1 5G技术
在移动通信领域的发展历程中,经历了模拟技术、数字化语音、3G技术、4G技术和目前正在经历的5G技术。5G即第五代移动通信技术,它是之前系统技术的延伸与发展,是网络发展的必然结果。它将现有的和新的无线接入技术进行一个完美融合,在超密集异构网络、高频通信、移动边缘计算、D2D通信、M2M通信等方面有较大突破,具有高数据传输速率、低网络延迟等方面优势,对成本控制、网络容量提升、大规模设备连接等有着积极的意义。
2智能矿山及其发展
矿山产业由重开采到重装备再到重智能化的发展趋势明显。智能矿山基于大数据、物联网和人工智能技术,再结合智能感知设备等与现代矿山开发深度融合,构建实时全面感知、互通互联、分析决策、安全警示、风险预测识别、协同控制的智能系统,实现矿山实时、安全、智能化运行。可提供高水准的智能矿山服务,加快实现减人提效、远程安全精准操控、提高单产、安全对标。在国家政策的大力支持下,经过行业内诸多企业多年来坚持不懈的自主创新,我国矿山安全生产智能感知行业技术水平不断提高,矿山安全工作取得了一定成效。但我国矿山开采条件的复杂性、多样性和以井下矿山开采为主的特点决定了我国矿山安全
生产任务仍任重道远。随着矿山产业的发展,未来的矿山安全生产管理将以预警为核心,事故防治的重点是事前管理,全面贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。
此模型可全面提高信息化、智能化安全管理水平,对矿山日常生产中实时感知所产生的数据进行分析运算,把风险和存在的隐患进行预防治理,把隐患治理放在事故之前,规范安全生产行为,提升矿山安全生产的整体预控能力,构建强大的风管体系,强化重大隐患防治。矿山安全生产大数据应用平台作为应急管理信息化体系的“智慧大脑”,将收集的安全生产数据进行深度挖掘、有效整合、精准计算和分析,为矿山的智能感知、风险预测、隐患管控及应急管理等提供完善的智能化服务。此外,矿山安全生产的大数据还可为其他能源细分领域客户提供增值服务,充分发挥大数据价值。矿山行业由传统的静态评价向静态评价 + 动态风险评价转变。其中,静态评价主要是基于对矿山安全生产经营活动中存在的可能导致不安全事件或事故发生的物的危险状态、人的不安全行为和管理上的缺陷,以及可能导致的事故进行排查;动态风险评价是直接从物联网传感器、摄像头自动识别、数据采集终端等各类不用通过人工干预的设备获得数据,并进行相应的感知分析。
3 5G目前在矿山有五类应用场景
3.1基于5G的高精实时定位与应用服务
基于5G的低延时特性开发、基于5G网络的井下定位与应用服务系统,将产生井下车辆管理、开采精准推进等应用,解决移动装备的实时控制和管理难题。
3.2基于5G的虚拟交互应用
可用于矿山井下作业空间三维建模和虚拟展示、互动模拟和可视化设计、混合现实、云端实时渲染和虚实融合操控等。
3.3生产过程远程实时控制
传统的远程控制系统需要经过多重路由和多种协议才能将所需的各种传感信息汇集到集控中心,直至传至远程控制中心,因此仅有部分对实时性要求不高的功能可以用远程控制实现,实时性要求高的功能出于安全考虑是不能用远程控制的。5G低延时的特性为这一难题的解决提供了基础支撑,基于5G的井上全功能的远程控制将会实现。
3.4井下设备设施远程协同运维
现场的音频视频信息可通过5G网络传输至远端,相关的虚拟模型也可虚拟至现场设备上,通过虚拟现实技术可实现专家与现场工人同样的视场和操作,甚至还可以用机器人代替人在井下完成维修。由设备供应商或专业化机构为矿山提供全程、全生命周期的专业化运维服务,提高矿山智能化系统装备可靠性保障能力。
3.5井下巡检和安防
基于5G的定位、高速数据传输和端端物联将助力实现井下的高效巡检和安防,相较于传统的数据上传下发的利用方式,5G模式下的数据利用更高效、延时更短、可靠性更高、安全性更好。
4 5G技术下矿山智能化的应用展望
4.1 5G技术下的精准实时定位与应用服务
迄今为止,矿山企业在其生产运营的过程中,井下定位基本上是通过蓝牙、Zihbee以及超宽带等无线传输技术来展开工作的。而这些无线传输技术存在着切换时间较长、覆盖范围不广、带宽不高等方面的不足,但其在运行过程中又无法规避这些缺陷。所以在工作过程中,一方面,往往会造成定位精准度不高的结果,从而影响专业人员的正确判断与科学决策。另一方面,这些都需要专门进行相关基础设施安置,以致其所获定位信息的实时性也就无法保障。5G技术的到来启发我们可以凭借其低延时的特点展开5G网络的井下定位,从而对所需信息进行精准实时定位,辅助专业人员进行正确判断与科学决策,推动矿山企业发展。同时,5G技术下的应用服务系统也在我们要发展的方向之内,具体来说,就是开发井下车辆管理、开采精准推进系列等应用,以解决井下移动装备在进行实时监控和科学管理方面的难题。这样一来,5G技术下的精准实时定位与应用服务在矿山企业实现高效运行的同时还降低了其生产成本。
4.2 5G技术之下的井下远程维护操作
科技发展日新月异的今天,我们已经频频尝试通过无线传输技术进行井下工作的远程监控、运营以及维护。可想而知,在科技文明程度更高级的未来,矿山业井下装备会更加完备齐全、相应的智能化程度也会更加先进,同时,对应的系统也就将更加复杂。在这种情况之下,传统的只精通某一方面的运营维修工作者显然无法独立展开井下的维修工作。顺利完成运营维修工作必须要借助专家的帮助,通过专家远程协助与维修工作者实时操作两方齐心合力完成。对此,5G技术可利用自身特点将井下现场的音视频信息快速完整地传输给远端专家,为远端专家提供清晰明了的现场情况。还可以把相关的系列虚拟模型图像传输至现场设备进行虚拟操作,利用虚拟交互远程专家与现场工作者实现同步操作。在必要的时候,甚至可通过智能机器人来代替工作者在井下完成相关的运营维修工作。
5结束语
矿山的发展从一定程度来说是世界工业史的缩影。从最初的人工开采到如今的矿山智能化,矿山业发展在一步步向科技化进步。针对发展的过程中遇到的长期未解决的困难和挑战,5G技术的出现则为矿山业的跨越发展提供了契机。我们要科学理性认识并合理利用5G技术。5G技术可以以其大带宽、低延时、广连接的特点对矿山井下工作进行精准实时定位与应用服务、生产远程控制、远程维护操作以及安全巡检与防护,从而实现井下无人工作面。这在很大程度上对精化煤矿生产经营能力与安全监管能力,快速提高矿山企业生产的效率,推动矿山实现安全发展有积极意义。同时这践行了科技保障安全、科技引领进步的理念,将矿业生产建设保持在最佳状态。
参考文献
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[4]4G/5G无线链路及覆盖差异探讨[J].胡丹.移动通信.2019(07)