基于5G网络的庞庞塔煤矿智能矿山建设研究

将5G网络技术应用到煤矿的智能化矿山建设中,是当前提高矿山智能化水平的重要方向。为此,开展了庞庞塔煤矿中智能综采工作面、5G网络构架、视频界面等多方面的建设设计,并对建好后的智能矿山运行情况进行了评价分析,实现了对井下煤矿开采设备及配套设施的远程监控、操作及控制,智能矿山整体智能化程度相对较高,提高了该矿井的煤矿开采效率及作业安全性。     

基于5G技术的煤矿智能化开采关键技术探索

5G的到来,极大地促进了云计算、大数据和人工智能等技术的深度融合,成为包括煤矿智能化开采在内的各行各业升级转型的关键基础设施,必将推动煤矿智能化开采技术的创新与变革。首先阐述了煤矿智能化开采的发展历程,总结了相关的政策支持和技术发展态势,系统分析了智能化开采技术在应用推广过程中亟待解决8个方面的问题,即:工作面自动找直技术、复杂环境下的高清晰可视化技术、煤炭开采多场动态信息融合的4D透明地质构建技术、煤岩自动识别及智能截割技术、高质量传感器研制与多传感器数据融合技术、采矿工艺智能化技术、煤炭智能化开采的微服务系统平台架构、危险源智能感知与预警技术;并从宏观角度分析凝练了技术方面的制约因素,提出以5G技术为核心汇聚而成的技术生态必将成为解决上述问题的一种有效手段。其次,深入研究了通信技术和煤矿开采技术之间的关系,分析了5G技术在智能化开采中的特点和优势,构建了智能化开采核心技术与5G技术生态关联矩阵,指出5G大带宽、泛在万物互联、低时延高可靠、切片技术等特性和技术在煤矿智能化开采发展中的关键支撑作用,阐述了5G生态在煤矿智能化开采中的重要性,并展望了随着5G技术生态的不断成熟,煤矿智能化开采将探索衍生出的一些高效关键技术和生产管理模式。最后,从多个方面探索了5G技术在智能化开采中的关键应用,包括:系统计算分析管控模式、4D-GIS透明地质和实时推演、工作面自动找直、视频驱动的智能化开采、井下环境感知等。最后针对煤矿智能化开采提出了一种基于5G技术的解决方案以供探讨。     

5G技术在煤矿智能化中的应用展望

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的保障,当前处于煤矿智能化发展的初级阶段,仍然面临泛在感知难、多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题,面向垂直行业智能化应用的第五代移动通信技术(The fifth Generation Mobile Communication Technology,5G)为上述问题的解决提供了契机。分析了5G中的高频通信、大规模天线阵列、超密集组网、设备到设备通信、网络切片和移动边缘计算6项关键技术和各自的技术特征;研究了煤矿智能化应用在信息感知、多类型数据传输、实时决策控制、新技术应用和异构物联设备互联互通需求等方面的短板,以视频传输为例分析了4G技术在未来应用中的局限性,研究了井下WiFi组网的不足之处,指出了煤矿井下应用5G技术的必要性;结合5G技术优势和煤矿井下实际需求提出了基于5G技术的高精度实时定位与应用服务、虚拟交互应用、远程实时控制、远程协同运维及井下巡检和安防等煤矿井下应用场景,提出了基于混合现实的井下智能化开采和远程实时可视化操控的构想,给出了井下应用5G技术的总体架构:有线光纤骨干环网加5G覆盖,分析了实施要点,指出与井下应用场景的结合才能最大程度发挥5G技术在煤矿智能化开采中的作用,简要展望了基于5G技术的物联网、大数据、云计算、人工智能和虚拟现实等技术在煤矿智能化中的融合应用。     

煤矿智能开采初级阶段问题分析与5G应用关键技术

煤矿智能化是煤炭生产方式和生产力变革的新方向,是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,当前仍处于煤炭智能化开采的初级阶段。煤炭智能化的发展依赖于数据的高效传输和有效利用,如何解决多感知设备可靠接入、大容量数据高速传输和智能终端低延时控制的问题成为煤炭智能化开采面临的重要基础问题之一。为有效推动煤矿智能化开采的向前发展,分析了煤炭智能开采初级阶段在感知、决策和执行环节面临的短板问题;研究了在设备可靠性、信息传输和位置服务等基本保障技术方面的不足和未来发展方向;指出了工业控制软件在煤炭智能化开采和国家能源安全方面的重要性,提出了工业控制软件要实现自主可控,新技术应用要注重积累和重视基础研究的观点;从顶层设计、多网融合、网络转换、工控安全和应用场景5个方面分析了5G技术在煤炭智能开采应用中的关键问题,并指出5G不是要取代其他网络,而是能使得各种网络融合高效运转,同时提出工控安全将成为5G工业应用中的重要一环;给出了5G平台建设建议:建立微服务架构体系,设计好面向功能的MEC边缘计算模式,规划好针对场景的网络切片,重视5G智能终端研制,做好应用场景算法研究和软件开发。最后提出5G技术研发应用要注重技术生态建设,用好5G这一工具,推动人工智能、大数据、物联网、混合现实等技术在煤矿智能化开采中的落地。     

5G是煤矿智能化的关键

煤矿智能化和第5代移动通信系统(5G)都处于发展初级阶段,随着5G技术在煤矿智能化建设中逐步展开应用,专家学者对5G技术在煤矿中的应用价值展开讨论。分析了我国煤炭发展的4个阶段,指出了目前煤炭发展面临的矛盾和发展方向;提出了5G赋能煤矿智能化建设,分析了5G不同于以往通信技术,5G技术对煤矿智能化的价值;指出了煤矿智能化建设的关键以及5G技术在其中的作用;提出了5G+煤矿智能化的典型应用场景。总结了5G技术所处的发展时期,煤矿行业融合5G技术的意义,推动煤矿5G技术发展对于煤矿智能化的重要性。     

5G+智能矿山建设实践

煤矿企业正在经历信息化、自动化、数字化和智能化的巨大发展变革,煤矿生产在智能化开采、掘进、智能装备、机器人巡检和一体化智能综合管控等关键技术取得重要突破。矿井在用的网络普遍实现4G信号全覆盖,但是煤矿智能化建设对矿井数据传输提出更高要求,必须建设带宽更大、延时更低、连接更广的网络传输通道。大柳塔煤矿以先进性、经济性、合规性、统一性、兼容性为原则全面推广矿井5G网络建设,构建网络无缝对接、“专网+公网”共存的矿井数据万兆环网传输通道,提供专业语音通话、高清视频分析、大数据传输、移动办公及远程无线控制业务。在5G+智能综采工作面、5G+智能掘进工作面、矿井固定区域无人值守、智能机器人与装备、智能一体化综合管控等方面取得重要成效,为矿井全面提升智能化水平奠定基础。     

5G技术在煤矿智能化建设的应用

在全国大力推行世界一流示范矿井建设的背景下,煤矿智能化程度是最重要的一项考评指标。但因当前煤炭行业技术、人才、装备及不同井田的采场条件变化等因素制约,导致智能矿山建设诸多关键性技术不能得以应用与推广。煤矿智能化和第5代移动通信技术系统（5G）都处于发展阶段,随着5G技术在煤矿智能化建设中的应用,权威专家对5G技术在煤矿中的实用价值进行深入分析。分析在中国煤炭发展趋势的4个阶段,强调现阶段煤炭发展遭遇的分歧和发展方位;明确提出5G颠覆式创新煤矿智能化建设,剖析5G有别于过去通信技术,5G技术对煤矿智能化的实用价值;注重煤矿智能化建设的关键以及5G技术当中的作用;明确指出5G煤矿智能化的普遍主要用途。本文归纳总结了5G技术所属的快速发展环节,煤矿行业融合5G技术的现实意义,以及推动煤矿5G技术发展趋势对于煤矿智能化的重要性。     

融合5G技术生态的智能煤矿总体架构及核心场景

5G技术的到来,强化和深度融合了物联网、大数据、人工智能等技术,已经形成了较为成熟的5G技术生态,有力推动了包括煤炭企业在内的各个行业的转型升级和智能化发展。通过分析移动通信技术与煤矿建设的关系,明确了5G技术在煤矿生产中所具有的重要作用,揭示了5G技术生态是智能煤矿建设的重要推动力;详析分析了当前制约煤矿智能化的井下高效通信、装备智能化、决策智能化等方面的主要问题,并且从5G技术生态的角度探讨了解决当前问题的技术手段;研究了智能煤矿的内涵,提出了智能煤矿的定义,明确了智能煤矿必须具备时空一体、万物互联、数据融合、全息感知、业务联动、智能决策六大特征;揭示了智能煤矿基础设施所需要的5G技术生态、混合云和GIM技术等3个技术要素,提出顶层设计中所涉及的云边端思维模式、微服务架构和基于一张图的智能态势分析与决策等3个设计理念,从而完成了对智能煤矿建设总体架构的构建。同时,对智能煤矿建设中包括智能探测、智能掘进、智能开采、智能通风、智能洗选和智能调度在内6个典型应用场景所需的研究重点和方向进行了阐述。最后,以延长石油矿业巴拉素煤矿为实例,在兼顾实际开采条件和发展愿景条件下实践了笔者提出的智能煤矿建设构想,力求为我国智能煤矿建设提供一种新探索。     

豹子沟煤业5G无线通信系统的应用研究

针对煤矿开采的智能化建设中开采工作面与地面集控中心的数据传输存在速率不高及高时延的问题,以豹子沟煤业公司为对象,进行了5G无线通信系统项目的建设与应用研究。该矿井下10107智能化综放工作面成功实现了5G网络全覆盖,有效解决了智能化工作面再升级的网络时延问题,工作面采煤放煤工效得到了进一步提升。     

煤矿5G智能化应用实践关键技术研究

基于山西新元煤矿5G技术智能化应用背景，通过剖析当前煤矿智能化对于4G与WiFi通信技术各项性能的发展需求，提出了煤矿5G智能化应用场景及设计内容；从智能化建设顶层设计体系出发，搭建矿用5G网络、部署组织架构，研究提出适用于井下精准协调控制、综采工作面设备智能监测与集中控制、系统运行状态回传和井下透明可视化巡检的技术方案，以实现井上井下协同作业、综采工作面智能化和机器人智能巡检。研究成果在新元煤矿31004和3411工作面进行应用，应用结果表明，技术方案的实施显著提高了煤矿经济效益，有助于推动实现煤矿井下少(无)人化作业。     

青龙煤矿5G专网研究与设计

介绍了青龙煤矿5G专网组成,研究分析了5G核心网共享专网、混合专网、独享专网3种主要形式,详细阐述了青龙煤矿5G专网中专网语音通讯、专网数据传输、地面无线覆盖技术和方法;研究了5G基站双注册方法、FlexE硬切片分组等关键技术,提出煤矿工业互联网“一张网”建设方案,以实现矿井地面的办公网、数据中心、控制网、井下环网以及各种系统及设备的接入互联互通。5G专网经过在青龙煤矿的工程应用,使得井下网络基础条件得以改善,承载网带宽提高,可支持更多智能化设备的接入,达到了减人增效的效果。     

伊泰宝山煤矿薄煤层智能化综采工作面建设和应用

智能化技术的引入在一定程度上实现了多年来无人化开采煤矿的目标,为煤矿自动化开采带来了巨大的进步。煤矿综采工作面无人化和少人化开采对于煤矿的安全生产至关重要,因此,智能化开采对图像采集、视频传输、无线通信、自动跟踪等技术提出了更高的设计要求。薄煤层智能化综采工作面建设与应用是伊泰宝山煤矿重点推进实施的项目,当前煤矿自动化开采技术虽已经成熟,但薄煤层自动化开采技术还需要进一步探索、研究。为了解决目前矿井薄煤层采煤工作面自动化采煤存在的问题,重点介绍了薄煤层智能化综采工作面自动化控制系统的建设和应用、管理经验和做法及应用效果,并对应用过程中出现的问题提出解决办法。     

全省首个煤矿井下5G基站开通:山东能源"大数据"开启"智能企业"新模式

<正>6月18日,全省第一个煤矿井下5G基站在山东能源临矿集团所属的菏泽煤电公司郭屯煤矿开通。"5G网络的高速率、低时延,为透明化矿山建设和实现智能化开采开通了信息化‘高速公路’,将引领新一轮煤炭工业技术革命。"菏泽煤电公司党委书记、董事长李存禄介绍,透明化矿山借助5G、高精度导航定位、"一张图"透明化管控平台、3D动态地质模型自适应割煤等新技术,实现了煤矿井下复杂地质条件下自适应割煤,使煤炭工业智能化开采技术迈入3.0时代。     

麻地梁煤矿智能化装备应用与生产管理变革的思考

随着互联网技术、5G、智能装备等高新技术的快速发展，以智能感知、智能决策和智能控制为代表的的智能化开采越来越成为煤炭安全高效开采的发展方向。本文首先从检修班、生产班、设备库存、生产管理等方面对传统煤矿装备及生产管理现状进行阐述，分析现有煤矿装备及管理模式存在的问题。然后，以内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿智慧矿山智能化工作面建设为工程背景，从智能化装备的组建、功能、库存管理、生产管理、运行优势和成功实践等角度介绍智能化装备的应用与生产管理，构建了以煤矿大数据库为基础的管理体系，提出了 “管设备，就是管生产、管安全”的新的管理理念。该体系的建立及理念的提出，可为突破传统生产管理模式、进行新型智能化煤矿建设提供借鉴和参考。     

煤矿智能化(初级阶段)研究与实践

煤炭是我国能源的基石,是可以实现清洁高效利用的最经济、可靠的能源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程,分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状,列举了部分典型成功案例。详细阐述煤矿智能化的发展理念、特征、技术路径与阶段目标,分析煤矿智能化基础理论与关键技术研究现状,从数据采集与应用标准、装备群智能协同控制、健康状态诊断与维护等方面,分析了实现煤矿智能化开采需要解决的3个关键基础理论难题。从感知层、传输层、平台层和应用层等方面,分析了智能化煤矿的主体系统架构,研究了煤矿智能化建设的主要技术路径。针对不同煤层赋存条件工作面智能化开采的技术要求,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人工协同高效开采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种开采模式,研究了不同开采模式的核心关键技术与实施效果。介绍了我国煤矿掘进技术与装备发展现状,分析了制约巷道实现快速掘进的关键难题,提出了智能快速掘进的研发方向及技术路径。提出了我国煤矿智能化发展的基本原则,分析不同地域条件煤矿智能化发展模式及评价标准,提出新建矿井智能化建设路径,以及现有生产矿井进行智能化改造的主要任务,从法规体系、财税政策、人才培养等方面提出了保障煤矿智能化建设顺利实施的政策建议。     

煤矿信息智能化网络技术在5G场景下的应用

网络信息技术的发展使得其应用行业进一步扩大。在煤矿产业工业链的发展中,网络信息技术的应用直接改变了传统的煤矿工业模式,推动了煤炭产能结构安全和稳定产量,对于促进煤矿企业的健康发展具有至关重要的应用价值。因此,通过分析煤矿信息智能化网络技术在5G场景下的应用优势,结合具体的技术应用类型对煤矿信息智能化网络技术进行发展展望,以此促进煤矿产业工业链的智能化和可持续化发展。     

煤矿智能分布式无线通信技术的应用与研究

井下无人开采技术是未来煤矿智能化发展的趋势,智能化建设需要井下互联网平台技术作为网络传输层的基础保障,才能完全实现井上、井下的信息共享和自动控制。以陕西黄陵二号煤矿使用的基于无线以太网（WLAN）的无线自组网（Mesh）技术与Vo-WLAN技术在煤矿通信技术为例,可以通过分布式无线传输技术对采煤机打通PLC链接实现远程操控、实时设备运行监测,构建大数据存储基础,再结合虚拟可视化展开智能化、自动化、无人化采煤工艺,从而减少采煤工作面缆线数量,提高工作面传输数据可靠性和工业控制的水平,推进井下综合采煤工作面的智能化建设进程,最终实现无人化井下采煤应用情景。     

煤矿通信系统中应用无线以太网技术研究

煤矿井下开采作业环境条件恶劣,为了保证煤矿安全开采,不断的加强通信设备和技术的提升,通过将无线以太网技术应用在煤矿通信系统中,不断的完善煤矿通信系统,为煤矿企业的生产和作业提供可靠、稳定的通信服务,保证煤矿开采质量和开采人员的生命安全,进一步推动煤矿开采向智能化、自动化方向发展。     

5G专网在平朔东露天智能化矿山建设中的应用

基于智能化露天矿建设对高性能无线通信网络需求的问题,探讨了5G通信技术在赋能智能化露天矿中的关键技术及性能优势,阐述了在平朔东露天智能化矿山建设中5G网络部署方案中的核心网、传输网和无线网等关键性环节的设计思路,并对5G网络在平朔东露天智能化矿山中的具体应用场景进行了介绍。     

国家能源集团煤矿智能化建设路径研究

分析了国家能源集团煤矿智能化建设现状,提出了国家能源集团煤矿智能化建设4条建设原则,制定了近期、中长期发展目标,重点研究了国家能源集团煤矿智能化的建设路径和重点任务;认为,应加强煤矿智能化建设的顶层设计,在融合先进技术、突破关键技术、建设示范工程上重点发力,分类分步有序推进煤矿智能化建设;最后指出,随着煤矿智能化建设的不断推进,现有传统开采模式必将被全新的智能化开采模式取代。