基于5G技术的矿山台车远程遥控系统分析

谢春华

（中煤科工集团沈阳研究院有限公司 辽宁省抚顺市 113122）

伴随着我国5G 技术的迅速进步，我国矿业也朝着更加安全、绿色、高效的方向发展，依托矿山台车远程遥控系统，在矿产挖掘的过程中，大幅度降低了人力资源消耗，并有效提升了企业工作效率，帮助企业提供了更加丰厚的经济利润。因此，对于国内矿业企业来讲，依托先进5G 技术，建设矿山台车远程遥控系统，并总价相关的技术操作要点，便成为了该行业从业人员在新时代背景下，必须要关注的重要课题，针对这一问题的解决，也会对我国的5G技术发展以及矿山作业模式产生深刻的影响，这是我国实现各类产业升级，提升产能效率的重要前提。

1 矿山台车远程遥控系统的建设方案

对我国的矿山开采工作进行分析，目前矿山开采深度在1000米左右，集中作业区域在-735m 到-960m 之间，已经探明的资源多存在于1000 米以下，伴随着开采深度的增加，将会面临有地温提高，地应力提升、溶水压增加、开掘扰动增加等复杂工作环境，对矿山安全生产工作效率造成比较大的影响，同时也给实地工作的工作人员造成严重的安全隐患。而依托5G 技术的矿山台车远程遥控系统建设，能够对上述问题进行有效规避，而通过自身经验，现总结出以下矿山太差远程遥控系统建设方案。

1.1 5G网络建设

以笔者所在的矿业企业为例，在矿山中心机房，安装了5G 核心设备BBU5900；地面控制室建设5G 室分设备与5GCPE，由此达到浇灌式覆盖效果，此覆盖系统分别由pRRU、PHUB、BBU 构成，实现5G 信号在控制室范围内的全面覆盖；5G CPE 用于对5G 信号进行收集，依托工业路由器连接电动凿岩台车远程操作台；井下采矿厂所建设的5G 基站，设计RRU、AAU 以及OPM 三个部分，由此实现5G 信号的全面覆盖；地面远程操作台与矿山台车中都安装有5G CPE 设备与工业路由器，用来传输和接受5G 网络信号，工业路由器分别和电动凿岩车远程控制系统与地面远程控制台的控制单元相连；矿山中心机房到井下采矿场均铺设有光纤电缆，从而达到5G 核心设施与矿场5G 基站设备的有效连接，5G 核心网结构如图1 所示。

1.2 DD311型矿山台车远程遥控系统的建设

1.2.1 系统简介

DD311 性矿山台车远程控制系统是依托视频传输技术、无线通信技术、自动化控制技术等，并且将原有的大臂多路阀与凿岩、快退液控系统升级改造成电液驱动系统，工作人员在集控室，依靠专业化的遥控操作装置，使用5G 专网联通矿山现场的车载控制系统和云台高清摄像头，对矿山台车开展远程无线凿岩作业的实时远程操作。集中控制室的远程控制操作平台依靠5G 专线网络和电动矿山台车上的车载控制系统互相通讯。

图1：5G 核心网结构图

图2：远距离遥控操作平台

工作区域，矿山台车依靠车载CPE 把视频、车辆信息状态发射出去，依靠5G 基站接收传输到的地表集控室；与之相同的，集控室的控制信号依靠光线传送至工作区域中的5G 基站，同时通过车载无线CPE 接收送达车载控制系统。工作人员依靠集中控制室实现对操作平台中相关设备的远程控制。矿山台车前端位置安装有可变焦摄像头，把现场作业环境有效反馈至集中式当中，辅助其远程开展矿山开采作业。

1.2.2 系统构成

在DD311 型号矿山台车远程控制系统中，主要包含有远距离遥控操作平台、车载控制系统、车载监测系统、远程视频系统、远程液压系统以及远程点控制系统留个板块。

在远距离遥控操作平台当中，涉及有操作平台、嵌入型核心控制装置、数据汇总器、液晶显示屏、图像显示软件、状态信息处理显示软件等若干部分，依靠通信模块将指定操作指令传送至网络中，并且针对车载系统传输至网络中的车辆信息情况开展接收处理，整体结构如图2 所示。

在车载控制系统中，包含有车载信息接收单元、车载状态数据收集软件、电源、车辆状态监测单元、车载信息汇聚器、车载接口控制单元等构成。车载控制系统的控制箱安装于DD311 矿山台车上部，依靠接收远距离控制平台中发出的信号来达到对DD311 矿山台车的有效控制。

在车辆监控系统中，其主要功能是对矿山台车工作状态进行实时监测，并显示诸如旋转压力、风压、水压、空压机工作时间、凿岩机工作时间、推进压强、旋转压强、推进梁延伸压强的各种数据。

在实时视频系统当中，包含有云台变焦摄像头、视频处理显示软件以及高性能无线网桥等设备，在DD311 电动凿岩台车顶部前方区域将会安装两个以上的可变焦的高清云台摄像头，把视频数据有效传输到远距离控制平台之上，依靠视频显示软件对其进行处理，最后传输到显示屏上进行直观显示。

在远程液压系统当中，把DD311 矿山台车大臂液控多路阀调整为电液控多路阀，强化阀组电控能力，同时保存阀组的手动控制功能；在DD311 矿山台车冲击、推进、旋转和快退液控系统并装为一套电液控系统，装配电磁阀，完成手动与遥控的双控制。

在远程电控系统中，包含有车载控制箱接线、DD311 矿山台车MP 主控箱接线、BOX81 分线以及DD311 矿山台车操作台接线。

以上，便是基于华为5G 技术的DD311 型矿山台车的系统构成元素。依托上述构成要素，能够实现对矿山台车的远距离控制，开展常规的矿山信息收集、远程凿岩施工等工作。

2 矿山台车远程遥控系统的相关技术要点

经过长期的实践和不断的技术改良，先总结出DD311 型矿山台车远程遥控系统在使用过程中需要遵循的相关技术要点。

（1）所建立的5G 网络可以显著减低空口的延迟、网络转发延迟、重转可能性以及丢包可能性。使用支持免调度的新一代多地址接入与D2D 等先进技术能够降低信号和数据在传输过程中的中转情况，同时使用更为科学的调制编码与HARQ 重转模式，能够有效强化DD311 性矿山台车远程遥控系统在信号传输过程中的稳定性和可靠性，在网络架设工作当中，可以通过控制云通来对现有的信号传输路径进行优化，有效控制业务数据信息靠近转发云与接入云边缘的情况，对5G 网络信号传输过程中出现的延迟情况进行有效控制。

（2）在DD311 型矿山台车远程遥控系统当中，5G CPE 充当DMZ 映射到工业路由器当中，两个工业路由器间建立GRE 隧道，由此实现两端多个设备在相同的虚拟网络中互访的效果。

（3）在DD311 型矿山台车远程遥控系统当中，可以实现远距离控制系统和就地操作模式之间的无缝切换，工作人员不仅可以在相对较为危险的区域进行凿岩施工，还可以在相对安全的区域进行更加高精度的凿岩施工作业。

（4）在DD311 型矿山台车远程遥控系统当中，使用了开放型结构、标准化接口与协议，具备良好的可开发性和延展性，后期能够功能拓展与软件升级；设置了开关量与比例量控制信号，依靠核心控制器强化安全性与可操作性；系统建立在加拿大BTI 无线远程控制系统安全控制策略与理念开展相关元素的设计工作。

（5）在DD311 型矿山台车远程遥控系统当中，远距离控制操作平台与车载控制系统包含有故障记录与自我诊断能力，在后期的维护和修理工作中是比较简单的。

（6）在DD311 型矿山台车远程遥控系统当中，各类控制程序均采用模块化设计方式，各模块在使用过程中高度独立，能够独自完成各类功能。

整体来说，按照以上要点，基于华为5G 技术DD311 性矿山台车不仅能够开展本地的凿岩施工作业，还能够进行远距离凿岩施工作业，本地与外地之间能够进行无缝切换。远距离操作平台的操作界面和矿山台车本体操作界面相同，操作简单易学。需要认识到的是，矿上台车上的各类仪表指示灯以及传感数据在地面远距离操作平台上是可以进行同步显示的，工作人员能够随时就矿山台车的工作状态进行了解，并同步根据指示灯与传感数据信息作出正确的判断，由此来实现对设备的正确操作。工作人员从之前井下现场作业到现在地表远程作业，工作环境将会发生巨大的变化，现在，地面控制室环境可以达到冬暖夏凉，工作人员能够随时呼吸到新鲜的空气，不再出现之前现场作业可能引发的尘肺病等职业病，有效增强了工作的安全性，增加了矿山企业的整体经济效益，迎合了我国矿业生产作业中安全第一、以人为本的重要理念。所在单位把改造后的DD311 型矿山台车远程遥控系统在某矿山工程进行应用，经过多次测试后，证明该矿山台车完全符合现场使用需要，显著提升了工作效率并有效保障了工作人员的安全，优化的操作者的工作环境，另外，依托5G 技术方式来对矿山台车进行远程控制之后，让每年由于电缆使用、电缆拖拽等造成的损耗从原来的每年三十余万元人民币降低为0。

3 结束语

整体来说，依托5G 技术的矿山台车远程遥控系统建设，是我国矿业企业今后发展的必由之路，同时也是提升我国矿业企业在国际市场中竞争力的有效措施，因此，国内相关矿业企业，应当深入分析当前一些较为成功的，基于5G 技术的矿山台车远程遥控系统建设方案，由此来加速我国矿业企业对5G 等先进技术的布局应用，让我国相关产业具有更强大的国际市场竞争力。