当前矿山行业面临转型升级的关键时期,传统矿井通信系统已无法满足智能化生产的需求。智慧矿山建设亟需一种能够支持"万物互联"、"高速传输"、"少人生产"乃至"无人生产"的通信技术基础设施。矿井通信正经历三大转变:
从窄带到宽带通信
从有线为主到无线移动接入
从单纯信息传输到数据接入与智能控制
在这一背景下,具备大带宽、低时延特性的矿用5G技术应运而生,成为智慧矿山高速信息传输的理想解决方案。其核心技术指标包括:
最高单频段带宽:100 MHz
上行峰值速率:超过1 Gbit/s
传输时延:毫秒级
矿用5G技术的核心价值在于支撑矿山生产环节的智能化转型,主要应用于四大核心生产环节:
智能综采工作面
在综采工作面部署5G网络后,可实现:
采煤机、电液控设备运行数据的实时采集与分析
生产装备的远程状态监视与异常预警
采煤机等设备的远程精准控制
将工人撤离高危作业区域,提升安全性
智能掘进工作面
5G网络使掘进工作面实现:
掘锚一体机、锚杆装载机等设备的实时状态监测
掘进设备运行参数与动作的远程调整
掘进装备的智能化运行与远程操控
主运巷道中的5G设备支持:
带式输送机运行状态的高清视频实时监控
运输设备参数的远程调控与优化
故障预警与主动维护
智能辅运系统
辅运系统中的5G应用包括:
车载5G设备实时采集环境信息并上传
巷侧5G感知设备对环境实时监测
远控平台下发驾驶策略到车辆控制单元
实现车辆智能化驾驶控制,适应环境变化
矿用5G网络采用分层架构设计,主要包括三个核心层次:
矿用5G核心网
作为通信系统的中枢,负责网络管理、控制和调度。根据应用规模,提供两种组网模式:
煤炭集团大规模组网:适用于多矿区/多矿井联合需求,在集团中心部署核心网节点,对下辖矿区进行集中管控,实现集团内部数据的统一汇聚与分析
矿区独立专网:在单一矿区部署轻量化核心网,实现矿区内通信数据的闭环传输和独立管理,确保数据安全与隔离
矿用5G承载网
作为连接核心网和接入网的"桥梁",具备以下特点:
网络切片:基于业务需求定制化划分不同切片
低时延业务切片
大带宽业务切片
工业环网业务切片
交互控制业务切片
预留业务切片
这种差异化服务设计避免了不同业务间的资源竞争,确保控制类业务在专用切片上传输,不受视频监控等大带宽业务影响,保证控制指令的传输时效性。
矿用5G无线接入网
作为井下无线信号覆盖和终端接入的前端,由以下组件构成:
基站系统:提供三种架构选择
三级分布式:矿用基站控制器+矿用基站汇集器+矿用基站
二级分布式:矿用基站控制器+矿用基站
一体化集成:单级矿用基站架构
上行优化传输:针对矿用以数据上传为主的特点(不同于公众5G以下行为主),采用大上行帧结构(DSUUU)或上行辅载波技术
多频联合组网:综合高频载波(大带宽)和低频载波(广覆盖)优势,解决井下受限空间、强多径、多遮挡环境下的覆盖挑战
直连通信技术:基于5G标准的技术,实现终端间直接通信,无需通过基站和核心网,显著降低时延,提升可靠性,适用于灾后应急通信、井下自动驾驶、矿用装备近距离控制等场景
矿用5G技术为智慧矿山建设提供了坚实基础:
安全提升:通过远程监控和操作,减少人员在危险区域作业,降低安全风险
效率提升:高速、低时延的通信网络支持设备的实时控制与优化运行
智能化加速:支持装备智能化控制与决策,推进少人化、无人化矿山建设
数据价值释放:构建"透明矿山",实现矿井全要素、全过程的数据采集与分析
通过构建矿用5G高速信息传输通道,全面支撑矿山生产系统的"万物互联"、"透明矿山"和"装备远控"建设,为矿山安全生产和数字转型提供强大技术支持,推动煤矿行业向智能化、现代化方向发展。