F5G 技术在煤矿智能化建设中的应用分析

引言

近年来，国家高度重视煤矿行业的安全生产与智能化转型，陆续出台政策鼓励推动“ 5G+ 工业互联网”以及“新型基础设施”在煤矿的应用。然而，在煤矿井下特殊的封闭、粉尘、高温、高湿环境下，传统的无线通信、以太网等手段常常面临信号衰减大、覆盖能力弱、运维复杂等问题，严重制约了智能化系统的全面部署。F5G（Fifth-GenerationFixed Network）作为基于全光网络的新一代固定网络技术，凭借其高可靠、高速率、低延迟和确定性连接等优势，正在成为煤矿智能化建设的重要通信载体。F5G 不仅仅是光纤入户的延伸，更是一种基于增强型光纤网络能力，为千行百业提供全光联接的新型网络基础设施。本文从F5G 技术的基本特征出发，深入探讨其在煤矿智能化建设中的应用场景、技术优势及发展前景，旨在为煤炭企业推进智慧矿山建设提供理论支持和技术借鉴。

1 F5G 技术助力煤矿网络基础设施升级

F5G 技术的本质是面向全业务场景的高性能全光网络，通过实现千兆入井、万兆环网和超宽接入，为煤矿构建起端到端的高速率、低延迟、零丢包的通信系统。在传统矿井通信体系中，信号大多依赖工业以太网或无线网桥等方式进行传输，不仅布设繁琐，而且抗干扰能力弱、数据可靠性差。F5G 则以光纤为传输介质，通过无源光网络（PON）与工业级光交换设备，实现井上至井下的全光覆盖。在光通信环境下，系统抗电磁干扰能力显著提升，极大地降低了信号衰减率和传输延迟。此外，F5G 可支持大规模终端设备的接入，满足煤矿中多种自动化设备、监控系统、传感器等对网络带宽和稳定性的高要求。在具体应用上，F5G 网络可以构建井下智能监控平台，实现高清视频实时回传与云端处理，为调度指挥、应急响应和安全巡检提供坚实支撑。在智能化转型过程中，煤矿企业可结合F5G 网络开展统一的数据采集与边缘计算部署，提升矿山信息集成水平与运维管理效率。通过F5G 构建的基础通信网络，不仅加快了传统煤矿“数字底座”的更新换代，也为未来智慧矿山的深层发展提供了关键技术支撑。

2 F5G 技术在煤矿智能化安全生产中的应用价值

2.1 提升井下安全监测和预警能力

煤矿井下的安全生产始终是行业关注的重点，传统安全监测系统由于受限于网络延迟与信号覆盖，常出现数据传输不及时、图像卡顿、系统响应慢等问题，影响了突发事件的及时发现与处理。而F5G 技术凭借其超高带宽和毫秒级低延迟的特性，使得井下高清视频监控、气体监测、人员定位等系统能够实现实时稳定运行。此外，借助F5G 网络支持的全光环网结构，各类监测终端可实现多路径备份传输，在网络故障时自动切换路径确保数据不中断，大幅提升了煤矿安全管理的可靠性。结合 AI 分析，矿山还可在 F5G 网络的支撑下对监控视频进行智能识别，如人员摔倒检测、违规作业识别等，有效实现安全风险的主动发现与干预。从本质上看，F5G 网络不仅是煤矿安全数据的传输通道，更是安全监测系统高效协同运作的基础平台，助力煤矿构建多维度、多层级的智能安全防控体系。

2.2 实现井下设备远程控制与协同作业

智能化煤矿的发展离不开井下各类机电设备的自动化与远程控制，如掘进机、采煤机、输送带等系统的智能运行，均需依赖稳定可靠的通信环境。传统网络在高粉尘、高湿度、易干扰的矿井环境中难以支撑大规模设备的并行控制和信息反馈，常导致控制延迟与协作不畅。而 F5G网络为设备提供低时延、高并发的通信基础，可保障井下智能装备的实时指令传输与状态监控。以远程掘进控制系统为例，F5G 网络支持高清视频、传感数据与控制指令在 1ms 内高效传输，使地面操控人员能准确掌握设备运行状态并远程下达操作命令，显著降低了井下人员作业风险。同时，F5G 网络通过切片技术支持多业务并发运行，各类自动化子系统可独立部署、互不干扰，进一步提高系统运行的可靠性和灵活性。在实际应用中，F5G 网络还可为机器人巡检、无人运输车、智能通风系统等提供通信支持，推动矿山设备从自动化向无人化、智能化升级转型。借助F5G 构建的高质量工业通信网络，煤矿企业可以全面实现设备的智能联控与协同作业，从而显著提高生产效率与安全保障能力。

3 F5G 赋能煤矿智能运营管理的变革路径

3.1 构建统一高效的全矿数字神经系统

F5G 不仅仅是通信工具，更是一种整合多源信息、打通管理边界的数字化基础平台。在煤矿日常运营中，存在众多异构系统，如人员定位系统、环境监测系统、视频监控系统、设备运行系统等，数据分散、接口不统一问题普遍存在，制约了管理效率与决策水平的提升。F5G 网络支持多业务承载能力，可通过全光网络将各系统数据统一接入矿山工业互联网平台，构建贯通井上井下、横跨各业务环节的“数字神经网络”。借助统一的数据传输通道，管理者可实时掌握矿山各类运营指标，并基于边缘计算实现就地分析和预判，进一步支持调度优化、能效管理和流程再造。通过构建F5G 支撑的“一张图”综合指挥平台，煤矿企业可实现人员调度、生产计划、安全监管等多维管理的可视化与智能化，全面提升运营效率和风险防控能力。

3.2 推动矿山数据资源的深度融合与智能应用

在 F5G 网络的支撑下，煤矿各类终端设备所采集的大量数据可以以更快速度、更高质量汇聚至云端或边缘处理中心，为数据驱动的智能决策提供坚实基础。传统煤矿数据因网络带宽受限、存储分散等原因，常处于“沉睡”状态，难以充分挖掘其潜在价值。而通过F5G 构建的统一数据通道，不仅实现了数据的高效归集，还支持大数据、人工智能、数字孪生等先进技术的协同应用，推动煤矿从“经验驱动”向“数据驱动”运营模式转型。在调度管理方面，F5G 支持井下车辆轨迹实时上传，结合 GIS 系统可动态调整运输路线，实现资源最优配置。在节能降耗方面，F5G 高精度数据传输能力可帮助构建能耗监控体系，实时分析各环节能耗水平，推动绿色生产目标的实现。

3.3 加速煤矿信息系统的智能融合与标准化建设

F5G 技术的落地不仅提升了网络传输能力，更为煤矿信息系统的智能化融合提供了条件。在传统信息化系统建设过程中，由于通信协议不统一、接入方式复杂等原因，系统间数据互联互通难度大，影响了信息集成与智能应用的深度。而F5G 具备高度兼容性和开放性，可支撑多种工业协议的融合接入，简化各类终端接入流程，并通过虚拟专网技术实现不同业务系统的物理隔离与逻辑集成，保障信息安全与运行稳定性。在F5G 网络环境下，煤矿企业还可以根据自身需求灵活部署信息系统模块，采用边缘计算 + 云平台的混合架构，实现数据处理效率与系统响应速度的最优平衡。标准化建设方面，F5G 助力推动矿山通信接口、设备协议、数据模型等方面的统一规范，解决“信息孤岛”问题，为智能矿山建设提供可复制、可推广的解决方案，提升行业整体数字化转型水平。

结束语

F5G 作为新一代固定通信技术，凭借其高速、稳定、智能、安全等特性，正在成为煤矿智能化建设的重要技术支撑。本文从网络基础设施优化、安全生产保障与智能运营管理三个方面，分析了F5G 在煤矿场景中的关键应用与发展潜力。未来，随着 F5G 技术的持续演进与与 AI、边缘计算等新技术的深度融合，煤矿将进一步向“无人化、智能化、绿色化”方向迈进。煤炭企业应把握F5G 技术发展契机，加快推进通信基础设施升级与智能系统集成，不断提升煤矿的本质安全水平和运营管理效能，为我国能源行业的高质量发展贡献力量。

参考文献

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[3] 赵廷钊 ， 原生芾 ， 李朝飞 ， 等 .F5G 工业光环网通信技术及其在煤矿的应用与展望 [J]. 工矿自动化 ，2023，49（04）：9-14.

作者简介：戴立辉（1982-），男，高级工程师，2005 年 7 月毕业于长春理工大学，现于中煤科工集团沈阳研究院有限公司从事煤矿安全装备研究工作。