基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统

针对煤矿井下人员定位系统在实际应用中存在因设备算力与存储资源不足导致无法使用复杂测距与定位算法,定位数据即时传输与响应性能不足,在系统部署方面人力物力损耗较大等问题,提出了一种基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统。在末端部署能耗低、抗干扰性强的UWB定位基站,定位基站与5G基站以级联的方式连接,定位基站采集UWB与惯导数据,利用5G网络回传至计算平台,在计算平台上完成定位信息的解算和存储。将基于惯导的人员位置估计作为预测值,将基于UWB的三边定位算法获取的人员位置估计作为观测值,利用卡尔曼滤波器将预测值和观测值进行融合,降低定位误差。在煤矿主体实验基地搭建测试系统,模拟真实煤矿井下环境并进行对比实验。结果表明:(1)在x轴和y轴,融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息和真实位置信息的重合度最高,说明融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息最接近真实位置,平均误差为22.192 cm。(2)5G+UWB和惯导技术组合的井下人员定位系统的位置信息和真实位置信息的重合度最高,误差为[15 cm,20 cm],x轴最大平均误差为26 cm,y轴最大平均误差为24 cm,超过目前大多数井下人员定位系统精度。

井下铲运机无人驾驶系统发展及5G应用

铲运机无人驾驶是智能矿山建设的重要组成部分,为了实现高海拔高寒地区井下无人采矿,通过梳理国内外铲运机无人驾驶系统发展现状,分析铲运机自主行驶系统相关理论和关键技术,从地下铲运机轨迹偏差预测技术、自主行驶多偏差控制技术和防碰撞预测与控制技术等方面进行了归纳总结。以西藏华泰龙矿为例,采用最新网络通信技术5G,建设了5G+铲运机无人驾驶系统。对铲运机无人驾驶系统在高海拔高寒地区的发展具有重要意义。

煤矿井下5G射频源远场辐射防爆安全分析

针对5G通信技术在煤矿井下的推广应用,展开了远场辐射条件下射频电磁能防爆危险分析。首先在假设放电火花特性阻抗与天线内阻阻抗匹配的条件下,建立了环天线的等效模型和放电火花功率的理论计算模型;其次针对3.55 GHz工作频率,通过理论计算设计了窄带宽的环形接收天线和喇叭发射天线,并通过CST仿真软件验证了设计天线的S11曲线;最后搭建了1套收发天线仿真平台,用于估计环天线断点两端的电场强度和积分电压。仿真结果表明:当电火花与天线内阻阻抗匹配时电火花功率最大,且电火花的阻抗值对整个天线的感应电压基本没有影响;远场辐射条件下电火花可获得的功率随着收发天线距离的增大而减小;发射天线功率为100 W及发射天线增益为5时,在远场辐射条件下,产生的理论最大火花功率都不足以引燃瓦斯气体,故标准中的阈功率指标可能过于保守,有待进一步验证。

基于5G的矿山井下通信网络架构设计与实现

矿山井下环境复杂多变,传统通信技术难以满足其对稳定性和可靠性的高要求。5G以其高带宽、低延迟和大规模连接能力,成为优化矿井通信的理想选择。文章提出一种基于5G的矿山井下通信网络架构,重点设计了网络拓扑初始化、频谱选择与干扰管理以及网络优化与管理的算法,并通过实验环境搭建和方法设计,验证和分析所提架构的性能,结果表明该架构在信号覆盖、传输速率和时延等关键指标上表现优异,显著提升了矿井通信的稳定性和可靠性,为矿山通信提供了新思路。

融合5G通信的煤矿井下作业现代化方案设计及优化

随着5G通信技术的快速发展,其高速率、低时延、广连接的特性为煤矿下井作业的现代化提供了新的解决方案。探究如何利用5G通信技术实现煤矿作业的智能化、安全化和高效化,打造现代化的智能煤矿。首先分析了当前煤矿作业中面临的主要挑战,提出了通信技术在煤矿井下中的应用和发展历程,阐述了5G通信技术的关键优势及其在煤矿应用的潜力。随后,提出了一个基于5G通信融合的煤矿下井作业现代化方案,并详细讨论了方案的实施步骤和关键技术。而后对数据处理与分析算法、任务调度与资源和安全管理与预警系统等进行了优化设计。最后,对方案的预期效果和挑战进行了前瞻性分析,并给出了实施策略和后续研究的建议。

煤矿5G智能化应用实践关键技术研究

基于山西新元煤矿5G技术智能化应用背景,通过剖析当前煤矿智能化对于4G与WiFi通信技术各项性能的发展需求,提出了煤矿5G智能化应用场景及设计内容;从智能化建设顶层设计体系出发,搭建矿用5G网络、部署组织架构,研究提出适用于井下精准协调控制、综采工作面设备智能监测与集中控制、系统运行状态回传和井下透明可视化巡检的技术方案,以实现井上井下协同作业、综采工作面智能化和机器人智能巡检。研究成果在新元煤矿31004和3411工作面进行应用,应用结果表明,技术方案的实施显著提高了煤矿经济效益,有助于推动实现煤矿井下少(无)人化作业。

基于5G的井下融合基站关键技术的研究

为进一步增强煤矿井下网络的安全性和稳定性,基于高带宽、多连接、低延迟的5G技术,提出一种井下融合基站部署方案,并从融合通信平台和主要业务场景方面对方案进行了具体设计。对井下融合基站进行了仿真实验,结果满足业务需求。最后提出了具体的建议。

井工矿5G专网无线覆盖方案研究

5G技术的应用推动了矿山智能化快速发展,井工矿工作环境恶劣,无线传播环境复杂,5G无线覆盖难度较大。重点介绍了井工矿5G专网的架构以及无线网络覆盖方案。井工煤矿对无线设备的射频功率有限制,只能采用皮基站的方案进行覆盖,且井下设备需要进行防爆改造。非煤矿井没有射频功率限制,可以根据现场环境采用皮基站、微基站、泄露电缆或DAS系统的覆盖方案。

基于5G通信技术在煤矿井下的应用研究

针对煤矿井下的特殊作业环境造成的通信不稳定、作业不安全的问题,设计了基于5G通信技术的煤矿井下通信系统架构,并详细分析了安全技术要求与安全检验要求。5G技术在煤矿井下通信中的应用可以有效解决现有煤矿井通信问题,但需要注重安全技术与安全检验的双重要求。煤矿井作业应结合实际作业环境特征发展基于5G通信技术的煤矿井下通信系统,从通信组网要求、抗干扰技术要求与安全防爆技术要求保障其技术安全性,从通信系统稳定性与抗干扰性检验、基站以及终端检验对通信技术进行安全检验,以推进5G通信技术在煤矿井下应用。

井工煤矿5G通信系统的组网架构与高可靠性初探

为减少井工煤矿恶劣条件下矿用5G系统故障,设计了一套矿用5G系统分层环型组网架构。通过控制信令保护、业务安全隔离、信号冗余覆盖以及设备散热等多个方面对现有矿用5G系统进行优化改造,解决制约矿用5G系统在井工煤矿生产现场设备控制场景下的可靠性问题,提高矿用5G系统整体可用性和实用性。

基于5G通信技术的地下遥控铲运机开发及应用

为了降低深井采矿环境对铲运机操作工人生命健康带来的威胁,减少采矿生产单位的风险成本,对铲运机远程遥控技术进行了设计研究。开发基于5G技术的遥控铲运机,解决5G化选型匹配困难、动作延迟、通信干扰、视觉盲区等技术难题,最终实现设备的远程操控,达到了降低井下采矿安全风险和提高生产效率的目的。

5G建设中的WDM技术的应用设计与实践

本文重点介绍了WDM(波分复用)技术以及在5G建设中的运用,5G基站、城际高速铁路和城市轨道交通、人工智能、工业互联网、千兆光网络都是新基建的重要组成部分。目前,传输链路的光纤化趋近100%,下一代智能光接入网架构将向50G PON演进,全光网络正在迈向端到端的泛在化全光网络。网络传送侧,全光节点ROADM向城域网拓展,网络干线传输交换节点的全光化,正在向城域接入网拓展,网络用户侧正在向工业互联网拓展,因此,大力推广WDM波分技术在5G网络建设的拓展运用,加大5G网络和千兆光网建设力度,加强网络数据安全和个人信息保护,充分降低光缆资源的沉淀率,确保网络可靠性、灵活性和可维护性,实现网络运营智能化,丰富5G应用前景,是发展5G互联网产业的有效途径。

地下无人矿卡智能调度系统框架及应用研究

针对金川集团二矿区井下复杂环境会对作业人员健康及作业安全造成影响的问题,提出了一种地下无人矿卡智能调度系统整体框架及研究方案,介绍了基于SLAM的井下定位技术、5G信息传输和通信技术、用户交互技术、电子围栏技术和井下交通调度算法等系统功能及工作原理。通过激光雷达等传感器实现井下设备数据的收集和初步处理,利用光纤组网及5G无线网络完成数据实时传输,地表调度系统远程处理数据并下发各种调度决策,无人车辆根据调度决策执行相应指令。在不同生产场景下,通过对运输系统中的车辆进行实时检测和调度,以降低巷道拥堵时间,减少人员及设备安全事故的发生,从而提高生产运输效率,保障矿山企业经济平稳发展。

自动驾驶技术在井下矿用卡车中的应用

地下开采矿山无轨车辆的自动驾驶技术一直是影响矿山真正实现自动化和智能化进程的关键一环。本文通过对井下矿用卡车自动化驾驶系统改造使用环境和技术难点进行了分析研究,提出了自动驾驶系统整体设计方案,并对自动驾驶系统应用的关键技术进行研究和讨论,研究结果表明自动驾驶系统线控改造技术、智能感知技术、定位技术、通信技术和矿卡集群调度技术可以很好的解决矿山驾驶人员安全问题和生产效率问题,有力的提升了矿山装备的智能化水平。

限定空间内的无线网络建设研究

煤矿井下网络空间环境复杂,而且由于环境空间限制比较严格对于无线信号的传输有着较大的影响。当前煤矿井下主流无线通信技术有WiFi、4G、5G等等。尤其是5G技术与工业互联网融合,即可以轻松地实现对煤矿行业对从业人员、工作设备和现场环境进行全方位的互联互通及对所有生产装置和生产设备进行远程实时监测和控制,促进煤矿智能化建设工作的发展。从5G网络技术的特点,在煤矿井下应用的工作环境对网络速度、容量的需求入手,主要分析了煤矿井下5G网络建设的可行性以及必要性,简单地描绘了煤矿井下5G网络建设的基本框架,同时阐述了煤矿井下工作环境的复杂性,无线信号传输的一些问题以及注意点。

数字化转型背景下典型新兴前沿技术在矿业行业中的应用

数字化转型作为矿业行业高质量、可持续发展的必由之路,有望使矿业企业的技术发展方向及生产经营模式发生颠覆性变革。本文重点围绕具有代表性的人工智能在矿产勘查数据处理中的应用、露天矿山无人驾驶运输系统、地下矿山自主装载-运输-卸载系统、矿山5G通信技术,从矿业行业需求、技术产业发展与行业应用、未来发展所面临瓶颈三个方面进行了分析,并对后疫情时代矿业行业数字化转型中前沿技术发展进行了展望。此外,还阐述了数字化转型对企业在生产能力、盈利能力、效率、安全性及应对突发事件等方面的积极影响,主要体现在以下四个方面:①先进传感器;②高质量数据的处理、分析和解释;③数字通信网络的建设;④生产运营流程的自动化。本文分析结果对于进一步推进我国矿山数字化建设有一定的参考价值。

地下车库联络道交通引导策略研究

地下车库联络道作为解决城市核心区交通拥堵,提高地下车库利用率的工程,在交通指引方面还存在一定问题。通过对预告信息指引和动态指引的理论研究,本文建立分为五个层级的预告信息指引体系,同时与北斗+5G相结合,形成一套适用于室内室外的动态指引技术。通过将预告信息指引体系和动态智慧指引技术相结合,设计出一套适用于核心区地下车库联络道的双重交通指引体系。该体系的应用可有效降低核心区的交通拥堵状况,提高地下车库的利用率。