5G技術在煤礦領域的應用

王光肇

隨著我國科學技術的不斷發展，以計算機技術和互聯網技術為基礎的現代信息技術在我國各個生產領域都有著廣泛的應用。5G網絡通信技術的出現，使得網絡傳輸速度不斷加快，在很大程度上提高了我國社會生產力。煤炭作為我國社會重要的基礎能源，對我國社會生產力有著重要的影響，5G網絡通信技術在煤礦領域的應用，使得煤礦生產發生了很大的變化。本文對5G技術在煤礦領域的應用進行了深入的研究與分析，并提出一些合理的意見，旨在進一步提高5G技術的應用水平，提高我國煤礦開采效率和質量。

近些年來，我國煤礦無線通信系統的建設得到了很大的發展，WiFi技術和4G網絡通信技術在煤礦通信系統中發揮了重要的作用。但是隨著煤礦開采技術的不斷提高，我國煤炭總產出量在不斷提高，且融合了更多現代信息設備，傳統的4G網絡已經無法滿足煤炭無線通信系統的需求，因此5G網絡通信技術的應用成為了煤礦無線通信系統發展建設的重要方向，5G網絡通信技術自身的優勢對煤礦無線通信系統的建設發展產生了重要的推動作用。

一、5G網絡通信技術及其優勢分析

（一）5G網絡通信技術概況分析

5G網絡通信技術相比于傳統的4G、3G網絡通信技術在傳輸速度上有著很大的提高，其創新主要是在無線技術和網絡技術兩個方面。5G網絡通信技術的大規模天線矩陣、超密集組合網絡、新型多地址和全頻譜接入技術等是其在無線技術方面的創新;在網絡技術方面，網絡功能虛擬化等技術取得了很大的創新，5G網絡通信技術從總體來看，是我國乃至世界未來網絡通信技術的主要研究方向，未來5G網絡通信技術勢必會在各個生產領域有著廣泛的應用，對于提高社會生產力有著重要的作用。

（二）5G網絡通信技術的優勢分析

5G網絡通信技術使得其網絡傳輸性能、網絡傳輸速度有著很大的提高，網絡頻譜更加寬泛，延時性更低，且可靠性有了明顯的提升，網絡傳輸容量也有了很大的提高。首先在其傳輸速率方面，5G通信網絡技術理論上的最大傳輸速度可以達到10Gbps，即1，25GB/s，但是受到當前技術水平的限制，雖然沒有達到理論傳輸速度，但是相比于傳統的通信網絡技術速度也有著大幅度的提高。其次，在連接數量密度方面，5G通信網絡技術可以達到106/k 。第三，5G通信網絡技術在數據傳輸延時方面可以達到1ms之內，延時速率得到很大的降低。第四，5G通信網絡技術在移動性方面也取得了很大的突破，在滿足一定性能需求的情況下，信息傳輸和接受時間的最大相對傳輸速度可以達到500km/h以上。第五，5G通信網絡技術在流量密度方面，單位面積區域內的總流量可以達到10Mbit·s-1·m-2。

二、5G煤礦無線通信網絡系統構成框架分析

當前5G通信網絡技術在煤礦無線通信系統中的應用還不夠成熟，缺少系統理論作為支持，且尚未研發出能夠實際投入生產的基于5G通信網絡技術的煤礦無線通信系統。因此，XS科技集團針對我國煤礦生產現狀，研發了一套較為完備的煤礦5G無線通信系統，以下是該5G無線通信系統的基本結構框架。

（一）5G煤礦無線通信系統組成分析

XS科技集團結合當前我國煤炭領域的生產現狀，進行了大量的前期調查，結合現有的5G通信網絡技術，對煤5G煤礦無線通信系統進行了設計。該系統的基本框架有核心網絡平臺、地面5G信號基站、礦井下5G信號基站構成。經商采用了AUU有源天線單元進行全面的覆蓋，且通過I r接口與BUU室內基帶處理單元進行連接;井下采用的是Pico RRU射頻拉遠單元進行全面的無線網絡覆蓋，并與地面的5G信號基站相連。該煤礦無線通信系統的構成基本能夠滿足煤礦日常工作中對無線網絡系統的需求，具有較高的實用性。

（二）5G煤礦無線通信系統組網方式分析

組網方式是5G煤礦無線通信系統中的重要組成部分，因此XS科技集團結合煤礦通信網絡系統建設現狀，進行了全面的升級，其中包含NSA非獨立網和SA獨立網兩種組網方式。NSA非獨立網結合當前使用的4G網絡基站及其基礎設施，并進行了相應的升級，使得5G網絡通信技術能夠正常使用，這種方式不用單獨建立5G網絡信號基站，只需要對現有的4G通信網絡基站進行升級，改造成本較低，網絡建設速度較快，但是缺少一定的靈活性，只能在原有的信號基站上進行升級;SA獨立網則需要搭建全新的5G通信網絡，并建立全新的信號基站，雖然建設施工成本較高，但是具有很高的靈活性，對現有的4G通信網絡基礎設施的依賴程度較低，可以采用全新的建設方案，在使用性能上能夠得到很大的保障。

三、5G煤礦無線通信系統在煤礦領域的應用

目前我國的煤礦領域正在向智慧化、智能化方向發展，這就使得5G網絡通信技術有了很大的發展空間，結合大數據技術、物聯網技術、云計算技術等，能夠在很大程度上提高智慧化煤礦的建設水平。例如研究取得一定進展的井下無人駕駛和智能運輸系統，5G網絡通信技術在這方面就起到了十分關鍵的作用。通過5G網絡通信技術傳輸速率較高、延時性較低的特點，能夠對井下無人駕駛礦車進行精準的定位，且在井下無人駕駛礦車中通過安裝傳感器結合5G網絡通信技術，能夠快速對工作環境進行檢測和確定，有效提高了井下無人礦車形式的安全性能和實際使用效率。其次，5G網絡通信技術在煤礦安全監測信息采集方面也發揮重要的作用，因為5G網絡通信技術的連接數量密度較高，能夠在很大上滿足礦井內安全信息采集的需要，建立全面的井下安全信息和數據網絡，并結合云計算技術對存在的潛在風險進行分析，從而能夠有效提高煤礦井下作業的安全水平。

綜上所述，5G通信網絡技術在煤礦無線通信系統中的應用，使得煤礦無線通信系統的綜合性能得到了很大的增強，能夠進一步提高我國煤礦領域的發展質量，提高安全生產水平。