5G通信技术及其在煤矿的应用构想

霍振龙，张袁浩

(1.中煤科工集团常州研究院有限公司，江苏 常州 213015；2.天地(常州)自动化股份有限公司，江苏 常州 213015)

0 引言

为满足煤炭工业安全生产对矿井无线通信的需求，自20世纪80年代起，我国先后研制并应用了矿井漏泄通信、感应通信、透地通信、PHS(小灵通)通信系统[1]。2010年后，通信技术发展愈来愈快，煤矿无线通信系统的应用随时面临矿井特定工作环境和作业流程的制约，如：宽带要求，矿井提升机视频监控、采掘工作面实时移动视频；流动性要求，机车运输调度、巡检员等流动作业人员之间及巡检员和调度员之间的信号联络、对移动设备的数据采集等；即时性要求，设备及时维修、发生事故时组织紧急撤离和安全救护等。针对这些要求，各通信公司和研究院所科研人员经过不懈努力，先后研制出矿井CDMA，WiFi，3G，4G通信系统并成功推广应用。相较而言，能够保证较好的语音、图像、视频传输性能的WiFi和4G通信技术，近年来成为我国煤矿井下移动通信系统的首选，其性能基本满足煤矿井下开采主要业务的数据通信需求[2]。然而，煤炭行业对于先进通信技术的要求是不断存在且愈加苛刻的[3-5]。一方面，井下特殊环境不仅要求通信系统具有传输速率高、时延低、并发量大、可靠性高的特点，还对网络覆盖、传输功率、安全防爆、传输绕射、抗干扰等能力有特殊要求；另一方面，随着煤炭行业的发展及矿井智能化水平的提高，包括智能采煤、智能运输、矿井物联网、煤矿大数据、矿用机器视觉、煤矿机器人、虚拟现实(Virtual Reality，VR)等新兴技术的井下应用，井下各类数据趋向规模化和复杂化，现阶段煤矿无线通信系统的性能逐渐无法满足智能化发展的各项需求。……