5G系统机电一体化技术的运用_优秀论文

1、 5G系统机电一体化技术的运用15G系统概况5G技术是通信行业中的第五代, 是第四代通信技术的延伸与发展, 5G技术将会把数字技术更为广泛地应用于人民生活中, 影响着人民生活, 给人民带来更为便捷的服务, 将在全社会数字化转型进程中担负着不可替代的重要使命。同时5G时代也会打破之前传统的“人”与“人”、“物”与“物”和“人”与“物”之间的互联, 在社会生活中所有的“人”和“物”都会形成一个统一体, 在数字生态系统里实现最优的互联互通。5G技术与其他通信技术相比, 有很多的优点, 其主要的优点体现在数据传输的速度上, 传输速度最高可达10Gbit/s, 比之前的网络通信速度要快100倍左右, 同

2、时5G技术还有一个优点是极低的网络延迟, 能实现同步通信, 响应时间极短, 低于1ms, 而4G为3070ms。5G的海量连接也是技术特性, 利用5G的技术特性, 高带宽可以传输高清视频, 低延时可实现井下采煤机的远程控制, 海量连接可连接更多的终端, 为此在5G网络上可增加更多的应用。2基于5G系统的机电一体化技术5G系统整体架构主要包括设备终端、网络层（接入网络、工业网络）、管理平台三部分。其组网架构如下。2.1井下无线网络部分。井下无线网络部分采取矿用4/5G双模大增益、定向外置天线分体式隔爆化RRU作为基础的5G分站覆盖单元, 来满足“4G（FDD1800）+5G（NR2.6G）”网络

3、协同覆盖。2.2井下网络传输部分。分站至隔爆BBU采取回传光路交叉部署方案, 确保单BBU设备故障时, 连续区域内5G网络不全阻, 4G网络仍能连续覆盖, 隔爆BBU与井下工业环网交换机部署位置相同（通常在中央配电室、采区配电室等）, 以增强BBU运行环境稳定性。BBU连接井下隔爆化PTN, 然后井下隔爆化PTN双环路至井上PTN所在机房, 确保单路由中断时, 可在第一时间进行倒换；井下BBU由PTN1588v2时钟进行同步授时。2.3井上网络传输部分。井上机房布置MEC边缘计算服务器, 配置在PTN与矿井已有井上融合调度平台服务器之间, 进行井下视频交互、监控视频智能识别、监控数据处理等边缘

4、计算业务。MEC配合太原移动公司布置UPF, 以降低现场使用的网络时延。2.4网络安全部分井上PTN采用物理双路由传输链路, 确保任意一侧传输设备或光缆路由故障时PTN业务不中断, 增强网络安全性。矿井自有服务器至移动公网之间、边缘PTN至移动公网之间部署防火墙（网闸）, 配合部署信息网络监控平台和手机本地部署管控平台, 通过APT智能探针、手机上网行为管理实现工控网络安全。3基于5G系统的机电一体化技术在屯兰矿的应用3.1在提升机上的应用。目前, 矿井提升机是屯兰矿生产中最为常见的、也是最为重要的设备之一, 为了提高提升机的提升效率, 将先进的科学技术应用至提升机中势在必行, 同时也符合智慧

5、矿山的发展需求。因此, 5G系统的机电一体化技术在提升机中得到应用, 有效改善和控制了提升机的多项功能, 保证提升机高效的工作, 我国自主研发的全数字化提升机中, 基于5G系统的机电一体化技术, ASCS是核心部分, 是一套由双CPU构成的计算机系统, 具有操作简便、性能先进、准确可靠等特点, 在煤矿开采中得到了广泛应用。3.2在智慧综采面建设中的应用。目前, 采煤机数据传输主要采用光纤、动力线缆载波技术, 使用过程中频繁发生线缆折损造成数据中断；液压支架传感器、视频信号线缆过多, 运行过程中维护量大, 而且工作面工况复杂, 频繁发生信号缺失；液压支架电液控总线需要每架支架控制器串联, 其中某

6、根控制器邻架线故障会导致整个电液控总线失效。采用无线传感器、无线摄像仪, 省去部分信号线缆, 借助5G网络的高带宽、高可靠性实现所有传感数据、视频信息、参数控制信号的高速传输, 同时作为有线控制总线的冗余网络, 可以有效保证总线正常运转。最终实现在顺槽监控中心, 甚至地面调度中心, 完成对采煤机、液压支架、运输三机、泵站系统的远程自动作业, 实现真正的远程集中监控。3.3在支护设备中的应用。在屯兰矿开采过程中, 液压支架是煤矿生产的“三大件”之一, 随着煤矿机电技术的不断进步, 将液压技术与5G技术合并, 共同控制和发挥液压支架的支护功能, 这样不仅仅有效防止顶板与支架的冲击力, 同时也防止因

7、支护不力, 造成人员伤亡的顶板支护问题发生。3.4在巡检机器人上的应用。在屯兰矿井下变电所、水泵房、皮带巷等特殊场景应用的巡检机器人由移动轨道、自主移动式云台高清摄像头、环境传感器、拾音器、5GCPE等构成。可以移动采集实时视频、拾取环境声音, 采集甲烷、温度、烟雾等数据, 并通过5G通信系统将音视频数据和环境数据、报警数据传输到云运维平台, 与云运维平台一起, 构成变电所无人值守系统。巡检机器人能够定时自主巡检, 也可以由云运维平台控制巡检, 还可以根据巡检任务进行巡检, 能够实现巡检任务的全自主运行, 无需人工干预。通过采用AI智能识别技术, 能够进行设备外观异常检测、开关分合状态识别、仪

8、表读取等功能, 实现对设备故障的判别和自动报警, 并为故障信息大数据综合分析决策提供必要的数据和技术支撑。3.5在AR远程故障诊断、5G+智能掘进中的应用。掘进工作面自动化程度低, 很大程度受限于现场的工作环境, 不能建立合理可靠的通信机制, 设备各自独立运行, 无法实现各个系统的可靠信息交互。现通过使用掘锚一体机, 实现掘进、支护快速机械化、自动化作业, 在现场布置5G基站, 将掘锚一体机全部作业信息通过现场无线网络传输至顺槽监控室, 综合考虑掘进工作面地质测量、运输、抽采、通风工况, 同时布置高清摄像仪、高精度扫描仪等现场探测监视装置, 在距离掘进截割头200m远处设置集中操作室, 掘机司机远程操作截割和支护作业, 将操作人员从危险的截割场所解放出来, 实现掘进作业安全精准操控远程。4结语在屯兰矿生产中引入煤矿机电一体化技术, 可以使煤矿开采设备朝着程序化、智能化及信息化的方向发展。我国提出“变革煤炭开采方式, 向绿色智能时代迈进”, 明确“绿色智能是世界煤炭工业的发展趋势, 也是中国煤炭工业必须解决的重大命题”。将智能化改造纳入煤矿安全技术改造, 相关投入列入安全费用使用范围, 加大金融支持力度, 有效解决绿色智能矿山建设投入难题。全力推进煤矿智能化改造, 以5G通信、先进控制等技术为牵引推进智能煤矿建设, 实现煤