4G無線通信技術在煤礦井下的應用研究

常亮

國家能源集團神東錦界煤礦 陜西 榆林 719319

4G無線通信技術作為通信技術應用的重要方面，在改善煤礦井下作業中的通信條件方面具有明顯的優勢和功能。在當前全面提升煤礦生產調度效率的情況下，如何更好地應用4G無線通信技術，是需要重點思考與探索的內容，而關于4G無線通信技術在煤礦井下應用的研究更多地是立足于無線通信技術的技術性能來進行科學的嘗試。

1 4G無線通信技術在煤礦井下應用概述

4G無線通信技術在煤礦井下作業中的應用主要是借助無線通信技術構建無線通信系統，從而實現煤礦井下的信息采集、傳輸、決策和反映功能。就總體來看，無線通信系統是4G無線通信技術在煤礦井下作業中應用的核心和關鍵，而該系統主要包括地面調度系統、無線接入網設備和礦用終端，其中地面調度系統多應用KT319-e0MC網關服務器與核心網，無線接入網設備包括礦用隔爆兼本安型基站、信息傳輸接口，礦用終端包括無線攝像儀、礦用本安型手機[1]。

就煤礦井下作業而言，4G無線通信系統的主要功能有語言視頻通信功能、視頻監控功能、數據傳輸功能、自動升級功能（具體見表1）等。

表1 4G無線通信系統的主要功能

2 4G無線通信技術在錦界煤礦井下作業中的具體應用

錦界煤礦位于榆神礦區東北部，地處陜西省榆林市神木縣錦界鎮境內。井田東西寬12km，南北長12.5km，面積141.8km2，探明地質儲量20.72億噸，可采儲量13.9億噸；截止2019年底保有資源儲量剩余19.59億噸，可采儲量12.9億噸。礦井核定能力1800萬噸/年，剩余服務年限52年。錦界煤礦回采采用長壁綜合機械化開采技術，現已實現井下全面4G通信。

2.1 動態監測井下環境

通過4G無線通信系統，井下人員可以通過手持終端設備拍攝井下作業環境，并將其傳輸到服務器中，供地面指揮中心實施監控井下環境。同時，當井下作業過程中遇到難以及時解決的問題時，作業人員可以通過拍攝、傳輸問題照片的方式將問題反饋給地面管理人員甚至技術廠家進行現場指導解決，極大地提高了井下作業問題的解決效率。

2.2 移動信息采集與傳輸

與傳統有線視頻接入方式不同，基于4G無線通信技術基礎上構建的無線通信系統將線路對信息采集與傳輸的限制降到了最低程度。在無線通信系統的支持下，井下人員不需要為了采集、傳輸某些信息而對繁雜的線路進行梳理和拆裝，而是直接通過移動采集與傳輸終端實現隨時隨地的信息采集與傳輸，從而提高了井下信息采集與傳輸的效率與效果。同時，4G無線通信系統具有的較強的通信功能，可以為井下人員在沒有網絡的情況下將相關的求救信息發送出去，提高安全救援的效率和效果[2]。

2.3 安全保障

4G無線通信技術在煤礦井下安全保障方面的應用主要體現為無線通信技術的AR技術。通過AR技術，井下作業裝備可以智能化地測算出當前位置與目標位置之間的具體，從而減少井下作業量。同時，當井下發生突發安全事件時，作業人員可以利用網絡終端中的導航軟件中的引導功能，確定最佳的逃生或避險路段，并將自己所在的位置信息反饋給地面系統，從而解決逃生難、救援定位難的問題。

3 4G無線通信技術在錦界煤礦井下應用中面臨的困難

雖然4G無線通信技術在煤礦井下的應用方向和功能比較明顯，但就目前的具體應用情況以及應用的相關條件要求來看，4G無線通信技術的應用仍然面臨包括以下幾方面在內的困難。

3.1 無線通信網絡標準不統一

雖然4G無線通信技術在煤礦井下的應用在理論上可以實現，但由于當前我國在無線通信網絡應用標準方面的不統一，導致不同通信系統之間的信息交互存在兼容性的問題，這直接影響了煤礦井下的具體應用。

3.2 技術要求高

4G無線通信技術的應用是建立在完善的技術條件和先進的技術設備配備基礎上。在實際的煤礦井下作業和管理中，考慮到成本問題，煤礦主體缺乏主動采購設備、鋪設網絡基礎設施ID積極性和主動性，導致4G無線通信技術在煤礦井下的應用面臨較大的挑戰。同時，煤礦內部缺乏專業的技術人員，導致4G無線通信技術的應用面臨較大的技術運維與檢修難題，難以保證技術的科學、有效、持續應用[3]。

4 結束語

4G無線通信技術為煤礦井下作業方式和環境的優化提供了強有力的技術條件支撐。通過對錦界煤礦井下應用的研究發現，基于4G無線通信技術基礎上開發的4G無線通信系統擁有的語言視頻通信、視頻監控、數據傳輸、自動升級等功能，為4G無線通信技術在煤礦井下的應用創造了良好的優勢。對于4G無線通信技術具體應用中面臨的技術和成本問題，要通過接下來的技術創新與成本控制措施加以優化和破解。