同運維提供保障。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的升級與地下設(shè)備的科學(xué)性呈現(xiàn)正比的發(fā)展方向，需要工作人員不斷更新自己的維護(hù)理念，做好手段與措施的及時擴(kuò)充，對于那些具有較強技術(shù)性的問題可以聘請專業(yè)人員來進(jìn)行處理，利用遠(yuǎn)程操控體系來進(jìn)行完善。5G網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)視頻資源和音頻信息的傳輸，距離高于一般標(biāo)準(zhǔn)下的可傳輸距離，還能夠?qū)崿F(xiàn)信息的虛擬模擬化設(shè)定，減少因人為因素?fù)p壞帶來的安全問題，提高機器設(shè)備的普及率。5、結(jié)束語智能化開采、智能化礦井建設(shè)是煤炭企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。智能化生產(chǎn)把煤礦工人從危險的作業(yè)環(huán)境中解放出來，從繁重的體力勞動中解放出來，可實現(xiàn)“無人則安，少人則安”，是以人為本的煤炭企業(yè)擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣?zé)任和企業(yè)核心價值觀的體現(xiàn)。然而在當(dāng)前煤礦智能化發(fā)展過程中，對現(xiàn)實問題要有清醒認(rèn)識，發(fā)展中要圍繞核心、突出重點，解決難點痛點問題，以期使煤炭企業(yè)