5G煤矿专网方案研究.docx

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5G煤矿专网方案研究

0前言

我国数量庞大的煤矿作为国民经济的重要组成部分，其经历了从传统矿山到自动化矿山，再到数字化矿山的发展历程。随着政府和企业对矿山生产的安全性、自动化、信息化和智能化程度的不断重视，5G和大数据、人工智能、数字孪生等先进数字化技术开始应用于矿山的生产和运营中，而5G专网作为重要的

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基金项目：工信部产业技术基础公共服务平台项目（2020-0105-2-1）

收稿日期：2023-03-17

信息基础设施，在煤矿掘进面、综采面等少人化、无人化生产，以及配电室的无人值守中发挥着重要作用。

通过5G、切片、MEC、5GLAN等技术打造的5G行业专网，在网络的高安全性、高可靠性、高稳定性、超低时延、二层网络支持等方面相比其他网络技术更有优势，而根据井工煤矿特点设计的5G煤矿专网，可以更好地助推煤矿向智能化、绿色低碳化方向转型发展。

1智能矿山发展现状及趋势

1.1发展现状

煤矿，尤其是井工煤矿，开采条件较差，环境复杂

多变，工作环节多，作业人员数量多，瓦斯、粉尘、冒顶、透水等潜在灾害时刻威胁着矿工的生命安全。安全威胁和低舒适度的工作环境也导致了矿企招人难、用人难的问题。煤矿现有的建设、生产和经营模式已不能适应新形势下的发展需求，存在的主要问题有如下几个方面。

a）煤矿行业危险性高，生产安全形势严峻。煤矿特殊的生产环境和装备特点，导致煤矿瓦斯、透水、顶板灾害事故时有发生。2020年，全国共发生矿山事故434起、死亡573人，生产安全形势严峻。

b）生产和管理效率低，经营成本高。目前煤矿行业平均每班入井人数在100~1000人，仍需大量用工以维持正常生产，但煤矿企业大多重视生产装备的投入，而在经营管理上投入较少，导致煤矿企业整体管理效率低、经营成本高。

c）从业人员断层严重，招工用工难。缺人、招工困难已经成为煤矿企业面对的主要矛盾。近年来，井下工人平均年龄已经超过45岁，职工年龄偏大、文化程度偏低，但年轻人不愿下井，煤矿招工困难，使得煤矿企业新老接替成为难题。

d）煤矿井下系统众多，运维复杂。煤矿井下部署六大系统，各系统设备商自集成通信系统用于信号采集和传输，制式众多，运维复杂。

1.2发展趋势

煤矿从原始的人工开采时代，到电气化机械化时代，到自动化时代，再到数字化时代，未来将逐步演进至智能化时代。传统的机械化、自动化开采方式已经不能满足矿山少人无人、高效集约、安全的发展需求，需要通过矿山新型装备和以5G为代表的先进技术跨界融合创新，推动煤矿的智能化，最终实现煤矿产业的高质量发展。

智能矿山以控制协同化、决策在线化和智能化为特征，融合应用5G、大数据、云计算、V2X、人工智能、工业互联网等新技术，帮助矿山企业实现装备全连接、环境全感知、安全全监管，从而实现矿山采掘无人化作业、智能调度、设备主动性预防、设备预测性维护、安全预警等功能，最终帮助企业实现减人、增安、提效、环保的目标。

25G煤矿专网需求分析

智能矿山是煤矿未来的发展趋势，人工智能、大数据、机器人等现代信息技术与煤炭开发利用深度融

合，煤矿数字化、智能化、绿色化转型全面提速。智能矿山的建设离不开5G煤矿专网提供的灵活接入、大带宽、低时延、高可靠、稳定性等服务能力。煤矿通过5G改造，能够迅速提升信息化智能化水平，保障生产安全，提高煤炭开采效率。

5G煤矿专网通过为井工煤矿部署一张安全、可靠的高质量基础网络，接入煤矿的各类型终端设备，承载各类型业务和应用，实现设备的全量感知、远程控制、无人化和人员环境的智能安全监控，以达到煤矿安全生产、无人少人化、作业效率提升的目的，助力煤矿企业数字化高质量发展，促进产业全面转型升级。

煤矿井下物理环境比较复杂，对无线信号的传输特性产生不同的影响，各应用场景和设备对5G网络的需求各异，需要通过不同的网络技术指标满足采掘、运输、安全监控等要求。不同的综合采煤面和掘进面其长度、高度不同，同时5G信号会受到液压支架的干扰，因此需要根据现场生产作业实际情况进行针对性的站点布设和信号覆盖设计。煤矿井下设备类型众多，不同设备对5G网络的带宽、时延要求不同，典型应用场景对5G网络指标的要求可参考表1。

35G煤矿专网方案设计

3.1设计原则

5G煤矿专网若仅用于语音通信及