1 5G技术概述

5G是第五代移动通讯系统的简称，既不是单一的无线接入技术，也不都是全新的无线接入技术，是新的无线接入技术和现有无线接入技术的高度融合。其主要特点是超高数据速率、超低延时和超大规模接入。

1.1高频通信(High Frequency Communication，HFC)

目前，3GHz以下的频谱资源十分紧张，而3GHz尤其是6GHz以上的高频段存在大量可用资源。另一方面，单纯提升频谱资源效率已无法满足5G中大带宽和高速率的业务传输需求，因此采用高频段进行5G空口传输已成为必然趋势。

1.2大规模天线阵列(Massive MIMO)

高频段通信可以进一步减少天线尺寸，从而为在5G移动通信系统中引入大规模MIMO技术成为可能。Massive MIMO技术能够带来更高的天线阵列增益，大幅提升系统容量；能够将波束控制在很窄的范围内，从而带来高波速增益，有效补偿高频段传输的大路损。

1.3超密集组网(Ultra Dense Network，UDN)

随着各种智能终端的普及和站点密度的增加，移动数据流量将呈指数级增长，由此带来了小间距、超密集异构网络的协调。超密集组网技术通过虚拟化小区消除频繁切换及密集邻区的同频干扰等问题，给用户提供更为一致的体验。

1.4设备到设备(Device-to-Device，D2D)

通信D2D会话的数据直接在终端之间进行传输，不需要通过基站转发，从而减轻蜂窝基站的负担，降低端到端的传输时延，提升频谱效率，降低发射功率，最终能够增强用户体验。

1.5网络切片技术(Network Slicing)

基于软件定义网络(Software Defined Network，SDN)和网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)，5G网络能够实现网络切片技术，即将一张物理网络中的带宽、计算及存储资源进行逻辑分割，构建多个虚拟化的端到端网络，每个虚拟网络的资源均可独立运营和动态伸缩，从而满足不同应用场景的业务服务质量需求。

1.6移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)

5G的三大应用场景和小于1ms的时延指标，决定了5G业务的终结点不可能都在核心网后端的云平台，而MEC通过在移动网络边缘提供IT服务环境和云计算能力，以减少网络操作和服务交付的时延，从而能够更好满足超低时延的工业控制场景及大带宽的传输需求，更好地实现物与物之间的传感、交互和控制。

2 5G技术下煤矿智能化的应用

2.1井下安全巡检与防护

受技术等各方面原因的限制，传统的井下安全巡检与防护工作主要以数据上传下达的方式展开。这种方式在信息传达及时性、准确性、经济性等方面均存在误差。利用5G技术可以对井下情况进行精准实时定位，通过高速数据传输实时动态情况，继以端端物联来完成井下工作的高效巡检与全面防护。具体来说，就是通过5G网络对井下的工作人员与设施装备进行实时精准定位，接着把相关信息及时传输分享给相应的部门与工作人员。同时，系统中的主动推送功能可以对另外的移动终端设备进行自动识别操作，根据系统要求将相关信息推送到对应部门，从而实现井下工作的安全巡检与防护。由此可见，5G技术下的井下安全巡检与防护更加科学可靠、更加经济高效。

2.2生产远程控制

过去，经营者对绝大部分的信息掌握来源于数据上传下达，所发的指令则通过层层传递下达给相关部门。整个信息接收与命令下达的过程中，信息掌握难免存在误差、信息传输会有时间误差。如此一来，工作存在的很大一个弊端在于专业人才和管理者无法对井下的工作进行全面实时监控，自然也就无法进行高效管理。而处于5G技术之下的生产远程控制，既可以实现对各部门工作情况的最新实时获取，又可以对各部门的工作情况进行有效监督，帮助相关人员全面掌握井下生产的最新情况，并及时发现不合理不完善的地方，从而统筹兼顾做出相应的改进措施，保证井下工作安全进行，推动煤矿业健康快速发展。

2.3精准实时定位与应用服务

蓝牙、Zihbee以及超宽带等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技术的到来启发人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，推动煤矿业发展。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能够在煤矿业实现高效运行的同时还降低了其生产成本。

2.4井下远程维护操作

在科技文明程度更高级的未来，煤矿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。

3结束语

煤矿智能化离不开数据和信息的高效互联互通，而不同的煤矿应用场景数据的特点和传输的需求差别很大，传统4G+WiFi的数据传输技术难以满足这种差异化的需求，导致煤矿各应用场景相互影响制约，不能支撑煤矿智能化发展的需求。5G大带宽、低时延和广连接的特性以及微基站、切片技术和端到端的连接等为突破煤矿智能化开采数据传输处理的瓶颈提供了核心技术支撑，其有效的提升了煤矿生产经营能力、安全监管能力以及生产效率，并推动煤矿实现安全发展。

参考文献

[1]田成金.煤炭智能化开采模式和关键技术研究[J].工矿自动化，2016，42(11):28-32.

[2]王国法，赵国瑞，任怀伟.智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析[J].煤炭学报，2019，44(1):34-41.

作者简介：

姓名：（1979.05.05—康爱春），性别：女；籍贯：河北省唐山市乐亭县；民族：汉；学历：本科；职称：助理工程师、职务：职员；单位：煤炭科学技术研究院有限公司 ； 邮编：100013