導(dǎo)語：5G系統(tǒng)機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

15g系統(tǒng)概況

5G技術(shù)是通信行業(yè)中的第五代，是第四代通信技術(shù)的延伸與發(fā)展，5G技術(shù)將會把數(shù)字技術(shù)更為廣泛地應(yīng)用于人民生活中，影響著人民生活，給人民帶來更為便捷的服務(wù)，將在全社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中擔(dān)負(fù)著不可替代的重要使命。同時5G時代也會打破之前傳統(tǒng)的“人”與“人”、“物”與“物”和“人”與“物”之間的互聯(lián)，在社會生活中所有的“人”和“物”都會形成一個統(tǒng)一體，在數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)里實現(xiàn)最優(yōu)的互聯(lián)互通。5G技術(shù)與其他通信技術(shù)相比，有很多的優(yōu)點(diǎn)，其主要的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣壬希瑐鬏斔俣茸罡呖蛇_(dá)10Gbit/s，比之前的網(wǎng)絡(luò)通信速度要快100倍左右，同時5G技術(shù)還有一個優(yōu)點(diǎn)是極低的網(wǎng)絡(luò)延遲，能實現(xiàn)同步通信，響應(yīng)時間極短，低于1ms，而4G為30~70ms。5G的海量連接也是技術(shù)特性，利用5G的技術(shù)特性，高帶寬可以傳輸高清視頻，低延時可實現(xiàn)井下采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制，海量連接可連接更多的終端，為此在5G網(wǎng)絡(luò)上可增加更多的應(yīng)用。

2基于5G系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)

5G系統(tǒng)整體架構(gòu)主要包括設(shè)備終端、網(wǎng)絡(luò)層（接入網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）、管理平臺三部分。其組網(wǎng)架構(gòu)如下。2.1井下無線網(wǎng)絡(luò)部分。井下無線網(wǎng)絡(luò)部分采取礦用4/5G雙模大增益、定向外置天線＋分體式隔爆化RRU作為基礎(chǔ)的5G分站覆蓋單元，來滿足“4G（FDD1800）+5G（NR2.6G）”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋。2.2井下網(wǎng)絡(luò)傳輸部分。分站至隔爆BBU采取回傳光路交叉部署方案，確保單BBU設(shè)備故障時，連續(xù)區(qū)域內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)不全阻，4G網(wǎng)絡(luò)仍能連續(xù)覆蓋，隔爆BBU與井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)部署位置相同（通常在中央配電室、采區(qū)配電室等），以增強(qiáng)BBU運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定性。BBU連接井下隔爆化PTN，然后井下隔爆化PTN雙環(huán)路至井上PTN所在機(jī)房，確保單路由中斷時，可在第一時間進(jìn)行倒換；井下BBU由PTN1588v2時鐘進(jìn)行同步授時。2.3井上網(wǎng)絡(luò)傳輸部分。井上機(jī)房布置MEC邊緣計算服務(wù)器，配置在PTN與礦井已有井上融合調(diào)度平臺服務(wù)器之間，進(jìn)行井下視頻交互、監(jiān)控視頻智能識別、監(jiān)控數(shù)據(jù)處理等邊緣計算業(yè)務(wù)。MEC配合太原移動公司布置UPF，以降低現(xiàn)場使用的網(wǎng)絡(luò)時延。2.4網(wǎng)絡(luò)安全部分井上PTN采用物理雙路由傳輸鏈路，確保任意一側(cè)傳輸設(shè)備或光纜路由故障時PTN業(yè)務(wù)不中斷，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性。礦井自有服務(wù)器至移動公網(wǎng)之間、邊緣PTN至移動公網(wǎng)之間部署防火墻（網(wǎng)閘），配合部署信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺和手機(jī)本地部署管控平臺，通過APT智能探針、手機(jī)上網(wǎng)行為管理實現(xiàn)工控網(wǎng)絡(luò)安全。

3基于5G系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)在屯蘭礦的應(yīng)用

3.1在提升機(jī)上的應(yīng)用。目前，礦井提升機(jī)是屯蘭礦生產(chǎn)中最為常見的、也是最為重要的設(shè)備之一，為了提高提升機(jī)的提升效率，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用至提升機(jī)中勢在必行，同時也符合智慧礦山的發(fā)展需求。因此，5G系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)中得到應(yīng)用，有效改善和控制了提升機(jī)的多項功能，保證提升機(jī)高效的工作，我國自主研發(fā)的全數(shù)字化提升機(jī)中，基于5G系統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)，ASCS是核心部分，是一套由雙CPU構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)，具有操作簡便、性能先進(jìn)、準(zhǔn)確可靠等特點(diǎn)，在煤礦開采中得到了廣泛應(yīng)用。3.2在智慧綜采面建設(shè)中的應(yīng)用。目前，采煤機(jī)數(shù)據(jù)傳輸主要采用光纖、動力線纜載波技術(shù)，使用過程中頻繁發(fā)生線纜折損造成數(shù)據(jù)中斷；液壓支架傳感器、視頻信號線纜過多，運(yùn)行過程中維護(hù)量大，而且工作面工況復(fù)雜，頻繁發(fā)生信號缺失；液壓支架電液控總線需要每架支架控制器串聯(lián)，其中某根控制器鄰架線故障會導(dǎo)致整個電液控總線失效。采用無線傳感器、無線攝像儀，省去部分信號線纜，借助5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬、高可靠性實現(xiàn)所有傳感數(shù)據(jù)、視頻信息、參數(shù)控制信號的高速傳輸，同時作為有線控制總線的冗余網(wǎng)絡(luò)，可以有效保證總線正常運(yùn)轉(zhuǎn)。最終實現(xiàn)在順槽監(jiān)控中心，甚至地面調(diào)度中心，完成對采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸三機(jī)、泵站系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動作業(yè)，實現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。3.3在支護(hù)設(shè)備中的應(yīng)用。在屯蘭礦開采過程中，液壓支架是煤礦生產(chǎn)的“三大件”之一，隨著煤礦機(jī)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，將液壓技術(shù)與5G技術(shù)合并，共同控制和發(fā)揮液壓支架的支護(hù)功能，這樣不僅僅有效防止頂板與支架的沖擊力，同時也防止因支護(hù)不力，造成人員傷亡的頂板支護(hù)問題發(fā)生。3.4在巡檢機(jī)器人上的應(yīng)用。在屯蘭礦井下變電所、水泵房、皮帶巷等特殊場景應(yīng)用的巡檢機(jī)器人由移動軌道、自主移動式云臺高清攝像頭、環(huán)境傳感器、拾音器、5GCPE等構(gòu)成?？梢砸苿硬杉瘜崟r視頻、拾取環(huán)境聲音，采集甲烷、溫度、煙霧等數(shù)據(jù)，并通過5G通信系統(tǒng)將音視頻數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆七\(yùn)維平臺，與云運(yùn)維平臺一起，構(gòu)成變電所無人值守系統(tǒng)。巡檢機(jī)器人能夠定時自主巡檢，也可以由云運(yùn)維平臺控制巡檢，還可以根據(jù)巡檢任務(wù)進(jìn)行巡檢，能夠?qū)崿F(xiàn)巡檢任務(wù)的全自主運(yùn)行，無需人工干預(yù)。通過采用AI智能識別技術(shù)，能夠進(jìn)行設(shè)備外觀異常檢測、開關(guān)分合狀態(tài)識別、儀表讀取等功能，實現(xiàn)對設(shè)備故障的判別和自動報警，并為故障信息大數(shù)據(jù)綜合分析決策提供必要的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。3.5在AR遠(yuǎn)程故障診斷、5G+智能掘進(jìn)中的應(yīng)用。掘進(jìn)工作面自動化程度低，很大程度受限于現(xiàn)場的工作環(huán)境，不能建立合理可靠的通信機(jī)制，設(shè)備各自獨(dú)立運(yùn)行，無法實現(xiàn)各個系統(tǒng)的可靠信息交互。現(xiàn)通過使用掘錨一體機(jī)，實現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)快速機(jī)械化、自動化作業(yè)，在現(xiàn)場布置5G基站，將掘錨一體機(jī)全部作業(yè)信息通過現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至順槽監(jiān)控室，綜合考慮掘進(jìn)工作面地質(zhì)測量、運(yùn)輸、抽采、通風(fēng)工況，同時布置高清攝像儀、高精度掃描儀等現(xiàn)場探測監(jiān)視裝置，在距離掘進(jìn)截割頭200m遠(yuǎn)處設(shè)置集中操作室，掘機(jī)司機(jī)遠(yuǎn)程操作截割和支護(hù)作業(yè)，將操作人員從危險的截割場所解放出來，實現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)安全精準(zhǔn)操控遠(yuǎn)程。

4結(jié)語

在屯蘭礦生產(chǎn)中引入煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，可以使煤礦開采設(shè)備朝著程序化、智能化及信息化的方向發(fā)展。我國提出“變革煤炭開采方式，向綠色智能時代邁進(jìn)”，明確“綠色智能是世界煤炭工業(yè)的發(fā)展趨勢，也是中國煤炭工業(yè)必須解決的重大命題”。將智能化改造納入煤礦安全技術(shù)改造，相關(guān)投入列入安全費(fèi)用使用范圍，加大金融支持力度，有效解決綠色智能礦山建設(shè)投入難題。全力推進(jìn)煤礦智能化改造，以5G通信、先進(jìn)控制等技術(shù)為牽引推進(jìn)智能煤礦建設(shè)，實現(xiàn)煤炭開采“無（少）人化、減損化”變革。”

參考文獻(xiàn)

[1]張立亞.全礦井融合通信系統(tǒng)研究[J].工礦自動化，2018，44（3）：12-16.

[2]薛曉炎，霍振龍，顧俊.礦井融合調(diào)度通信系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].工礦自動化，2016，42（8）：1-5.

作者:劉亞軍 單位:山西焦煤西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦