“5G能源开采” 有望推动煤炭开采行业升级改造
- 2021/8/26 9:47:03 12583
- 来源：化工仪器网
【仪表网 仪表下游】自第二次工业革命以来，能源成为人类不可或缺的动力之源，以煤炭为代表的能源产业大肆兴起。产业兴起的同时，也带来诸多危机。记者王克勤《山西煤窑真相调查》一文揭开煤矿业“秘史”，以家庭为单位的痛楚让令人泪沾衣襟。多年前，勘探、开采能源，供给正常的社会生产生活，人得冲在第一线，却忽略能源开采的安全性和便捷性。
5G技术出现，改天换地，对于煤炭行业来说并非弯道超车而是换道行驶。新技术在距地面百米处继续发热，雪中送炭，全力支持能源开采行业。
百米之下 煤炭开采危机重重
随着技术的进步，机械化采矿替代了最原始的人工开采，在浅层矿道可实现机械操作。然而矿井最深可达数百米，矿道狭窄、闭塞，交错复杂，地面指令无法及时控制采矿机械，机械仪器设备既不能自动化操作，也难以进行远程控制，采矿机械出现硬碰硬的现象，磨损严重，后期维护成本大大增加。自动化难以支撑实际应用，只能依靠人力进行深度开采和现场操作。
然而百米之下，矿井不稳定且极易引起坍塌、爆炸、火灾等重大事故。据相关部门统计，2011年到2020年10年间，全国煤矿事故死亡人数达7733人。此外，地形复杂、通讯设备少，信号弱，信息传输不到位等环境原因加重事故的伤亡率。
安全性不能保障、缺乏先进器材，能源行业发展停滞不前。
高带宽、泛连接、低时延 技术更新煤炭作业模式
2019年5G横空出世，将多个产业带入万物互联的智能世界。相比4G，5G提供高于4G十倍的峰值速率，毫秒级的传输时延以及千亿级的连接能力。进一步说，其广域覆盖，低功耗、大连接、低时延等革命性的技术突破，不仅重塑了人与信息的连接方式，也从深层次上推动着能源业的发展和变革。5G换道行驶，满足智能煤矿实时、远程控制的需求，解放人力，技术顶替空位。
5G由集控中心、智能煤机、支架电液控、地面配液采区集中供液泵站系统、千兆网络、视频监控、智能手持终端等组成，分别分为地下和地上两个控制中心。
地面总控中心依托PTN连接MEC(边缘计算)服务器和UPF(用户面功能)核心网合，配合网络、通信、视频、电液控等技术，实时监测、分析工作面支架、煤机、“三机”、泵站等设备运行状态，实现远程视频监控及记忆截割、自动跟机移架、时序控制自动放煤等功能。
采煤工作面上，进风巷和回风巷每隔一段布置一台远端射频模块，即5G基站，接收、发射信号，进而远程控制采煤机监控、掘进机，巡检机器人等终端设备。另外，工作面上装着58个高清摄像头、1000多个传感器。地面集控中心与井下集控中心通信，经井下授权，采矿设备按预设的程序依次割煤、推溜、移架、传送，乌金如流水般涌出地面。
5G连接人与机器、机器与机器。低时延、泛连接的特点弥补了传输中断、反应时间过长的缺陷，实时传输煤矿井下高清画面，识别大量数据且保障数据及时回传，如今井下画面传到地面的延迟只有20毫秒；井下风吹草动地上尽知，器械闻令而动，远程实时操控成为现实。而高带宽、低能耗连接千亿设备，让煤矿的万物互联成为可能，实现了煤矿井下“无人化”。
5G一方面将采煤工从危险的工作面采场迁移到相对安全的地面调度指挥中心和顺槽监控中心，不仅实现减员提效，还进一步提升安全保障能力，减少伤亡可能性。另一方面，接入大量设备、传输海量数据、低时延远程操控，直接推动了煤炭行业智能化。
面向未来，攻克成本、技术难题
多个煤炭大省纷纷动起来。截至目前，全国已建成四百余个智能化煤炭开发工作站，“5G+能源开采”模式也将持续创新、突破。
技术落地，成本是一个大问题。目前来说，5G基站建设、煤炭设备等资金投入庞大，技术人才短缺，煤矿开采负荷较重。进一步说，设备的安全性、开发软件的信息处理能力等问题仍待解决。
未来智能化煤炭开采需要从设备技术、安全性、成本入手。首先，政府继续加强全国5g基站建设，研究人员需要针对煤矿的特点改进设计，挖掘更多应用，形成一载多的应用模式。其次，研究人员继续开发符合煤矿安全要求的覆盖设备，重点注意射频功率在煤矿安全方面的影响。最后，升级现有技术、设备，加大智能无人开采技术、智能装备技术、智能导航技术、信息感知技术的研究力度，保证智能设备在能源开采中的高稳定性和可靠性。
过去，人们对煤炭开采的印象停留在人在井下与世隔绝，重复不见天日的劳动。如今，这些现象已然不再，取而代之的是技术开采能源即“地上无煤尘，空中无煤粉”的智能化煤炭开采。一念既出，万山无阻。随着科技力量投入的不断加大，5G方兴未艾，智能化能源开发还在路上，未来还有更多幻想和愿景等待实现。
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