魏海龙
（京信网络系统股份有限公司，广东 广州 510000）
随着移动通信技术的全面发展，5G移动通信技术被广泛应用在各个行业中。将5G移动通信技术应用在煤矿智能化发展体系中可以替代传统管理模式，优化煤矿行业工作效率，创设更加安全的管理氛围，保证煤矿行业稳定健康发展。
5G移动通信技术基于其多样化场景应用特点，能利用大规模天线列阵技术、多址技术、全频谱接入技术等建立相应的虚拟化架构，从而更好地满足技术应用要求，维护煤矿智能化发展的科学性和合理性。
1.1 网络布置的可行性
从网络基础结构布置要点的层面分析，我国煤矿智能化发展体系根据井下空间环境布置了4G网络结构，并配合Wi-Fi网络全覆盖应用模式实现1 500 m的结构覆盖，而利用5G移动通信技术可以建立基于宏基站或者是微基站2种结构类型的应用控制体系。宏基站设备的容量参数更大且发射功率更强，但是受限于自身技术要求，不适用于井下作业的封闭空间环境；
微基站设备容量小且有效距离只能维持在500 m范围内[1]。要想进一步发挥5G移动通信技术的优势作用，就要将5G移动通信技术和基站布设模式作为研究对象（见图1），提升4G网络结构宽带速率的同时，最大程度地发挥5G移动通信技术低时延的优势作用。具体而言，相较于4G技术体系，5G移动通信技术方案更加利于技术应用，配合基站的布设和处理可以提升井下空间长时间作业的稳定性和安全性。
图1 5G移动通信技术微基站布置示意
1.2 井下作业空间特性
探讨5G移动通信技术是否适用于煤矿智能化发展环境的主要原因是井下作业具有一定的特殊性，相较于地面空间的5G移动通信系统，井下基站部署位置、无线传输方式都会受到周围因素的影响。一方面，井下作业空间有限，信号传递的距离就会随之延长，甚至会因分支较多而对信息的直接传递造成制约作用。另一方面，井下空间受干扰的频率较高，多分层、多瓦斯等特性也会对实际工作效果产生影响，尤其高频状态下造成移动通信无线信号快速衰减。借助5G移动通信超密集组网技术或是其他的微基站技术应用控制结构，就能第一时间获取网络通信系统核心技术架构内容，保证商业化运转效能的最优化。
1.3 技术特质
在煤矿智能化发展体系中，应用5G移动通信技术以及滤波正交频分复用体系，配合终端直通技术模块，可以搭建功能性更强、应用效果更突出的控制模式。该控制模式时延更低且可靠性更高，从而可以搭建完整的传输平台，维持信息监督控制的合理性，并为煤矿智能化应用服务效果的优化提供保障，降低信息传递交互的难度[2]。
综上所述，5G移动通信技术在煤矿智能化发展中具有一定的推广可行性。
在煤矿智能化中，根据5G移动通信技术特点和应用标准落实更加可控合理的技术方案，从而搭建相应的技术处理平台，发挥出5G移动通信技术优势，从而维持智能化应用效果和水平，创设更加多元科学的煤矿智能化管理应用平台。
2.1 高精准定位和应用
在5G移动通信技术体系中，网络切片技术是非常关键的组成部分。将统筹化网络切割为不同的单网应用模式，从而配合行业应用需求，建立更加具有针对性的网络传输处理机制，实现物理空间的划分，确保不同虚拟网络空间结构能为煤矿智能化发展应用提供多元的服务。在应用5G移动通信网络切片技术的基础上，就能开发出不同服务需求的功能模块，强化虚拟空间传输结构、宽带运行、数据传输等功能的灵活性管理，为网络多元化应用场景的具体功能提供保障。
首先，结合5G移动通信技术高精准定位特点，建立应用服务针对性技术模型，转变传统煤矿井下定位依赖蓝牙的局面，打造更加灵活的专业控制体系。该体系无须独立设置基础设施，配合切片处理就能打造更加可控的传输单元，维持传输的及时性和准确性。
其次，结合5G移动通信技术应用要求，发挥技术低时延的特点，开发更加精准且适用于煤矿井下作业智能化发展的数据传输平台，将井下定位和应用服务予以融合，保证智能化技术处理效能最优化，并提高信息传输和指导的实时性水平[3]。
最后，在应用5G移动通信技术的过程中，配合网络切片技术应用要求，对煤矿井下作业环境、资源开采车辆管控、煤矿开采路线以及煤矿开采工作运行进度等进行实时性关注和控制，从而推进精准管理项目发展进程，保证智能化应用管理平台效果符合预期。
2.2 远程实时控制
目前，远程控制技术受到了更多的关注，将其应用在各个行业中能大大提升工作的效率，及时建立信息传输和信息交互管理平台，减少延迟造成的影响，并最大程度上满足多元信息管理的要求。而在煤矿智能化应用结构中，应用远程控制，就能为开采和智能化建设提供良好的保障。相较于传统煤矿远程控制建立的互联网协议和路由传感器设备处理，基于5G移动通信技术建立的远程实时性控制体系，能针对井下空间结构生产安全、实时性特点、员工操作安全等建立更加具有针对性的控制[4]。
2.2.1 生产过程远程控制
结合5G移动通信技术，完成实时性数据传输和煤炭资源开发目标，维持安全管理效果，并建构更加贴合煤矿智能化开采运营的技术体系。该体系充分利用5G移动通信技术多元决策控制架构，将实时性地理信息、开采信息与生产远程实时控制模块连接，并配合三维虚拟实现技术，共同提高工作精准性。远程架构如图2所示。
图2 远程架构示意
2.2.2 井下远程控制
将5G移动通信技术与煤矿智能化精细空间应用场景联系在一起，配合远程协同运维工作，提升煤矿井下作业监督管理的基本水平，并维持应用效能的最优化，真正搭建基于5G移动通信技术的场景结构[5]。
结合煤矿资源井下开采内容，充分发挥5G移动通信技术的优势作用。搭建完整且可控的技术管理平台，并且确保资源分配和资源应用处理效能最优化，维持整体运行管控的水平，及时发现问题并及时解决，提高智能化管理的及时性。
由于井下作业空间有限，因此井下设备智能化发展将向着体积缩小、功能延展的方向发展，对应的装备系统架构就会越来越复杂，而传统单一化的运维管理机制无法满足设备的实际运维需求。只有建立基于5G移动通信技术的信息实时性管理机制，配合远程专家系统才能辅助管理设备的运维要点，维持规范控制效果。例如，建立基于5G移动通信的数据汇总，将井下空间现场的视频信息、音频数据信息等进行统筹管理，配合虚拟现实技术、专家系统等建立机器人替代人工开展运维工作的模式，保证运维细节更加准确和规范[6]。
2.3 建立虚拟交互平台
对于煤矿智能化发展工作而言，5G移动通信技术的应用还能促进虚拟交互功能的进步，建立虚拟交互平台，将虚拟现实技术与增强现实技术融合，建立相匹配的三维建模控制体系，发挥5G移动通信三维建模技术模块优势作用，更好地实现虚拟管理。
虚拟交互平台中，基于5G移动通信技术中的虚拟交互模块，升级传统煤矿资源开采模式，配合三维建模和虚拟展示过程，就能打造可视化设计体系。配合现实与云端实时性渲染处理单元，真正意义上降低开采工作的难度，确保井下空间煤矿资源开采工作能满足数字化实时性技术要求，并贴合低时延的应用标准，打造科学、安全、可靠的煤矿开采方案。
此外，利用5G移动通信虚拟交互应用模块，可以构造较为科学规范的应用平台，维持智能化处理水平的同时，保证煤矿智能化开采工作都能按照设计要求和标准逐步落实[7]。
2.4 井下巡检
对于煤矿智能化作业而言，不仅要对具体作业细节予以关注，也要建立完整且规范的巡检管理机制，从而落实相匹配的安防措施，最大程度上规避安全隐患因素留存对整个煤矿开采作业产生的影响，维持安全效能。而借助5G移动通信技术方案建立的井下巡检机制，基于5G移动通信数据传输和智能定位等功能模块，保证巡检的高效性和安防管理的针对性，避免受到外界因素对安防规划产生的负面影响，提高井下作业整体的安全水平。
一方面，应用5G移动通信技术建立安全网络系统架构分析模式，结合分享机制，确保井下空间装备以及运行现状、工作人员情况等都能在统筹规划范围内，并保证信息共享工作能有序开展，维持阶段性统筹管理工作的基本水平。另一方面，智能终端技术以维护管理作为基础单元，在建立数据评估模式的同时，打造更高效、更可靠的煤矿开采应用平台，为煤矿智能化发展提供支持[8]。
2.5 工艺智能化发展
传统的煤矿智能化建设体系受到宽带和实时性等参数的限制，信息处理能力一般，加之设备状态信息传递的较少，导致信息控制存在一定的滞后性，不能及时获取相应设备的位置信息和姿态信息，对采矿工艺设备之间的智能协调联动管理产生影响。而应用了煤矿智能化应用控制模式，能最大程度上打造综采实时性智能管理，并结合信息数据建立统筹兼顾的应用模式，为生产工作安全有序开展提供保障。
一方面，依据5G移动通信技术低时延的特性，建立相应的精准定位模式，确保井下车辆智能管理控制工作都能顺利落实，智能化点对点控制模式确保实时性监测工作能顺利开展，提高工艺智能化水平。另一方面，配合煤炭开采的应用要求，建立微服务系统平台架构模式（见图3）。针对不同应用和需求，确保体系建设工作能顺利展开，最大程度上建构业务模型，并为组件化、服务化以及去中心化应用效果的提高予以支持，最大程度上构建安全可靠的微服务系统平台[9]。
图3 智能平台架构
2.6 危险源智能感知
将5G移动通信技术应用在煤矿智能化危险源感知体系中，能建立更加精准的预警分析体系，规避传统技术中监测数据类型单一以及精准度不足的问题。同时，确保危险源感知环节、识别环节、预警环节以及控制环节形成闭环管理模式，发挥5G移动通信技术低时延的特点，打造更加科学规范的数据管理平台，确保监测方案的最优化。此外，配合5G移动通信技术的监控技术内容，能建立各个感知节点互通互联的管控体系，形成监测数据集，维持矿井5G移动通信系统架构的平衡，并最大程度上提高煤矿智能化发展的效率[10]。
5G移动通信技术在煤矿智能化系统中的应用是基于技术特点打造更加灵活的虚拟交互服务平台，满足远程实时性监控、井下运维管理、井下巡检、安全防护措施制定等工作要求，更好地提高煤矿智能化发展水平，减少资源浪费。同时，贴合实时性、可视化管理标准，为煤矿产业可持续健康发展奠定坚实基础。
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