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智慧生产:加速矿用5G技术攻关,满足矿企智能化建设需求
作者:管理员 | 时间:2020-08-07 09:13

      2020年7月,安标国家矿用产品安全标志中心按照新产品审核发放模式,发放了我国第1个煤矿5G通信系统安全标志准用证(有效期2a)。该系统没有针对煤矿井下安全生产特点进行研发,仅将地面5G产品进行防爆改造,仅可用于矿井语音通信和视频图像传输。目前正在安标送审的矿用5G系统也没有针对煤矿井下特殊需求进行研发,仅将地面5G产品进行防爆改造,难以满足煤矿智能化建设需求。煤矿井下有瓦斯等易燃易爆气体,矿井无线传输衰减大等特殊性,制约着5G直接在煤矿井下应用。

智慧生产:加速矿用5G技术攻关,满足矿企智能化建设需求

没有针对矿井移动通信特点研发的矿用5G性价比低

      煤矿井下通信从功能上划分,可分为有线调度通信、广播通信、救灾通信、应急通信和移动通信。矿用有线调度通信系统用于日常煤矿生产调度和安全调度,具有不需煤矿井下供电、抗灾变能力强等优点。矿用广播通信系统用于通知煤矿井下作业人员紧急撤离和紧急避险,并具有报告井下灾变情况等功能,日常用于安全生产调度广播。矿井救灾通信系统由矿山救护队员携带,用于救护队员与救援基地、救护队员之间通信。矿井应急通信系统用于灾后遇险人员与地面通信,具有抗灾变能力强等优点,目前有线调度通信系统兼做矿井应急通信系统。矿井移动通信系统用于手机等移动终端之间、手机等移动终端与地面调度室之间通信,具有及时、方便等优点。矿长、矿总工程师、区队长、工程技术人员、班组长、爆破工、安全检查员、瓦斯检查工、流动电钳工、安全监测工、司机等关键岗位和流动作业人员,宜佩戴手机等移动终端。

      矿井移动通信系统主要有漏泄移动通信系统、感应移动通信系统、透地移动通信系统、多基站移动通信系统等。目前,矿井移动通信系统主要采用多基站移动通信系统,多基站移动通信系统主要有4G/5G,WiFi等。WiFi矿井移动通信系统具有成本低等优点,但不适用于手机等移动终端移动速度较快的场景。煤矿井下胶轮车和电机车等行驶速度受限,手机等移动终端移动速度较慢,WiFi矿井移动通信系统可满足煤矿井下移动通信需求。4G/5G矿井移动通信系统具有手机种类多、语音通话质量高、可用于快速移动通信等优点,但成本高。因此,没有针对矿井移动通信特点研发的矿用5G性价比低于矿用WiFi移动通信系统。

没有针对煤矿安全监控特点研发的矿用5G不能替代煤矿安全监控系统

      煤矿安全监控系统具有甲烷、一氧化碳、温度、风速、风压、风向、馈电状态等监测功能;当甲烷超限或停风,发出声光报警信号,并切断相关区域电源,避免瓦斯爆炸等事故发生;具有煤与瓦斯突出感知、报警和断电功能,及时发现事故,撤出遇险人员,避免瓦斯爆炸等事故发生。煤矿安全监控系统在煤矿安全生产中发挥着重要作用。煤矿井下顶板冒落和机械碰撞等,会造成线缆(光缆或电缆)断缆。为避免系统线缆断缆和主机故障,影响甲烷超限断电和停风断电,《煤矿安全规程》规定,当主机和系统线缆发生故障时,必须保证实现甲烷电闭锁和风电闭锁全部功能。

      目前,矿用5G核心网在地面,控制整个系统工作,地面采用设备和网络冗余,具有较高的可靠性和稳定性。但当煤矿井下光缆断缆或交换机/路由器等故障,井下系统将瘫痪。甲烷超限或停风后,非本质安全防爆的5G基站、基站控制器和交换机/路由器等必须停电。因此,不针对煤矿安全监控特点进行二次开发,仅对现有地面5G进行防爆改造的矿用5G,不能替代煤矿安全监控系统。

没有针对矿井动目标精确定位特点研发的矿用5G定位精度低

      矿井人员和车辆精确定位技术是煤矿智能化关键技术之一。为遏制煤矿井下超定员生产,避免或减少煤矿重特大事故发生,《煤矿安全规程》规定,煤矿必须装备矿井人员位置监测系统。煤矿井下人员定位系统在遏制煤矿井下和采掘工作面等重点区域超定员生产、重特大事故发生,搜寻遇险遇难人员,防止人员进入盲巷等危险区域,控制作业人员超时下井,特种作业人员管理,领导下井带班管理,持证上岗管理,井下作业人员考勤等方面发挥着重要作用。矿井人员和车辆精确定位技术还将用于防治违章乘坐胶带,防止车辆伤人和车辆碰撞,煤矿井下胶轮车和电机车等无人驾驶等。

      早期的煤矿井下人员定位系统主要采用RFID技术,不能定位,只能判别识别卡在哪个分站识别区。随着煤矿井下人员定位技术的发展,先后研制成功基于ZigBee,UWB等技术的煤矿井下人员定位系统,定位误差由数十米、几米发展到今天的0.2m。

      5G未来的定位目标是定位精度1m,但目前还没有实现。煤矿井下巷道及巷道中设备和车辆等会造成严重的多径干扰。因此,没有针对矿井动目标精确定位特点研发的矿用5G定位精度低于矿用UWB精确定位系统。

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