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煤矿5G通信系统安全应用技术研究

摘要：5G时代的正式到来，随着5G技术的不断普及应用，未来必将推动各

个行业进行全面的改革。对煤矿行业来说，5G技术的应用，解决了诸多4G时代

存在的网络局限性，通过5G技术的超可靠低延时、增强移动宽带、海量机器通

信，能够更好地满足煤矿生产的实时性需求，让更多的智能设备应用于煤矿生产，

从而有效推动智能煤矿建设。鉴于此，本文主要分析煤矿5G通信系统安全应用

技术。

关键词：煤矿；5G通信系统；安全

中图分类号：TD655文献标识码：A

1、引言

智能化是煤矿技术发展的最高形式，也是第四次煤炭技术革命；智能化煤矿

建设，开启煤矿行业全面创新和技术变革。智能化煤矿建设是基于现代智慧理念，

将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联、机器人技术及装

备应用到现代化煤矿开采；深度融合煤矿“人-机-环-管”多源异构信息，建立

一个库、一张网、一个平台和一张图设计理念，智能化煤矿建设平台总体架构从

顶层规划实现统一数据、统一模型、统一平台、统一方案，完成矿山企业全要素

数据的精准实时采集、统一规范集成、多维可视化展现和智能决策分析，实现矿

山安全生产的透明化、自动化、智能化管理，达到真正实现智能化减人的目标，

践行倡导的煤炭资源开采的“安全、高效、智能、绿色”理念。

2、5G技术及优势

5G技术，也就是第5代移动通信系统技术。与以往的第2代、第3代、第4

代等单一的无线接入技术相比，5G技术有着特殊优势，是全新的无线接入技术高

度融合的重要技术类别，也是现阶段必威体育精装版的通信技术类型，在全世界范围内受到

了社会各界人士的广泛关注。在5G技术的应用过程中，5G技术能够应对多样化

场景下极端的、各式各样的差异化性能需求，用各式各样的技术糅合解决传统模

式下某单一技术为基础的所有场景解决方案存在的不足。也就是说，5G技术创新

来源于5G技术和网络技术架构两方面的高效融合，在无线技术领域，大规模的

天线阵列技术、多址技术、全频谱接入技术等成为5G关键技术的重要内容，而

在网络技术领域，基于软件定义网络和网络功能虚拟化架构的模式，已然受到5G

技术创新升级研究人员的关注与重视。

3、煤矿5G通信系统

煤矿5G通信系统主要包括专网核心网、核心交换机、5G交换机、基站控制

器、5G基站、本安型网关、终端设备等，如图1所示。

图1煤矿5G通信系统架构

系统采用分布式组网方式，在地面部署专网核心网、核心交换机等，基站控

制器下沉到井下，专网核心网通过光纤环网5G基站相连。光纤环网采用

SPN(SlicingPacketNetwork，切片分组网）技术进行组网。煤矿工业控制过程

中的终端设备，如智能通信终端、生产控制设备、传感感知设备、监测定位设备

等，通过本安型网关（具有5G通信模组）接入5G通信系统。

4、煤矿5G通信系统安全应用技术

4.1、智能巡检机器人

基于5G技术的加持，能够有效解决智能巡检机器人对低延时实时通信方面

的需求，综合采用高清摄像仪、红外热成像仪、气体检测仪等，能够针对煤矿生

产线进行智能巡检，解决传统人工巡检面临的安全性问题。

从当前技术发展动态来看，智能巡检机器人主要适用于变电所、水泵房等相

对较为固定的场所，可以完成智能执行任务、实时数据传输、可视化识别、多点

智能巡航、无轨行走等任务。

4.2、环境监测与安全预警

基于传统的4G、WIFI，传统煤矿所采用的环境监测与安全预警系统只能够针

对环境参数进行采集，同时分析人员位置，且传输的效率较低，不能够满足高帧

率、高画质的传输需求。5G技术的应用，主要是通过边缘计算服务器来针对影响

数据进行分析，然后通过视频图像算法针对高清图书实施动态的分析，以此来针

对煤矿环境、安全等实施控制与预警。由于煤矿环境监测与安全预警对于网络承

载能力、传输效率的要求非常高，现有的5G技术可以针对4G核心网进行搭载，

综合利用NSA架构，选择有源OTN、无源WDM的模式进行点对点连接，以此来传

输高清视频信息，同时针对煤矿环境进行无死角的监测，并通过物联网、大数据

进行综合分析，实现智能安全预警的目标。

4.3、VR/AR智慧煤矿建设

利用5G技术所具有的低延时、大带宽优势，使得VR/AR在