“新基建”概念及5G技術(shù)在采礦設(shè)備中的應(yīng)用

梁春暉

【摘要】? ? 礦產(chǎn)開采關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)礦產(chǎn)開采又會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，不符合“三條紅線”的要求。“5G時(shí)代”的來臨，“新基建”的概念已經(jīng)逐步得到貫徹與實(shí)施，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速推廣與應(yīng)用，對(duì)礦產(chǎn)開采設(shè)備的發(fā)展形成了沖擊，智能化、集約化已經(jīng)成為采礦設(shè)備發(fā)展的主要方向。本文以三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景為例，分析5G技術(shù)在采礦設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用，以供參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 生態(tài)文明? ?礦山開采? ? 5G技術(shù)? ? 設(shè)備

礦業(yè)屬于國家的支柱型產(chǎn)業(yè)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展直到至關(guān)重要的作用，但是傳統(tǒng)的采礦方式對(duì)環(huán)境的破壞是非常大的，尤其是露天采礦的方式，更是違背了建設(shè)青山綠水的美好愿景[1]。新基建的概念是在2018年時(shí)提出的，5G技術(shù)的發(fā)展對(duì)新基建的概念有了新的詮釋，將其引入到礦山開采設(shè)備中，對(duì)開采設(shè)備向著大型化、清潔化、智能化、集約化的方向發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

一、對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的理解分析

早在2005年的時(shí)候習(xí)近平書記就提出了“綠水青山就是金山銀山”的科學(xué)論斷，這句話其實(shí)說明了綠水青山與金山銀山之間的辯證關(guān)系就是經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系，要求我們?cè)诎l(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)要堅(jiān)持節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，做到人與自然和諧共生。我國一直倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè)，其含義是在建設(shè)過程中注重環(huán)境保護(hù)、做到節(jié)能減排才能實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明，是在產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)、人民生活富足、經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)上，加快生態(tài)文明體系建設(shè)的腳步[2]。

二、礦山開采與生態(tài)文明建設(shè)的矛盾

礦山開采是為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，當(dāng)前我國城鎮(zhèn)化建設(shè)正逐步推進(jìn)，對(duì)各類資源的需求缺口是非常大的，同時(shí)新基建概念的提出，加上“擴(kuò)內(nèi)需、保出口”政策的支持，也刺激了市場(chǎng)對(duì)資源的需求。但是，在滿足礦產(chǎn)資源市場(chǎng)需求的同時(shí)必須堅(jiān)守“三條紅線”，即生態(tài)保護(hù)紅線、環(huán)境質(zhì)量底線、資源利用上線，這就需要在礦山開采的時(shí)候提高機(jī)械設(shè)備的利用效率，利用先進(jìn)的開采技術(shù)，并做好采后礦區(qū)的保護(hù)與治理工作，從源頭上解決礦山開采與生態(tài)文明建設(shè)之間的矛盾。

三、基于5G技術(shù)的礦山智能化開采的優(yōu)勢(shì)

3.1通信技術(shù)對(duì)礦山開采的影響

通信技術(shù)一直與礦山開采有著緊密的關(guān)聯(lián)，隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，在礦山行業(yè)中也在 斷的探索新技術(shù)的應(yīng)用，開采方式逐步由人工機(jī)械開采向著自動(dòng)化開采、智能化開采的方向發(fā)展，而每一次開采技術(shù)的升級(jí)改造都和通信技術(shù)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系，通信技術(shù)由最初的簡單語音到可視化，再到現(xiàn)在的萬物互聯(lián)、智能開采，數(shù)據(jù)傳輸、開采控制等方面都有了非常大的突破，而我國的開采技術(shù)也由早期的技術(shù)引進(jìn)到現(xiàn)在的自主創(chuàng)新，發(fā)生了天翻地覆的變化。

在5G技術(shù)應(yīng)用之前，通信技術(shù)主要是停留在人與人之間的聯(lián)系，在5G技術(shù)應(yīng)用之后應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)生了轉(zhuǎn)變，eMBB、mMTC和URLLC等幾種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)用戶體驗(yàn)都有了很大的提升，滿足了礦山開采在高帶寬、低延時(shí)等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的需求，并且還解決了礦山開采設(shè)備的互聯(lián)與遠(yuǎn)程交互的應(yīng)用難題。

5G技術(shù)的發(fā)展對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起到了助推的作用，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)又推動(dòng)了大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)則成為發(fā)展云計(jì)算與人工智能的重要基礎(chǔ)，最后5G技術(shù)又為云計(jì)算與人工智能解決了數(shù)據(jù)傳輸方面的難題。隨著5G技術(shù)在礦山開采設(shè)備中的融合發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能等技術(shù)將會(huì)得到深度的融合，形成以5G技術(shù)為主的新生態(tài)體系，為礦山產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造轉(zhuǎn)型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2基于5G技術(shù)礦山智能化開采發(fā)展

開采技術(shù)是礦山企業(yè)的核心生產(chǎn)技術(shù)，開采技術(shù)的發(fā)展也必將成為促進(jìn)礦山企業(yè)生產(chǎn)建設(shè)及相關(guān)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵性要素。在礦山開采生產(chǎn)中5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.帶寬的優(yōu)勢(shì)。礦山開采往往受到空間環(huán)境的影響，利用5G技術(shù)帶寬的優(yōu)勢(shì)可以在受限的空間環(huán)境中部署更多的傳感設(shè)備、高清攝像，數(shù)據(jù)傳輸量也會(huì)更大，所獲取的視頻更加清晰，提供的數(shù)據(jù)信息更加精準(zhǔn)。

2.低延時(shí)的優(yōu)勢(shì)。低延時(shí)也是5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一，在開采過程中機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行工況都需要按照一定的邏輯控制指令快速完成，延時(shí)要按毫秒級(jí)進(jìn)行計(jì)算，這樣才能保證其可靠性。而5G技術(shù)在這方面凸顯了其優(yōu)勢(shì)，可以保證對(duì)開采設(shè)備的控制更加精確。

3.根據(jù)行業(yè)的不同對(duì)于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)延時(shí)性與可靠性等方面的需求程度也不盡相同，5G技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在可以利用切片技術(shù)對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分割，從而得到多個(gè)邏輯獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)，這在礦山智能開采的特殊應(yīng)用場(chǎng)景中非常適合。還能夠?qū)⒏黝悅鞲性O(shè)備收集的數(shù)據(jù)與預(yù)警分析和控制服務(wù)進(jìn)行融合，用于分析數(shù)據(jù)源邊緣地帶的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)開采設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

四、加快5 G技術(shù)在礦山設(shè)備中的應(yīng)用

露天采礦的方法在安全性與資源回收方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此很多企業(yè)都采用露天采礦的方法。隨著科技的發(fā)展，采礦設(shè)備也經(jīng)歷了傳統(tǒng)采礦、自動(dòng)化采礦、數(shù)字化采礦、智能化四個(gè)重要階段，開采技術(shù)也從開始的人工機(jī)械到機(jī)電一體化，再到當(dāng)前的無人開采，在使用了5G技術(shù)之后，即使是相隔千里也能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行無人采礦。

4.1加大對(duì)采礦設(shè)備的升級(jí)改造

近些年人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境越來越關(guān)注，PM2.5、大氣污染、水污染、霧霾等名詞也為人們所熟知，人們開始向往回歸綠水清山的美好生活。露天采礦是導(dǎo)致環(huán)境惡化的主要誘因，傳統(tǒng)的采礦對(duì)造成水土流失、地面沉降、物種消亡，所產(chǎn)生的廢水還會(huì)造成嚴(yán)重的水污染。從當(dāng)前現(xiàn)狀來看，許多礦產(chǎn)企業(yè)的開采設(shè)備依舊停留在管理粗放、對(duì)環(huán)境破壞大的問題，這些都將成設(shè)備升級(jí)改造或者淘汰的目標(biāo)，隨著人們生態(tài)意識(shí)的逐步加強(qiáng)，開采設(shè)備也將向著大型化、清潔化、智能化、集約化的方向發(fā)展。落后的開采設(shè)備嚴(yán)重制約著礦產(chǎn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)與未來的發(fā)展，隨著5G時(shí)代的來臨，企業(yè)必須堅(jiān)持“在開發(fā)中保護(hù)、在利用中治理”的原則，著手開采設(shè)備的轉(zhuǎn)型升級(jí)改造。目前，通過華為技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制設(shè)備采礦、運(yùn)輸，避免一線工人進(jìn)入塵土飛揚(yáng)的采礦現(xiàn)場(chǎng)。工人只需要通過操作臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，利用5G技術(shù)在大屏幕上實(shí)時(shí)看到遠(yuǎn)在千里之外的操作現(xiàn)場(chǎng)[3]。

4.2基于5G技術(shù)的“新基建”在采礦設(shè)備中的應(yīng)用

“新基建”概念是時(shí)代發(fā)展的必然，是在傳統(tǒng)基建概念上的創(chuàng)新發(fā)展。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將采礦設(shè)備納入到管理之中，實(shí)現(xiàn)全覆蓋、全聯(lián)通，通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)開采設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)制定靈活的檢修與維護(hù)方案，消除設(shè)備帶病作業(yè)的情況，這樣可以大大提高開采設(shè)備的性能，提高生產(chǎn)效率與安全性。在“新基建”的要求下，應(yīng)加快5G基站的建設(shè)，構(gòu)建以采礦設(shè)備為主的大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)字化、信息化，對(duì)礦區(qū)的安全生產(chǎn)、工人的安全與健康以及后勤保障等方面做到自主感知、自動(dòng)分析、快速處理，全面完成智慧礦山的升級(jí)改造。隨著5G技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，將會(huì)有更多的機(jī)械設(shè)備納入到管理控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)多元化、綜合化、智能化，利用5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)加快采礦設(shè)備的升級(jí)改造，開啟礦山開采的新時(shí)代。

5G技術(shù)的應(yīng)用不能只停留在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，必須深入融合的行業(yè)當(dāng)中，融入到場(chǎng)景應(yīng)用當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。在以5G技術(shù)為主的“新基建”要求下，采礦設(shè)備的發(fā)展也將迎來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，配套支持與服務(wù)將更加全面，市場(chǎng)發(fā)展方向也更加明確。利用5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，開采設(shè)備的信息傳輸速度發(fā)生質(zhì)的飛躍，信息容量得到大幅度提升，計(jì)算速度也提高到了一個(gè)新的高度。通過5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建的大數(shù)據(jù)平臺(tái)快速完成設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)庫的建立，設(shè)備管理人員可以通過這些采集到的數(shù)據(jù)快速形成開采設(shè)備的運(yùn)行報(bào)告，并快速完成數(shù)據(jù)分析，全面了解設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，從而對(duì)設(shè)備的檢修維護(hù)做出準(zhǔn)確的安排。設(shè)備管理人員還可以利用數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)了解設(shè)備的能耗情況、環(huán)保指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)開采設(shè)備的智能化管理、清潔化管理。

4.3基于5G技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

1.對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)

大寬帶、低延時(shí)是5G通信技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)，在礦區(qū)開采中利用5G通信技術(shù)可以建立高效的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，利用高清攝像頭完成開采設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況的采集與制作工作，利用遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)將采集到的高清視頻回傳到中心控制平臺(tái)，中心控制平臺(tái)對(duì)收集到的高清視頻進(jìn)行分析，對(duì)異常情況做出正確的處理，并完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)與展示工作。通過高清監(jiān)控系統(tǒng)，中心控制平臺(tái)可以實(shí)時(shí)掌握操作人員的異常行為、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)故障、生產(chǎn)環(huán)境存在的隱患等等，保證安全生產(chǎn)。

2.對(duì)生產(chǎn)設(shè)備與關(guān)鍵部件的監(jiān)測(cè)

在礦山開采過程中有許多的傳感裝置，完成對(duì)開采過程的溫度監(jiān)控、壓力監(jiān)控、振幅監(jiān)控等。這些傳感裝置完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，通過計(jì)算機(jī)的PLC編程將這些數(shù)據(jù)以圖像的形式顯示出來，傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)平臺(tái)，通過智能系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，如存在故障則及時(shí)報(bào)警。設(shè)備管理人員也能夠通過圖像的波動(dòng)情況做出判斷，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而科學(xué)的制定開采設(shè)備的檢修維護(hù)計(jì)劃。通過圖像的波動(dòng)情況還可以了解到設(shè)備運(yùn)行過程中易出現(xiàn)損耗的部位，便于在日常生產(chǎn)中對(duì)設(shè)備做出有針對(duì)性的檢查檢修，以保證安全生產(chǎn)。

3.對(duì)設(shè)備資料與檔案的統(tǒng)一管理

礦山開采作業(yè)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資料是非常龐大的，主要包括設(shè)備的運(yùn)行管理與維修維護(hù)記錄等等，這些資料與檔案對(duì)以后的設(shè)備維護(hù)管理決策起著至關(guān)重要的作用。對(duì)設(shè)備資料的管理過程主要包括收集、分類、整理、檢索、修改、存儲(chǔ)、傳輸、計(jì)算、輸出等等[4]，利用5G高速率的優(yōu)勢(shì)，快速建立數(shù)據(jù)資料和檔案的管理程序或系統(tǒng)，完成資料和檔案的統(tǒng)一管理。

五、結(jié)束語

綜上所述，加快生態(tài)文明建設(shè)，以建設(shè)“綠色礦山”為導(dǎo)向，搭上以5G技術(shù)為主的“新基建”的東風(fēng)，快速完成開采設(shè)備的升級(jí)改造，探索綠色開采新模式，堅(jiān)持保護(hù)和開發(fā)并重的原則，是當(dāng)前礦山企業(yè)謀求高質(zhì)量發(fā)展的新途徑。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]李寶東.踐行“兩山”理論促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2020，13（2）.

[2]吳文盛，王琳，宋澤峰，周吉光.新時(shí)期我國礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)矛盾的探討[J].中國礦業(yè)，2020，29（3）.

[3]趙燚.無運(yùn)輸?shù)苟压に囅赂吲_(tái)階內(nèi)薄煤層開采技術(shù)研究[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2019.

[4]陶然.電信服務(wù)提供商終端設(shè)備管理模式與流程研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2014.