中国水利水电第八工程局有限公司 湖南省 410000
摘要：进入5G时代以来，新一代通信技术在采矿行业的应用逐渐走向成熟，如何借助5G技术实现矿山智能化，进而推进我国采矿业的高质量已成为一个亟待解决的问题。本文就智能矿山的概念以及我国矿山智能化的发展现状展开分析，接着分析5G技术在矿山智能化中的应用，旨在为相关工作者提供一些参考资料。
关键词：5G技术；智能矿山；运用解析
进入新时代以来，为提高自身可持续发展能力以及市场竞争力，我国传统采矿企业开始逐步推进5G技术以及物联网、大数据的高新技术在采矿领域的应用。新阶段，如何建设安全、环保、高效的智慧矿山已成为我国采矿企业新的发展目标。基于此，矿业领域必须探索推进5G技术与采矿技术的高度融合，打造新时代采矿产业模式。
一．智能矿山概念阐释
简而言之，矿山实现智能化生产的主要目的就是提高生产安全性以及采矿效率，并在提高企业效益的同时实现绿色无污染生产。新阶段，全球先进采矿企业普遍使用的高新智能技术有大数据、5G通信、物联网、云计算等。
借助5G通信技术，采矿企业可以建立起井下信息快速感知、井下动态快速辨识、危险情况预警、人机协同控制的智能采矿系统。借助智能采矿系统，采矿企业可以高效、安全地控制生产作业，节约生产成本，提高企业的生产效益。现阶段，我国大多数的采矿企业生产方式相对落后，多采用井工开采的生产方式开采矿产，这种深部空间作业方式危险系数大，且生产环境较为恶劣。建设智能化矿山有助于改善当前我国采矿企业的生产环境、控制生产成本、提高企业效益。基于此，革新我国采矿业领域的生产技术、全面推动采矿企业的智能化建设可谓是势在必行。
二．当前我国矿山智能化发展现状
（1）工业环网建设有待进一步完善
现阶段，我国采矿企业普遍已将互联网技术应用到矿产开采作业中，生产作业初步实现了信息化。但值得注意的是，当前我国大多数采矿企业普遍使用的是千兆级的工业以太网，这种千兆级别的以太网技术承载能力相对较差，而现代化的井下工业生产作业对工业环网的承载能力要求较高，千兆级别的工业环网是很难满足现代化井下工业生产需求的。基于此，我国采矿企业也尝试制定了一些解决方案，例如建设多个工业环网，提高其信息传输承载能力；也有一些采矿企业为提高工业环网的利用率，将信息进行分类，通过不同类别的环网进行传输。这些措施在一定程度上都提升了采矿企业工业环网的承载能力，但也会使采矿企业的网络结构变得复杂、故障风险提高。
（2）无线通信技术应用程度较低
要想在矿山生产作业中大规模应用5G技术，采矿企业就必须大量引进具备物联网技术以及大数据分析技术的生产设备。而要实现这一点，采矿企业就必须及时淘汰一批传统的有线通信以及生产设备。但由于新型设备的成本较高，很多企业无法在短时间内实现设备的更新换代。受此影响，我国很多采矿企业还在使用传统的有线接入技术，这就难免会导致井下 “蜘蛛网”现象较为严重，除此之外，有线接入设备的维护比较困难，可靠性也相对较差。
总而言之，智能化矿山的建设离不开大量无线移动设备以及地面远程智能控制系统的辅助。倘若采矿企业不能及时更新自身技术系统，就很难实现井下无人的新时代采矿企业生产模式。
（3）采矿企业信息共享程度较低
受传统网络通信技术的影响，采矿企业的信息系统往往由不同的网络厂商组建，这些网络厂商通常使用的技术也不尽相同。具体而言，很多采矿企业的瓦斯预警系统、人员定位系统、产量控制系统等都是彼此分离的，信息共享化程度相对较低，各个系统之间实现信息互通的难度也较大。这就难免会导致采矿企业内部形成多个信息孤岛，这些信息孤岛很可能会为采矿企业的安全高效生产埋下隐患。
（4）数据中心建设需要进一步强化
新一代智能矿山的数据中心信息传输能力极强，安全信息、生产控制信息的传输往往都是以毫秒为单位，这些信息经过汇聚整合以及智能分析，最终形成了煤炭企业的海量信息资源[1]。
而传统采矿企业的结构化关系数据库往往信息传输效率较低，已无法满足新一代矿山的生产需求。基于此，采矿企业应积极使用新一代5G 技术，提升井下数据的传输能力，以此来实现井下数据的融通共享，避免采矿企业内部形成数据孤岛[2]。
三．5G 技术在智能矿山建设中的应用
（1）借助低延时通信技术发展智能采矿系统
相较于传统的矿山通信技术以及采矿设备，5G网络在矿业领域发挥的作用更大。借助5G通信技术，采矿企业可以尝试建立矿山无人运输系统，以此来实现矿石运输车辆的无人驾驶，这样一来，矿山工作人员不足的问题将得到大大缓解，同时，矿山生产作业的安全隐患也将大大减少[3]。除此之外，通过提高5G通信技术的应用范围，矿石的开采运输效率也必然会得到提升[4]。
要想建立矿山无人运输系统，采矿企业就必须借助5G通信技术设立电机车控制中心以及运输控制设备的低时延信息通道，这样一来，矿山的生产作业现场便可以与地表调度室形成高度统一，信息的传输效率也会大大得到提高。通过远程控制矿山的生产现场，采矿企业可以在保证作业效率的同时下大大减少安全问题发生的可能性，实现生产作业现场的少人化[5]。
（2）建设矿山物联网智能管控平台
受采矿企业生产特点的影响，矿井的环境往往较差、各类生产机械的数量也较多，因此，传统的通信方式在矿山生产中往往并不适用。基于此，为了实现矿山生产的远程实时监控，采矿企业有必要优化井下 5G 网络的部署以及信号传输天线的结构，以此来更好地建设物联网智能管控平台[6]。
具体而言，采矿企业可以借助物联网技术在井下生产现场布置多个监测点，以此来实现井下作业环境数据的实时监控。通过分析井下反馈数据，智能矿山可以利用云计算分析模拟井下生产情况，这样一来，地表生产控制中心便可以及时作出更及时的安全防护以及预警措施。
（3）借助虚拟现实技术实现矿山监控
通过运用5G通信技术，采矿企业可以在井下大范围应用虚拟现实技术，以此来实现智能化的采矿生产管理。现阶段，虚拟现实技术已经可以帮助采矿企业实现井下地质情况管理、地情测控、生产模拟等任务。可以说，新时代的矿山生产数字化可视系统已经可以将生产管理、智能采矿等功能整合起来，帮助采矿企业做出更科学、高效的决策。
除此之外，数字化可视系统可以实现生产数据的存储以及高效传输加工，使生产一线的地质信息资源能及时地在多个部门之间流转，这样一来，矿山地质情况的检测、生产信息的高效处理便可以得到技术支撑，矿山的智能化生产也基本可以实现。值得注意的是，数字化可视系统还可以借助5G通信技术连接矿山工作人员的传感器，以此来实现人员定位、安全状况监测等业务，这不仅可以实现安全生产，也可以在很大程度上减少矿山生产的后期成本投入。
结语：总而言之，要想尽快推进5G通信技术在矿业领域的应用，各大采矿企业就必须充分合作，开展联合技术研发攻关，在最短的时间内突破技术瓶颈。相关部门也必须考虑采矿企业的具体条件，鼓励先进企业积极开展试点工作，以此来稳步推进5G通信技术在建设智能矿山的应用。
参考文献：
[1]王恩广，杨锋.基于5G技术的小铁山矿智能化关键系统建设构想[J].甘肃冶金，2020，42（06）：73-75+78.
[2]李梅，孙振明.智能矿山建设对资源型城市转型发展路径影响研究[J].煤炭经济研究，2020，40（11）：65-72.
[3]李梅，孙振明.智能矿山建设对资源型城市转型发展路径影响研究[J].煤炭经济研究，2020，40（11）：65-72.
[4]李艺，刘春平，武晓雪.基于5G技术的智能矿山研究及应用[J].中国煤炭，2020，46（11）：42-48.
[5]张亮亮，张力.智能矿山背景下煤矿机电技术管理创新研究[J].现代工业经济和信息化，2020，10（12）：128-129+144.
[6]武智超，田子栋，赵学.小青煤矿综采工作面智能化技术的实践[J].山东煤炭科技，2020，38（12）：184-185+191.