浅谈4G无线通信技术在煤矿生产中的应用

随着无线通信技术的发展,煤矿井下通信方式逐渐由有线向有线和无线共存的方向发展,而无线通信系统在煤矿井下通信系统中所占的比重也越来越大。本文通过介绍4G无线通信系统在煤矿中的组网及其在煤矿安全生产中的功能,论述了4G无线通信系统在煤矿安全生产中的优越性。     

基于4G网络的采煤机数据上传系统设计

在井下采煤机数据的无线上传过程中,容易出现采煤机先导电缆断线或调制解调器故障导致的采煤机数据中断的弊端,进行井下4G网络的采煤机数据上传系统设计,分析采煤机的数据上传方式,结合4G网络中TCP/IP协议传输数据只需少量缆线、安装简便、上传稳定等优势,建立井下4G综合一体化通信系统;该文阐述了无线通信基站及网络架构安装实施方案,通过模块化接入通信基站搭建采煤机数据上传网络架构。结合井下4G综合一体化通信系统功能,认为通过4G无线通信技术替代传统的电缆传输技术,提高数据上传质量,可在线迅速查找故障点及远程实时监测采煤机运行状态,降低了采煤机故障率,在一定程度上可以为矿井安全生产提供有力保障。     

煤矿“一网一站”通信模式设计

针对在煤矿井下通信设备箱体多、井下电缆繁多、无线数据传输带宽不足等问题,结合4G通信技术发展趋势,设计了一种煤矿"一网一站"通信模式。该通信模式通过采用高效可靠的井上井下一体式万兆有线/4G无线环网,一站式的综合业务集成基站,实现了井下业务数据的"六统一",即统一规划、统一标准、统一接入、统一传输、统一管理、统一维护。测试及现场试运行结果表明,采用煤矿"一网一站"的通信模式,切实解决了煤矿的通信一体化、通信效率以及通信带宽问题,简化了煤矿的井下业务通信设备,从而有效地降低了设备维护成本,保障了井下安全生产。     

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。     

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...     

煤矿井下无线数据通信系统的应用研究

为了解决司马煤业井下采用小灵通PHS数据通信系统所存在的通信距离短、无法提供数据业务、数据信息传输不畅的难题,提出了一种新的井下无线数据通信架构。以现有的4G LTE通信技术为核心,辅以小灵通数据通信系统,建立了首个井下4G双模数据通信结构。实际应用表明,该数据通信系统能够实现数据通信和视频传输,将数据通信效率提升4倍以上,解决了传统有线通信和无线通信无法统一调度的难题,有效提升了司马煤业井下数据通信效率和安全性。     

基于5G网络的庞庞塔煤矿智能矿山建设

庞庞塔煤矿以5G技术为核心,构建井上井下"一张网"的基础网络,打通所有子系统信息传输通道.通过中心云与边缘云一体化部署,将数据算法下沉到边缘侧,结合5G低时延网络,实现对终端的实时控制.     

黄陵二号煤矿5G无线传输系统设计

为了促进人工智能等新兴技术在黄陵煤矿井下的应用,将5G通信技术引入到煤矿中。对5G技术的优势和建设的目的、必要性及建设思路进行分析,重点介绍5G网络传输中增强型MEC的EMS网、传输设备的EMS网管、无线5G基站的EMS网管、5G语音和固话融合功能。结果表明,5G无线传输系统具有整体规划、按需建设、对内业务不中断保证主要生产继续进行、网络自主可控、确保数据“不出”矿区、统一网管,便于后期运维,满足不同的业务需求,适应井下特殊场景对网络大量上行带宽的需求、远程控制终端、独立专网组网架构等优点。     

SPN在煤矿的运用与防爆设计

针对煤矿工业以太网传输技术没有精确的时间机制以及强大的网络流量安全措施，现有5G通信无法在煤矿智能化网络覆盖中承载的问题，提出了SPN技术在煤矿井下运用的方案，解决了煤矿井下数据时间戳和网络数据安全快速安全传输的问题。通过SPN技术在煤矿的通信方案设计，阐述了SPN技术在煤矿通信方面的运用，重点说明了煤矿井下SPN设备的设计。贵州青龙煤矿的应用证明，SPN技术在煤矿智能化通信方面具有非常明显的优势。     

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。     

基于3G异构网的井下无线通信系统解决方案

针对我国目前煤矿井无线通信的现状,提出了一种基于3G异构网融合的无线通信系统方案,该系统由3G智能终端、异构融合网络及煤矿智能应用软件平台组成,共分为井下层、传输层、汇聚层及应用层四层。详细介绍了井下无线通信系统的组成、系统架构、系统功能,重点论述了井下无线通信系统的拓扑结构以及解决方案。     

大柳塔煤矿神经元网络建设实践

煤矿井下神经元网络的建设将成为企业发展的重中之重.为加快井下信息化建设,大柳塔煤矿通过建立井下4 G网络通信系统,使之成为矿井通讯的高速通道.详细分析了4 G LTE技术在可靠性、实时性、安全性、移动性、数据传输速率、数据采集能力等方面的优势,论述了4 G LTE技术在进行通信使用的可行性.建成由万兆环网、矿用一体化本...     

煤矿5G融合通信系统架构设计

针对煤矿通信系统存在系统独立、缺乏联动互通、统一调度等现象,研究建设煤矿5G融合通信系统的架构设计要求,满足井下联动调度、远程（无人）操控、巡检机器人的典型应用场景;分析该系统在承载采集类、控制类、双向交互类等多数据业务,对低时延/高可靠、数据安全、大带宽的技术要求;提出了采用NGN网络架构、SIP软交换协议及开放接口技术的煤矿5G融合通信平台架构的网络拓结构、安全运行机制、API多层次架构,以及网络动态控制策略的设计需求;探讨了建设基于5G通信的无线承载网的接口类型、业务需求、建设方式,并分析了3种典型联动应用的结论。研究结果表明：基于5G的煤矿融合通信系统的架构设计及联动应用测试,对解决智能矿山多系统建设中面临的接口兼容、远程控制、统一调度等问题具有重要意义。     

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。     

基于多系统融合的4G+WiFi无线通信分站研究与应用

为提高煤矿安全生产程度及工作效率、降低煤矿工人劳动强度,研究将井下广泛使用的4G无线通信、WiFi、以太网传输、总线接入等设备集成为一台多网络覆盖的设备,依托通信网络,打造井下数据传输的开放式“高速公路”,以解决井下信息化设备多、线缆多、维护量大的问题,提升设备的利用率。地面通过多系统融合的调度平台,对矿井进行综合数据联动分析以及调度指挥。通过研究,实现底层硬件设备的共享、共用和上层应用的互通,发挥系统的集约效应,对提升矿井的应急响应速度和调度指挥水平有着实际意义。     

4G无线网络通信技术在大柳塔煤矿的应用

针对矿井出现的各信息化系统复杂、多系统数据资源共享困难、井下维护工作繁重等问题,借助4G无线通信技术,将电信网、广播电视网与互联网进行"三网融合",实现了井下多系统网络互联互通、通信设备集中管理、数据资源合理共享等功能,开启了全矿井通信系统的"一网一站"式服务。4G无线网络技术在大柳塔煤矿的成功实践,不仅提高了煤矿通信联络系统的可靠性,而且也强化了矿井各系统间的高度融合,给安全生产提供了有效保障。     

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。     

面向煤矿智能化的5G关键技术研究

5G通信技术应用于煤矿智能化开采中已成为目前各界的共识.为了给煤矿智能化开采应用提供更为有效的无线通信与信息处理支撑,调研了5G技术在煤矿智能化中的研究及网络建设现状,分析了其在煤矿应用时的理论研究、标准化、实验室研究及试点建设多个方面的进展情况;针对井下无线传播环境及业务需求,从无线频段选择、无线基站选型、组网方式以...     

煤矿5G融合通信管理平台研究

针对煤矿井下存在多系统独立运行而数据无法互通，系统功能时效性、联动性低、生产指挥效率差，安全保障低等问题，设计了基于NGN(next generation network)架构的煤矿5G融合通信管理平台，利用SIP(session initialization protocol)、高速路由/交换技术、开放的API(application programming interface),实现了5G通信与4G通信、程控调度、数字广播、视频监控和人车定位等系统的融合，对各系统进行统一的接入、管理和调度，不仅有效地提高了井下的调度、协作、管理能力，还加强了安全生产和应急救援的保障力度，实现煤矿日常生产的标准化、精细化管理。     

4G无线通信技术在煤矿井下的应用

随着无线通信技术的发展,煤矿井下通信方式逐渐由有线通信向有线、无线通信共存方向发展,而无线通信的地位逐渐受到重视。通过介绍4G无线通信技术拥有的功能,说明4G无线通信技术能克服煤矿井下环境差、巷道分布多,干扰信号源多等不利因素,最终在煤矿井下得到广泛应用。