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。     

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。     

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技术在煤矿智能化建设中的应用展望

随着网络应用的升级和优化,5G网络逐渐出现在人们的视野中,以较强的虚拟化技术和网速被广泛使用.对于煤矿发展而言,不仅能够帮助进行远程程序的操控和定位,还能够以此为基础来帮助矿井实际应用场景的虚拟模拟,保障操作人员的生命安全.基于此,文章对5G技术在煤矿智能化建设中的应用展望进行研究,以供参考.     

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移动通信在煤矿场景中的网络构建研究

主要分析5G移动通信在煤矿场景中的运用,以及如何运用5G移动通信完成煤矿场景网络的构建工作,以此来提高煤矿生产工作的自动化和智能化,推动煤矿的现代化发展。在这个过程中需要煤矿在结合自身实际和具体发展需求的基础上进行5G移动通信的构建工作。     

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...     

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。     

智能矿山5G技术发展与应用场景分析

数字化是实现传统矿山企业高质量发展的必由之路,当今我国矿山智能化发展仍然面临数据泛在感知难度大、多元异构数据实时传输可靠性差、设备远程操作延迟高、融合大数据的智能决策效率低等问题。面向垂直行业和工业通信无线解决方案的第五代(5G)移动通信技术,其高可靠、低时延和广连接的特点为上述问题的解决提供了契机。本文结合当今矿山数字化转型的应用需求,结合5G的技术优势提出矿山智能化创新应用典型场景,展望了基于5G技术的虚拟现实、大数据、云计算、人工智能等在矿山智能化升级改造过程中的融合应用路径。     

5G技术在煤矿智能化中的应用探讨

互联网信息技术的飞速发展和煤矿产业工业链的不断完善,直接改变了传统工业模式下落后的生产力所造成的煤炭产量的不稳定性和煤炭产能结构的不安全性.在论述5G技术及其应用优势的基础上,着重探讨了5G技术在煤矿智能化过程中应用的可行性,并研究了在煤矿智能化过程中应用5G技术的高精实时定位服务、虚拟交互服务、生产远程实时控制服务、...     

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。     

4G+5G+Wi-Fi6融合通信系统在煤矿井下的应用

针对龙华煤矿现有通信系统老化、技术发展受限、无线信号弱、信息传输量少的特点,在分析现有矿山通信技术的基础上,建立了一套能够融合现有通信系统的4G+5G+Wi-Fi6通信系统。系统采用矿山专用5G核心组网架构方式,数据在内部运行交流,保证了数据传输的高安全性和低延时性;系统融合了矿山现有通信系统,实现了以语音通话、视频通话、移动业务功能为主的业务功能,以及录音、会议、融合通信为主的非业务功能,满足了矿山各工作区域大数据传输的信息传输功能需求。     

基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速控制系统设计与应用

当前采煤机控制系统难以应对井下工作面复杂工况,采煤机智能调高调速控制的实现面临三大技术难题：传统4G、WiFi等无线通信技术的数据通信能力不足、集中式云计算平台的数据处理协同性低、割煤控制需要较多的人工干预辅助。为促进采煤机以及整个综采工作面的智能化发展,从解决采煤机5G通信、云边端协同、智能调高调速控制等关键技术出发,研制了一种基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速控制系统,对系统采用的5G通信技术和云边端协同技术进行了详细阐述,对采煤机智能调高调速控制系统的硬件平台和通信网络进行了介绍。采煤机智能调高调速控制系统采用基于特征级融合和决策级互补的多模态融合煤岩分布识别模型,并且在煤岩分布识别技术的基础上通过“记忆割煤+煤岩分布识别干预”的采煤机智能调高调速控制策略进行截割控制。在神东保德煤矿81309工作面对该控制系统进行了为期2个月的应用测试。测试结果发现：采煤机实时通讯丢包率约为0.003%,采煤机到集控中心之间的端到端平均通信时延下降了75%,采煤机滚筒故障率下降了约42%,前部刮板输送机煤炭混矸率下降了42.9%,验证了该采煤机智能控制系统及硬件平台的实用性及可行性。该...     

煤矿井下智能监控分站的设计

井下监控站的主要功能是获取井下数据,并向上位机和报警装置发出状态信号。以CF8051单片机为核心芯片,设计了井下智能监控分站。详细介绍了智能监控系统的硬件电路设计和软件程序流程。该智能监控分站可实现智能监测、远程通信、声光报警等功能,具有一定的实际应用前景。     

智能化煤矿顶层设计研究与实践

建设智能化煤矿是实现煤炭工业转型升级和高质量发展的必由之路。针对当前我国智能化煤矿建设初级阶段缺乏体系性与前瞻性的顶层设计的现状,进行了智能化煤矿顶层设计的系统研究,阐述了智能化煤矿应分为数字融合互联,人机主动交互,主要系统自学习自决策3个阶段分区域分层次实现"物质流、信息流、业务流"的高度一体化协同,构建以人为本的智能生产与生活协调运行的综合生态圈的建设目标和阶段性任务。基于煤矿价值活动分析对智能化煤矿复杂巨系统逻辑关联进行研究和系统归并,提出以泛在网络和大数据云平台为主要支撑,以智能管控一体化系统为核心,能够实现对煤矿开拓、生产、运营全过程进行感知、分析、决策、控制的煤矿十大主要智能系统,包括:煤矿智慧中心及综合管理系统;煤矿安全高效信息网络及地下精准位置服务系统;地质保障及4D-GIS动态信息系统;巷道智能快速掘进系统;开采工作面智能协同控制系统;煤流及辅助运输与仓储智能系统;煤矿井下环境感知及安全管控系统;煤炭洗选智能化系统;固定场所无人值守智能管理系统;煤矿场区及绿色生态智能系统等的智能化煤矿建设顶层架构。通过对数据特征与关联关系研究提出智能化煤矿信息实体特征与抽取方法,并研...