煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向
作者
李晨鑫1, 2, 3, 4
作者单位
1.煤炭科学技术研究院有限公司，北京 100013；2. 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室，北京 100013；3.煤矿应急避险技术装备工程研究中心，北京 100013；4.北京市煤矿安全工程技术研究中心，北京 100013
贡献1：分析了煤矿用5G专网组网架构的关键技术
针对煤矿用5G独立组网、独立运行的需求，目前主流组网模式聚焦于煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2类，如下图所示。
煤炭集团级大规模组网模式
矿井独立专网模式
贡献2：分析了煤矿用5G覆盖优化的关键技术、关键问题，并指出了下一步研究方向
煤矿用5G无线传输性能需要持续研究和提升，现阶段宜采用低频段（1 GHz以下）多载波SUL（补充上行链路）进行煤矿用5G的覆盖优化；针对井下无线电波防爆安全功率阈值可能实现的突破和提高，需要通过同步提升煤矿用5G基站与终端两侧的无线发射功率，方可实现煤矿用5G系统整体覆盖能力优化；需要开展基于6G RIS（可重构智能超表面）的煤矿用5G覆盖增强技术预研，为无线覆盖能力提升提供进一步支撑。
贡献3：分析了煤矿智能化5G应用场景的关键技术、关键问题，并指出了下一步研究方向
目前煤矿智能化5G应用场景如下图所示。
今后，需要开展矿用装备与矿用通信领域的联合技术攻关；研究基于煤矿用5G的装备远程控制及未来装备自主群体协同控制的信息物理映射；研究智能化应用的预期功能安全机制；研发小型化、轻量化及全面适配现场设备工业控制协议的煤矿用5G模组。
作者介绍
李晨鑫，河南永城人，副研究员，博士，煤炭科学技术研究院有限公司科技委委员、二级首席专家、装备分院智慧矿山研究所所长，中国通信标准化协会“5G矿山行业专网子工作组”副组长，国家知识产权局中国专利审查技术专家，中国煤炭科工集团青年拔尖人才，《工矿自动化》青年专家委员。作为第一完成人获得2023年中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖，作为主要完成人获得中国专利优秀奖1项、省部级科技奖6项（其中特/一等奖3项）。获国际与国内授权发明专利70余项，其中以第一发明人身份发明专利30余项，多项写入5G国际标准。作为第一完成人主持制定工业和信息化部中国通信行业标准矿山5G立项指南的《面向矿山行业的5G专网通信标准体系》，作为主要起草人制定并发布5G、C-V2X方向中华人民共和国通信行业标准10项，在研矿用5G方向中国通信行业标准、中国能源行业标准11项。
引用格式
李晨鑫. 煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向[J]. 工矿自动化，2024，50（7）：79-88.
LI Chenxin. Research status and development direction of 5G key technologies for coal mines[J]. Journal of Mine Automation，2024，50（7）：79-88.
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