矿用输送带在 5G 矿山的智能应用展望

一、引言

随着科技的飞速发展，矿山行业正逐步向智能化迈进。5G 技术以其高带宽、低时延、大连接的特性，为矿山智能化建设提供了有力支撑。矿用输送带作为矿山运输系统的关键设备，其智能化升级对于提升矿山生产效率、保障安全生产具有重要意义。在 5G 矿山的大背景下，矿用输送带的智能应用成为行业关注的焦点。

二、矿用输送带的现状与挑战

2.1 传统矿用输送带系统概述

传统矿用输送带系统主要由输送带、驱动装置、托辊、张紧装置等部分组成，承担着矿石、煤炭等物料的运输任务。在过去，其运行依赖人工巡检和简单的控制系统，自动化程度较低。例如，在一些小型矿山，工人需要定时沿着输送带线路检查设备运行状况，劳动强度大且效率低下。

2.2 现存问题分析

故障检测滞后：传统方式主要依靠人工肉眼观察，对于输送带的早期磨损、内部钢丝断裂等隐患难以及时察觉。据统计，约 70% 的输送带故障在发现时已对生产造成了一定影响。

运行效率低下：输送带的速度往往固定，无法根据物料流量实时调整，导致在物料较少时能源浪费，物料过多时又容易出现堵塞。

安全风险高：在复杂的矿山环境中，人工巡检存在诸多安全隐患，如粉尘危害、巷道坍塌风险等。而且人工操作的不确定性也增加了事故发生的概率。

三、5G 技术赋能矿用输送带的智能应用

3.1 实时监测与故障预警

传感器融合技术：在矿用输送带上安装多种传感器，如温度传感器、张力传感器、振动传感器以及用于检测输送带内部损伤的 X 射线传感器等。这些传感器能够实时采集输送带的运行数据，通过 5G 网络高速传输至数据处理中心。例如，温度传感器可以实时监测输送带与滚筒接触部位的温度，一旦温度异常升高，可能预示着输送带摩擦增大或滚筒故障，系统可立即发出预警。

数据分析与模型建立：利用大数据分析和机器学习算法，对传感器采集到的数据进行深度分析。通过建立输送带运行状态模型，能够精准识别输送带的跑偏、撕裂、断带等故障特征。例如，通过对振动数据的频谱分析，可以判断托辊是否损坏；通过对张力数据的长期监测和分析，能够预测输送带的疲劳寿命。据相关研究，采用智能故障预警系统后，输送带故障发生率降低了 40% 以上。

3.2 智能调速与节能优化

物料流量监测：借助激光雷达、微波雷达等设备对输送带上的物料流量进行实时监测。5G 网络的低时延特性确保了监测数据能够及时传输至控制系统。当物料流量较低时，控制系统自动降低输送带的运行速度，反之则提高速度，实现输送带运行速度与物料流量的动态匹配。

节能算法应用：结合电机变频技术，根据输送带的运行速度和负载情况，智能调整驱动电机的输出功率。通过这种方式，可有效降低输送带系统的能耗。据实际应用案例，某矿山采用智能调速与节能优化系统后，输送带能耗降低了20%-30% 。

3.3 远程控制与协同作业

远程操作平台：基于 5G 网络，操作人员可以在地面控制中心通过远程操作平台对井下输送带进行实时控制。平台界面直观显示输送带的运行参数、设备状态以及现场视频画面，操作人员可根据实际情况进行启停、调速等操作。例如，在紧急情况下，操作人员能够迅速通过远程控制停止输送带运行，避免事故扩大。

多设备协同作业：在 5G 矿山环境下，矿用输送带与采煤机、装载机、破碎机等其他矿山设备实现互联互通。通过统一的控制系统，各设备能够根据生产流程进行协同作业。例如，当采煤机产量增加时，输送带能够自动加速运行，同时通知破碎机调整破碎速度，提高整个生产系统的运行效率。

四、5G 矿山中矿用输送带智能应用的案例分析

4.1 案例一：陕煤集团红柳林矿业

该矿山在井下主运输系统中引入了 5G+ 智能输送带系统。通过安装智能传感器和高清摄像头，实现了对输送带的全方位实时监测。在一次巡检中，系统通过对振动数据的分析，提前发现了一处托辊轴承损坏的隐患，及时安排维修人员进行更换，避免了因托辊故障导致的输送带磨损和停机事故。同时，智能调速系统根据物料流量自动调整输送带速度，使能耗降低了 25% 左右，生产效率提高了 15% 。

4.2 案例二：中煤新集刘庄煤矿

此矿山利用 5G 网络搭建了远程控制平台，实现了对多条输送带的集中远程控制。操作人员在地面控制中心可以同时监控和操作不同区域的输送带，大大提高了管理效率。在一次暴雨导致井下部分巷道积水的紧急情况下，操作人员迅速通过远程控制停止了受影响区域的输送带，并启动了排水设备，避免了设备被水淹没的风险，保障了矿山的安全生产。

五、矿用输送带在 5G 矿山智能应用的未来展望

5.1 技术创新方向

人工智能深度应用：未来将进一步引入深度学习、强化学习等人工智能技术，使输送带系统能够更加自主地适应复杂多变的矿山生产环境。例如，通过强化学习算法，让输送带系统能够根据历史数据和实时工况自动优化运行策略，实现真正的智能化自主决策。

与物联网更紧密融合：随着物联网技术的发展，矿用输送带将与更多的矿山设备和环境监测节点实现深度融合。不仅能够实时感知自身的运行状态，还能对周围环境因素，如温度、湿度、粉尘浓度等进行综合分析，提前调整运行参数，预防故障发生。

5.2 应用场景拓展

无人矿山场景：在未来的无人矿山中，矿用输送带将作为核心运输设备，与无人采矿设备、无人驾驶运输车辆等协同工作，构建全自动化的矿山生产运输体系。输送带系统能够根据采矿进度和运输需求，自动规划运输路线和调整运行参数，实现矿山物料的高效、安全运输。

绿色矿山建设：智能输送带系统将在绿色矿山建设中发挥重要作用。通过精准的能耗控制和故障预防，减少能源消耗和设备维修产生的环境污染。同时，利用输送带运输过程中的物料特性监测，实现对矿石资源的精细化开采和利用，提高资源利用率。

六、结论

5G 技术的应用为矿用输送带的智能化发展带来了前所未有的机遇。通过实时监测与故障预警、智能调速与节能优化、远程控制与协同作业等智能应用，矿用输送带在提升矿山生产效率、保障安全生产、降低能耗等方面取得了显著成效。随着技术的不断创新和应用场景的持续拓展，矿用输送带在 5G 矿山中的智能应用前景将更加广阔，有望为矿山行业的智能化、绿色化发展做出更大贡献。

参考文献：

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作者简介

周会，1987 年1 月24 日 , 性别：女，民族：汉族；, 籍贯济宁市兖州区大安镇；, 学位：本科, 职位：质量工程师，职称：助理工程师；, 研究方向：橡胶制品的研发应用；单位：华勤集团