探析5G技術在智慧礦山建設中的應用

摘要：近年來，我國礦山產業經歷了顯著的飛躍式發展，其信息化與智能化轉型成效顯著，展現出強大的生機與活力。在這一背景下，5G技術的引入為智慧礦山的構建鋪設了堅實的通信基石，不僅深化了生產流程的精細化管理能力，還極大地增強了礦山作業的安全性與效率保障，有利于促進礦產行業高質量發展。對此，本文主要對5G技術在智慧礦山建設中的應用進行了探討，以供參考。

關鍵詞：5G技術；智慧礦山；優勢

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.03.030

中圖分類號：TD 82；TN 929.53 " " " " "文獻標志碼：A " " " " " "文章編碼：1672-7274（2025）03-00-03

Explore the Application of 5G Technology in the Construction of Smart Mines

MENG Shaoxu1， MU Shenbin1， MIAO Chun1， TENG Jingyun2

（1. Gansu Huating coal power Co.， Ltd. Dongxia coal mine， Pingliang 744100 ， China; Huating Coal Industry Group Co.， Ltd.， Pingliang 744100， China）

Abstract： In recent years， China's mining industry has experienced significant leapfrog development， with remarkable results in its informationization and intelligent transformation， demonstrating strong vitality and energy. In this context， the introduction of 5G technology has laid a solid communication foundation for the construction of smart mines. It not only deepens the fine management ability of production processes， but also greatly enhances the safety and efficiency guarantee of mining operations， which is conducive to promoting the high-quality development of the mineral industry. This article mainly discusses the application of 5G technology in the construction of smart mines for reference.

Keywords： 5G technology; smart mining; advantage

相較于4G技術，5G以其卓越的性能為各領域的信息化與智能化進程注入了強勁動力，展現出無與倫比的穩定性與性能優勢，尤其是在數據傳輸速率與帶寬容量上實現了質的飛躍。這一技術的深度開發與應用，為我國制造業、建筑業及礦業等關鍵領域的智能化轉型奠定了堅實基礎。受限于早期技術水平的局限，煤炭行業長期面臨管理模式滯后、技術手段陳舊等挑戰，這不僅為生產過程埋下了安全隱患，還導致了環境污染加劇、生產效率低下及成本攀升等一系列問題。為了應對這些挑戰，推動煤炭業實現轉型升級，亟需利用5G高效、智能的特性，促進煤炭企業的可持續發展，引領行業向更加安全、環保、高效的方向邁進。

1 " 5G技術、智慧礦山概述

1.1 5G技術

5G技術以更快的數據傳輸速率、龐大的系統承載量及超低的時延，為海量設備的無縫互聯開辟了新紀元。這一技術革新極大地拓寬了設備間通信的邊界，為構建高度互聯的物聯網環境奠定了堅實基礎[1]。這一技術的革新正逐步與行業深度融合，成為構建智能化行業管理體系的關鍵驅動力。在礦山行業這一具體領域，5G技術的引入與融合，正加速推動著智慧礦山的建設步伐，通過提升礦山管理的智能化水平，實現了生產效率與安全性的雙重飛躍，為礦山行業的未來發展開辟了廣闊前景。

1.2 智慧礦山

智慧礦山是借助集成化手段，對礦山生產的各個環節、職業健康與安全監控、技術及后勤保障服務實施全面感知、智能分析與即時響應，促使礦山管理朝著無人化、智能化方向轉型。其系統架構涵蓋智慧生產、智慧職業健康與安全、智慧技術與后勤保障三大核心子系統。

在5G技術興起之前，智慧礦山的建設進程時常遭遇“信息孤島”瓶頸的制約，即各子系統雖已框架成型，但由于受到3G、4G等通信技術的局限，系統間的信息共享與交互效率顯著受限，整體通信網絡的表現未能達到理想狀態，難以充分發揮智慧礦山的潛在優勢。隨著5G技術的應用，智慧礦山通信網絡變得更加可靠、穩定和安全。

2 " 5G技術在智慧礦山建設中的優勢

隨著信息技術的迅猛發展，特別是5G技術的商用化進程加速，極大地推動了礦山產業的轉型升級與高質量發展。5G技術在智慧礦山建設中的優勢主要體現在下述幾個方面。

2.1 超高速率與低延遲通信

5G網絡以其超高的數據傳輸速率和低至毫秒級的延遲特性，為智慧礦山提供了強大的通信基礎[2]。由此，礦山的實時數據采集與分析、遠程監控、高清視頻傳輸等需求得到高效滿足，為礦山生產各環節信息的準確性和即時性提供了保障，為快速響應和決策提供了可能。

2.2 廣泛連接與海量數據處理

5G技術可以為大規模設備同時接入提供有力支持，使智慧礦山中眾多攝像頭、傳感器和自動化設備等高密度連接需求得到滿足。與大數據、云計算等先進技術相結合，5G網絡可以高效處理海量數據，為礦山的智能化管理提供全面、深入的數據支持，助力礦山企業實現精細化管理。

2.3 提升生產安全性

借助5G技術實現無人駕駛、遠程操控等技術應用，可以為礦工的人身安全提供保障，有效降低作業風險。與此同時，通過部署智能分析系統和高清視頻監控，可以第一時間發現并預警潛在的安全隱患，為礦山生產提供全方位的安全保障。

2.4 優化生產流程與提高效率

基于5G技術的物聯網技術，可以實現礦山設備間的無縫互聯與協同作業，優化生產流程，減少人工干預，促進生產效率提升。此外，借助實時數據分析和預測，礦山企業能夠精準調度資源，動態調整生產計劃，顯著提高經濟效益和運營效率[3]。

2.5 促進綠色礦山發展

在智慧礦山建設中，5G技術還能為環保監測和治理提供幫助。借助部署環境監測傳感器，對礦山區域土壤狀況、水質和空氣質量等環境指標進行實時監測，與智能分析系統相結合，為礦山企業的綠色生產提供科學依據。同時，通過優化開采方案、提高資源回收率等措施，減少資源浪費和環境污染，推動礦山產業向綠色、可持續方向發展。

3 " 5G技術在智慧礦山建設中的具體應用

3.1 5G+無人駕駛

隨著5G技術與煤礦生產的深度融合，無人駕駛技術正逐步成為礦區的新常態，不僅緩解了駕駛員短缺的問題，還極大提升了作業安全性。在5G的支持下，礦區無人駕駛運輸車、鏟運機等設備實現了智能化升級。通過5G網絡對井下環境進行高精度三維建模，并將實時圖像信息傳輸至車輛，使無人駕駛車輛能夠精準導航、靈活應對井下復雜路況。5G技術的全面覆蓋，還促進了煤礦內部的實時通信，加速了智慧礦區的建設步伐[4]。運輸與開采過程中，5G技術能夠實時收集車輛物資狀況、行駛信息等關鍵數據，依托煤礦內密布的基站作為數據傳輸樞紐，確保數據高效匯聚至各下屬單位。之后，借助前沿的計算機處理平臺，對收集到的數據進行深度剖析與挖掘，隨后將這些洞察即時傳達至運輸車輛，以此實現對車輛運輸全鏈條的細致監控與智能優化。這一流程顯著增強了運輸作業的安全性，有效降低了潛在事故的風險水平。現階段，國內多家礦山企業已率先應用無人駕駛技術，如黃陵礦業集團通過整合光纖、工業環網、5G及Wi-Fi等技術，建成與礦區實際高度匹配的無人駕駛系統，并在卸礦站、溜井等多個關鍵區域成功部署無人駕駛機車。

3.2 5G+遠程控制

作為礦山生產流程的核心環節，礦山開采的效率與效果直接關系到礦山企業的核心利益。遠程控制技術的引入為礦山開采帶來了革命性的變化，推動了開采作業朝著更安全、更綠色的方向發展[5]。該技術體系主要由近端控制端、通信網絡及遠端受控設備三大模塊構成，通過精準操控與實時反饋機制，確保開采作業在遠離危險區域的同時，仍能保持高效穩定運行。

在礦山遠程控制的實施中，通信網絡的信息傳輸性能至關重要。5G技術在復雜多變的礦區環境中展現出卓越的接入能力，完美契合了遠程控制系統對通信質量的嚴苛要求。5G網絡在遠程控制領域的應用，為高清視頻傳輸與低時延操作指令的實時傳遞提供了堅實保障，成為當前遠程控制通信技術研究的熱點與主流趨勢。隨著5G技術的不斷優化與成熟，越來越多的礦山企業正加大在“5G+遠程控制”領域的研發與探索力度，通過技術創新，進一步提升礦山開采的安全性與智能化水平，為智慧礦山的構建貢獻力量。

3.3 5G+超高清視頻

礦區安全是企業的重要基礎。面對廣闊作業區與復雜環境，傳統的“人盯人”巡檢模式成本高、效率低，難以保障全天候、無死角的安全管理。該模式下，諸多安全隱患頻現，如果不能第一時間處理，極易演變為重大安全事故。最近幾年，超高清視頻技術發展迅猛，與傳統視頻相比，超高清視頻，尤其是4K乃至8K技術，在像素密度、分辨率及采樣率上實現了質的飛躍，圖像清晰度與流暢性顯著提升。更重要的是，超高清視頻技術不僅革新了視覺體驗，更為人工智能、大數據等前沿技術的深度融合提供了強大支撐，如人臉識別、行為預測等智能化應用的實現成為可能。

在此背景下，構建基于超高清視頻的智慧礦山智能化監管系統顯得尤為迫切。該系統依托超高清視頻技術，結合機器學習算法與大數據分析能力，能夠精準捕捉礦區內的細微變化，對人員行為、車輛行駛、環境狀態等進行實時監控，自動識別并預警潛在違規行為與安全隱患，從而實現更高效、更智能的安全管理。這一系統不僅覆蓋了礦區的每一個角落，還大幅提升了響應速度與處理效率，真正實現了從“被動應對”到“主動預防”的轉變。

然而，超高清視頻業務所產生的海量數據對網絡傳輸能力提出了更高要求。5G網絡為超高清視頻的流暢傳輸提供了堅實保障[6]。相較于4G網絡，5G帶寬的顯著提升確保了視頻數據的高質量、低延遲傳輸，為智慧礦山監管系統的實用化掃清了技術障礙。

以扎哈淖爾煤業公司為例，該公司已率先將5G網絡、超高清視頻技術與人工智能深度融合，構建了全方位、智能化的安全監控體系。這一創新實踐不僅拓寬了監管視野，提升了管理效能，還有效降低了安全管理成本，為礦區企業的安全生產管理樹立了新的標桿。

3.4 5G+無人機

在智慧礦山建設的征途中，5G+無人機方案以其獨特的優勢嶄露頭角，成為礦區全方位、全天候監測與數據處理的創新利器[7]。該方案深度融合5G網絡的高速、低延遲與大連接特性，為無人機巡檢插上智能化翅膀，極大地提升了巡檢的安全性、效率與成效。

實施此方案，首先，構建堅實的5G網絡基礎。通過精心部署5G基站，實現礦區全面覆蓋，形成專網或共享網絡架構，采用全光融合組網技術，確保井上井下、有線無線、寬帶窄帶的無縫銜接，滿足復雜多變的通信需求。

其次，依據礦區具體巡檢需求，精心挑選并配置無人機及其搭載設備，如高清攝像頭、激光雷達、氣體傳感器等，確保無人機具備自主飛行、智能避障、自主充電等先進功能，以應對礦區復雜多變的環境挑戰。

再次，對無人機機場進行規劃和建設，作為無人機起降、能源補給、維護保養及任務調度的綜合樞紐。這些基地應戰略性地安置于礦區的核心節點，如礦井入口、煤炭洗選廠周邊等關鍵區域，確保接入可靠電力供應與高速網絡通道，進而促進無人機作業的高效部署與精細管理[8]。

最后，無人機遵循預先規劃好的飛行軌跡與既定使命，獨立承擔起巡檢作業，對礦區實施全方位、無死角的細致掃描，高效收集并記錄下高清的影像資料、動態視頻內容以及氣體檢測等數據。借助5G網絡的卓越數據傳輸效能，實時將采集的數據流推送至云端處理中心或本地高性能服務器。運用先進的智能分析技術，迅速提煉出巡檢報告及預警信號，確保礦區管理者能夠獲取到即時且精確的信息支持，從而推動礦區管理向智能化、精細化方向邁進。

4 " 結束語

當前，煤炭行業對于5G技術的探索尚處于初級階段，但隨著該技術的持續進步與成熟，其基站建設成本及相關費用有望顯著下降，5G技術在煤礦行業的廣泛應用前景將更加廣闊。這一趨勢不僅標志著煤礦行業智慧化轉型的重要里程碑，也預示著智慧礦山建設即將邁入一個全新的發展階段。5G技術將與大數據、云計算、人工智能及虛擬現實等前沿科技深度融合，逐步滲透至煤礦生產與管理的各個環節，實現數據的實時高效處理與智能決策支持，通過科技的力量，從根本上提升煤炭生產的安全性與效率，推動整個行業工業質量的跨越式發展。

參考文獻

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