基于5G技術(shù)的煤礦智能化開采關(guān)鍵技術(shù)探索

郭衛(wèi)冬

山西忻州神達棲鳳煤業(yè)有限公司 山西 忻州 036700

1 煤礦行業(yè)智能化概述

煤炭行業(yè)智能化應(yīng)當(dāng)具有如下特點:

(1)能夠感知外界信息,實時完成對各項信息的快速、精準(zhǔn)采集。

(2)可以對感知采集到的各項信息內(nèi)容進行分析、判斷、學(xué)習(xí)和決策。

(3)具備自自主判斷與決策的執(zhí)行能力。

煤礦智能化開采就是自主學(xué)習(xí)和自動決策等功能合理加入到信息系統(tǒng)中,對煤礦井下的環(huán)境發(fā)生的變化,周圍條件變化、以及各項控制參數(shù)進行控制,智能感知、智能決策、智能控制是煤礦智能化開采作業(yè)的三項關(guān)鍵要素。煤礦智能化開采的主要特點是煤機設(shè)備在運行期間具有自主學(xué)習(xí)和決策能力,在煤礦開采中具備自我感知、分析、控制、修正各項功能,通過自適應(yīng)方式完成開采作業(yè)。只有具備自適應(yīng)煤礦開采能力的智能化綜采設(shè)備廣泛應(yīng)用時,才能依據(jù)煤礦具體環(huán)境實時改變,實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)時實現(xiàn)智能化開采,在相對有限條件下實現(xiàn)無人開采作業(yè)。該系統(tǒng)在實際運行期間要將自動化作為條件基礎(chǔ),嵌入智能化理念,對煤礦開采過程中的各項信息內(nèi)容進行實時采集,傳輸、并通過可視化、自動化操作的方式實現(xiàn)能化系統(tǒng)。

2 5G技術(shù)應(yīng)用在煤礦智能化中的必要性

5G技術(shù)的三大應(yīng)用場景,分別為Enhanced Mobile Broadband,e MBB(增強型移動寬帶)、Ultra R eliable Low Latency Communica-tions,ur LLC(超可靠低時延)、Massive Machine Type Communications,m MTC(海量機器通信)。在5G技術(shù)中對e MBB場景中技術(shù)的合理支撐,滿足煤礦開采期間涉及到的超高清視頻傳輸對于寬帶的業(yè)務(wù)需求;針對ur LLC場景技術(shù)的支撐能力,可以滿足煤礦開采中采用的無人挖掘機、無人采礦車等各種不同類型的設(shè)備在運行時滿足信息傳輸方面的需求;而通過對m MTC場景技術(shù)支撐能力的應(yīng)用,能夠更好支撐不同煤礦開采時,實現(xiàn)煤礦安全檢測作業(yè)在傳感數(shù)據(jù)采集方面的需求。由此可見,要通過合理方式將5G通過技術(shù)應(yīng)用在煤礦智能化開采作業(yè)中,是未來煤礦行業(yè)信息化改造的必由之路,也能夠推動煤礦智能化發(fā)展,從而全面實現(xiàn)煤礦智能化開采和鋪平“網(wǎng)絡(luò)通信”建設(shè)道路。同時,現(xiàn)階段采用的主流煤礦無線通信技術(shù)中,常用的WIFI和4G技術(shù)都無法支撐煤礦智能化開采作業(yè)進行時的處理需求和數(shù)據(jù)傳輸要求。

3 以5G技術(shù)的煤礦智能化開采技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的分析

3.1 通信技術(shù)發(fā)展于煤礦開采間的具體關(guān)系 煤炭行業(yè)一直都以探索煤礦開采技術(shù)與實踐為關(guān)鍵,煤礦生產(chǎn)方式逐漸朝著智能化、自動化方向發(fā)展。從煤礦開采行業(yè)整體發(fā)展情況來看,采掘技術(shù)升級都受通信技術(shù)影響顯而易見,通信技對于開采技術(shù)的進步由小到大,逐漸朝著萬物互聯(lián)、智能化無人開采的方向發(fā)展。在多源傳輸、融合控制階段,相應(yīng)技術(shù)也由初期引進、集成,最終實現(xiàn)自主創(chuàng)新。

5G技術(shù)在發(fā)展過程中一定程度上推動了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不斷發(fā)展過程中也促進了大數(shù)據(jù)的發(fā)展,從而帶動了人工智能和云計算發(fā)展,而5G技術(shù)能夠為人工智能和與計算提供了各項信息的傳輸通道?？偠灾?隨著科技的不斷發(fā)展,相信在不久的將來,人工智能和計算機將會成為煤礦開采作業(yè)進行的關(guān)鍵工具。通過對5G技術(shù)而實現(xiàn)萬物互聯(lián)互通,全面融合云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)等各項技術(shù),形成5G技術(shù)生態(tài)。

3.2 以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化開采發(fā)展趨勢 采煤技術(shù)是煤礦生產(chǎn)作業(yè)開展過程中一項核心技術(shù),該項技術(shù)的突破可以帶動煤礦生產(chǎn)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及各項技術(shù)的發(fā)展與進步。通過5G技術(shù)生態(tài)的應(yīng)用,能夠促進智能化無人開采技術(shù)發(fā)展,技術(shù)突破的重點方向是多源數(shù)據(jù)融合和視頻傳輸以及精準(zhǔn)定位,針對煤礦智能化開采技術(shù)發(fā)展起到支撐作用。高可靠、低延遲是5G技術(shù)的一項關(guān)鍵能力,采煤機在運行過程中,采煤機的速度、姿態(tài)、識別煤巖能力都要采取一系列動作和判定都要在邏輯控制程序中完成,口空時延和端對端時延應(yīng)當(dāng)達到毫秒級,而且要具有高可靠性。5G具有的高可靠、低延遲能夠使煤礦開采作業(yè)進行期間采用設(shè)備運行更加精準(zhǔn)、可靠,進而保證各項設(shè)備在應(yīng)用時能夠采取智能方式聯(lián)動。

4 5G技術(shù)在煤礦開采過程中的具體應(yīng)用場景

4.1 以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的高精度實時定位與服務(wù) 現(xiàn)階段,煤礦開采期間,礦井定位系統(tǒng)更多都是以藍牙、超寬帶、Zig Bee等各種無線傳輸技術(shù)進行應(yīng)用,這能夠提高定位的精準(zhǔn)度,同時,能夠單獨布設(shè)各項基礎(chǔ)設(shè)時,并且難以確保實時性。5G技術(shù)的低延遲作為基礎(chǔ),開發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)井下定位與定用服務(wù)系統(tǒng)都是未來一段時間發(fā)展的主要方向,加強對煤礦開采精度和各種車輛管理應(yīng)用,從而使煤礦開采中,各項移動裝備管理難度和實時控制得到解決。

4.2 實現(xiàn)遠程生產(chǎn)控制 傳統(tǒng)遠程控制系統(tǒng)要經(jīng)過多種協(xié)議和多路由才能將各項信息匯集在一起,通過集控中心交互傳輸?shù)竭h程控制中心。因此,僅有部分對于實時性要求不高的功能可以通過遠程控制方式實現(xiàn),而對于實時要求均較高的要求。5G技術(shù)具有低延時特性,可以上述難題得到解決,基于5G井上全功能遠程控制能夠得以實現(xiàn)。

5 結(jié)語

5G技術(shù)的快速發(fā)展大幅度促進了大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術(shù)融入在了一起,最終匯集成了5G技術(shù)生態(tài),其對于煤礦智能化開采的轉(zhuǎn)型與發(fā)展可以起到促進作用,從而為煤礦智能化開采作業(yè)的進行提供一套合理解決方案,促進我國煤礦行業(yè)發(fā)展。