5G 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造性地采用了網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù),將物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個虛擬網(wǎng)絡(luò),每一個虛擬網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的服務(wù)需求,比如時延、帶寬、安全性和可靠性等來劃分,以靈活的應對不同的網(wǎng)絡(luò)應用場景,在滿足大量并行業(yè)務(wù)上線的同時仍可保證端到端的性能。
結(jié)合5G 的技術(shù)特點和煤礦井下的實際需求簡要提出幾個典型應用場景如下。
?。?)基于 5G 的高精實時定位與應用服務(wù)
目前煤礦井下定位系統(tǒng)多是基于傳統(tǒng)的藍牙、ZigBee、超寬帶等無線傳輸技術(shù),定位精度不高,且需要單獨布設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施,實時性也難以保障。 基于5G 的低延時特性開發(fā)基于 5G 網(wǎng)絡(luò)的井下定位與應用服務(wù)系統(tǒng)是未來的發(fā)展方向,將產(chǎn)生井下車輛管理、開采精準推進等應用,解決移動裝備的實時控制和管理難題。
?。?)基于 5G 的虛擬交互應用
虛擬現(xiàn)實(VR)與增強現(xiàn)實( AR) 是能夠 徹底顛覆傳統(tǒng)人機交互內(nèi)容的變革性技術(shù),在煤礦的應用未來可期 。 其應用可分為 3 個階段:①主要用于三維建模和虛擬展示,如現(xiàn)在的裸眼 3D 等技術(shù),其基本需求為 20 Mbps 帶寬+50 ms 延時,現(xiàn)有的 4G+WiFi 基本可以滿足。②主要用于互動模擬和可視化設(shè)計等,如多人井下培訓系統(tǒng),其基本需求為 40 Mbps 帶寬+20 ms延時,Pre5G 基本可以滿足。③主要用于混合現(xiàn)實、云端實時渲染和虛實融合操控,如虛擬開采、協(xié)同運維等,其基本需求為100 Mbps ~ 10 Gbps 帶寬+2 ms 延時要求,需 5G 或更先進技術(shù)才可滿足。
(3) 生產(chǎn)遠程實時控制
5G 低延時的特性為生產(chǎn)實時性控制難題的解決提供了基礎(chǔ)支撐,基于 5G 的井上全功能的遠程控制將會實現(xiàn)。
?。?)井下遠程協(xié)同運維
未來井下裝備的智能化程度會越來越高,系統(tǒng)也愈加復雜,傳統(tǒng)的維修工人已難以獨立完成維修工作,需借助遠程專家協(xié)助完成。 現(xiàn)場的音視頻信息可通過 5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠端,相關(guān)的虛擬模型也可虛擬至現(xiàn)場設(shè)備上,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可實現(xiàn)專家與現(xiàn)場工人同樣的視場和操作,甚至還可以用機器人代替人在井下完成維修。
?。?)井下巡檢和安防
基于 5G 的定位、高速數(shù)據(jù)傳輸和端端物聯(lián)將助力實現(xiàn)井下的高效巡檢和安防。 通過這一網(wǎng)絡(luò)可實時定位井下的裝備和人員,可實時傳輸和共享井下的安全信息,智能終端的主動推送功能自動識別其他移動終端設(shè)備并按需推送相關(guān)信息,實現(xiàn)井下信息的泛在感知和共享。 相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳下發(fā)的利用方式,5G 模式下的數(shù)據(jù)利用更高效、延時更短、可靠性更高、經(jīng)濟性更好。