礦用5G技術助推中國現(xiàn)代采礦智能化更加高效安全

隨著礦產資源開采環(huán)境的日益惡化，開采難度逐漸加大。在這種情況下，為了保證計劃中的采礦量能夠及時完成，我國加強了對各大科研院校的研究和開發(fā)，開發(fā)了能夠適應惡劣環(huán)境條件和不利地形條件的采礦設備。

 

5G是新一代蜂窩移動通信技術，具有傳輸速率高、時延小、可靠性高、容量大等優(yōu)點。目前，煤礦5G系統(tǒng)正處于發(fā)送安全標準進行檢測的過程中，尚未開發(fā)出滿足煤礦特殊需要的系統(tǒng)。

只有對地面5G產品進行防爆改造，很難滿足煤礦智能化建設的需要。煤礦存在瓦斯等易燃易爆氣體，礦井無線傳輸衰減大，制約了5G在煤礦中的直接應用。

煤礦存在瓦斯等易燃易爆氣體，礦井無線傳輸衰減大，制約了5G在煤礦的直接應用。礦山5G只對地面5G產品進行防爆改造，難以滿足煤礦智能化建設的需要。因此，以煤礦井下安全為目標是當務之急。

生產特殊需要，研究和開發(fā)采礦5G。

 

(1)礦山5G應采用本質安全的防爆措施。礦山5G基站應根據(jù)同時工作的多發(fā)射天線的最大總功率來評估其防爆性能。對礦用5G基站天線的等效電感(包括分布電感)和等效電容(包括分布電容)進行了檢測。對于具有可調傳輸功率軟件的礦井5G基站，應固化傳輸功率調節(jié)軟件，以保證在正常工作和故障條件下最大傳輸功率不會增加，設備的停電不應由停電的重量造成。

啟動、斷纜、基站控制器損壞、交換機/路由器損壞、電磁干擾等，導致傳輸功率最大增加。礦山5G基站的防爆性能不能保證軟件不增加最大傳輸功率，應根據(jù)硬件的最大傳輸功率對其進行評估。

 

(2)防雷用5G應具有較強的抗干擾能力。在本質安全防爆、限容限電感的條件下，提高5G系統(tǒng)的抗干擾能力是礦山5G急需解決的技術問題。

 

(3)在采煤工作面無人或少人的情況下，應采用框架聯(lián)動+記憶采煤+地質模型+地面遙控的方法。為了解決采煤工作面視頻圖像不清晰的問題，采用霧霾透塵攝像機。采煤工作面和掘進工作面的遠程控制應選用5G。

 

(4)礦用5G應通過礦井車輛精確定位系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)進行車輛定位和導航，選擇激光雷達、毫米波雷達、熱像儀、攝像機、車輛傳感器和道路傳感器對煤礦無人駕駛地面進行遙控。

感知車輛和周圍環(huán)境。

 

(5)WIFI礦用移動通信系統(tǒng)具有成本低的優(yōu)點。煤礦用橡膠輪車和電力機車的驅動速度有限，移動終端如移動電話等速度較慢。WIFI礦井移動通信系統(tǒng)能夠滿足煤礦井下移動通信的需要。5G礦用移動通信系統(tǒng)擁有多種移動電話，話音通話質量高，可用于快速移動通信等，但成本較高。針對礦山移動通信的特點，研制出的礦用5G的性能價格比低于礦用WiFi移動通信系統(tǒng)。

 

(6)礦用5G必須在地下鋪設光纜。礦井5G基站、礦井5G基站控制器和煤礦設置的礦井網絡交換機/路由器均由地下電網供電。煤礦瓦斯超限停電和風停將影響煤礦5G移動通信系統(tǒng)的正常運行。當煤礦發(fā)生瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、巖爆、洪水、火災、頂板崩落、爆炸等事故時，會引起采掘5G基站和天線、礦井5G基站控制器等。

礦用網絡交換機/路由器損壞，電纜斷裂。因此，礦井5G移動通信系統(tǒng)的抗突變能力遠遠低于礦井有線調度通信系統(tǒng)，難以滿足應急通信的要求。嚴禁以礦井5G移動通信系統(tǒng)取代礦井有線調度通信系統(tǒng)。

 

(7)礦用5G核心網在地面上控制整個系統(tǒng)的工作。當煤礦光纜斷裂或交換機/路由器發(fā)生故障時，井下系統(tǒng)將癱瘓。5G基站、基站控制器和交叉口在甲烷超過限值或停止風后不具有本質安全性和防爆性。

因此，如果沒有煤礦安全監(jiān)測的特點，5G就不能取代煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)。

 

(8)礦井超寬帶精確定位系統(tǒng)的定位精度為0.2m。5G未來的定位目標是1M的定位精度，但目前還沒有實現(xiàn)。根據(jù)礦井運動目標精確定位的特點，5G的定位精度低于礦井UWB精密定位系統(tǒng)。

 

(9)在FR1(450~6000 MHz)頻率范圍內，ACDBEHG

F的最高傳輸速率為1.2Gbit/s(上行鏈路)和2.2Gbit/s(下行鏈路)，WiFi6的最高傳輸速率為9.6Gbit/s，WiFi6的傳輸速率高于5G。因此，根據(jù)煤礦安全生產的特點開發(fā)的礦用5G的性價比低于WiFi6。為了降低成本和維護工作量，應選擇WIFi6作為低延遲要求的礦井視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)。

 

(10)沒有根據(jù)煤礦井下固定設備監(jiān)測特點研制的礦山5G是可靠的。

性別低于我的有線監(jiān)控系統(tǒng)。帶式輸送機、電源、排水等固定設備的監(jiān)控和地面遙控，宜選用有線傳輸方式。