煤礦安全求助物聯(lián)網(wǎng)

煤炭工業(yè)是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，支撐著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展。煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一直占70%以上，按照目前的能源消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)專家的預(yù)測，到2020年，能源消費(fèi)總量將高達(dá)30億噸到32億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

煤礦安全事故猛于虎

煤炭工業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展直接關(guān)系著我國能源安全和建設(shè)全面小康社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。然而，煤礦生產(chǎn)安全事故的多發(fā)、頻發(fā)給人民生命和財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。2010年1?9月份，共發(fā)生重特大事故21起，死亡457人，分別同比上升90.9%和52.3%。較大以上非法違法事故共發(fā)生42起，死亡455人；在建、技改和整合礦井共發(fā)生較大以上事故60起，死亡630人；瓦斯、水害、火災(zāi)三類災(zāi)害共造成較大以上事故81起，死亡706人，其中瓦斯事故危害最大。

根據(jù)2005年?2009年工礦商貿(mào)事故按致因四要素趨勢圖（圖1）可以得知，人的不安全行為導(dǎo)致事故發(fā)生的比例是39%，環(huán)境的不安全條件導(dǎo)致事故比例為19%，物的不安全狀態(tài)導(dǎo)致事故比例占31%，而管理的缺陷引發(fā)的事故為11%。采取了一系列安全生產(chǎn)措施后（圖2），人、物和環(huán)境三個(gè)致因因素導(dǎo)致的事故起數(shù)下降幅度較大，但安全管理機(jī)制改革是一個(gè)漫長的過程，需要持續(xù)不斷改進(jìn)。

物聯(lián)網(wǎng)完成三大轉(zhuǎn)變

我國煤礦地質(zhì)條件極其復(fù)雜，95%以上為井工開采，國有重點(diǎn)煤礦70%以上是高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井，大部分為低透氣性煤層（滲透率<1）。針對引發(fā)生產(chǎn)事故的四個(gè)基本要素，我們應(yīng)該以強(qiáng)化監(jiān)督“企業(yè)安全生產(chǎn)主題責(zé)任落實(shí)”為重點(diǎn)，依托包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在內(nèi)的信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)和信息共享，對企業(yè)的重大危險(xiǎn)源、安全生產(chǎn)隱患進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化巡察，動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)督重大安全隱患，實(shí)現(xiàn)對人、環(huán)境、設(shè)備和管理等環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

為了加強(qiáng)對煤礦災(zāi)害事故的預(yù)防，有效降低事故危害程度、防范遏制重特大事故發(fā)生。國務(wù)院于2010年7月19日出臺(tái)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》，要求煤礦必須在3年內(nèi)建設(shè)完成煤礦井下監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險(xiǎn)、壓風(fēng)自救、供水施救和通信聯(lián)絡(luò)等安全避險(xiǎn)系統(tǒng)，全面提升煤礦安全保障能力。

目前，我國煤炭工業(yè)生產(chǎn)方式比較落后，主要表現(xiàn)在：

1.產(chǎn)能不足、經(jīng)濟(jì)效益差、產(chǎn)業(yè)集中度低、增長方式粗放。

2.技術(shù)落后、生產(chǎn)力水平低、資源開采利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)品單一、產(chǎn)業(yè)鏈條短，以及安全狀況不好、職業(yè)危害嚴(yán)重等。

3.在安全、資源和環(huán)保等方面的壓力也越來越大。

我國是世界第一大煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國，但與世界先進(jìn)采煤國家相比，我國煤炭工業(yè)人才和科技含量存在明顯差距：我國煤炭工業(yè)科技經(jīng)費(fèi)總投入只相當(dāng)于國有煤礦產(chǎn)品銷售收入的0.4%，而美國投入的煤炭科研經(jīng)費(fèi)相當(dāng)于其煤炭銷售額的3.0%；我國國有重點(diǎn)煤礦采掘機(jī)械化程度為73.63%，其中綜合機(jī)械化程度為49.32%，而發(fā)達(dá)國家的相應(yīng)指標(biāo)則接近或達(dá)到100%；此外，我國科技進(jìn)步對煤炭生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率不足40%。

煤炭企業(yè)信息化分為安全生產(chǎn)信息化和經(jīng)營管理信息化，其中安全生產(chǎn)信息化包括安全生產(chǎn)監(jiān)控（重大危險(xiǎn)源辨識(shí)、預(yù)警、預(yù)案與救災(zāi)）、安全生產(chǎn)管控（生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)）和生產(chǎn)組織管理（計(jì)劃、人員、設(shè)備管理）；經(jīng)營管理信息化包括供應(yīng)鏈管理、內(nèi)部運(yùn)行管理和營銷鏈管理。

目前的信息手段只能進(jìn)行初步的信息采集和處理，無法實(shí)現(xiàn)智能決策分析。利用物聯(lián)網(wǎng)的感知系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對人、物、環(huán)境三個(gè)要素的有效監(jiān)控和檢測，超前預(yù)防事故。從而.實(shí)現(xiàn)由“間斷性檢查”向“連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變，從認(rèn)為判斷向智能分析的轉(zhuǎn)變，以及應(yīng)急救援由事后反應(yīng)向自動(dòng)響應(yīng)的轉(zhuǎn)變。

煤炭行業(yè)

五大物聯(lián)網(wǎng)需求

中國物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中，相關(guān)技術(shù)并未發(fā)展成熟；大部分的業(yè)務(wù)仍然是數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的擴(kuò)展，要在安全生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)更加“智能”和“物與物對話”，需要進(jìn)一步做好如下基礎(chǔ)工作：

1.生產(chǎn)大量性能可靠、價(jià)格低廉、能耗較低、精度較高、適合煤礦井下環(huán)境和規(guī)范的智能傳感器件。

2.建設(shè)分布式、可移動(dòng)、自組網(wǎng)的信息采集平臺(tái)，研究礦山復(fù)雜環(huán)境下無線傳感網(wǎng)技術(shù)、局部地區(qū)發(fā)生災(zāi)害后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)。

3.開展礦山復(fù)雜環(huán)境下的安全信息獲取技術(shù)、安全信息識(shí)別與處理技術(shù)、礦井災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)等關(guān)鍵前沿技術(shù)的研究。

4.對人員安全環(huán)境感知技術(shù)與終端設(shè)備、生命探測技術(shù)進(jìn)行研究，拓展一些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用以對采掘、提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、供電等關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。

5.制定真正適合于煤炭行業(yè)安全發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（根據(jù)講稿整理，未經(jīng)本人確認(rèn)）

鏈接

用物聯(lián)網(wǎng)改善現(xiàn)有信息化局限性

1. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的局限性：傳統(tǒng)解決方案只是采用視頻監(jiān)控，但仍不能完全保障礦井安全，存在監(jiān)控盲區(qū)。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案在井上、井下安裝不同類型的納米級傳感器，對聲音、頻率、圖像等信息進(jìn)行監(jiān)控。

2.井下人員定位系統(tǒng)的局限性：傳統(tǒng)定位系統(tǒng)受電源、井下信號等因素影響，定位效果并不顯著，且維護(hù)成本高。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將礦井分割成若干區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域都安裝ID掃描傳感器，用來掃描該區(qū)域內(nèi)正在活動(dòng)的ID，并通過數(shù)據(jù)傳輸單元轉(zhuǎn)向儲(chǔ)存單元保存相關(guān)信息。

3.安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的局限性：現(xiàn)有數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)功能單一、傳輸范圍窄，不能對緊急狀況自動(dòng)做出反應(yīng)。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案通過智能傳感器對瓦斯?jié)舛?、排風(fēng)量等進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)超限時(shí)，切斷可能區(qū)域的電源，自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

4.井下道岔管理的局限性：目前大多數(shù)井下交通采用手動(dòng)道岔，危險(xiǎn)系數(shù)高，極易發(fā)生事故，現(xiàn)有自動(dòng)道岔系統(tǒng)存在各種缺陷，可靠性不足。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)井下智能交通，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整道岔，等道岔調(diào)整完畢后，給車輛予以反饋，車輛方可運(yùn)行。

5.煤質(zhì)分析系統(tǒng)的局限性：傳統(tǒng)做法是只分析煤的灰分、水分和重量，但是對于煤中的化學(xué)成分分析得不夠，或存在分析不夠精確的問題，特別是煤的含硫量是煤質(zhì)及價(jià)格的重要指標(biāo)，如系統(tǒng)不能作出準(zhǔn)確的分析，則會(huì)導(dǎo)致煤質(zhì)的不確定。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案將傳感器安裝于煤傳輸帶上，通過發(fā)射RFID射線對煤的成分進(jìn)行感應(yīng)，將數(shù)據(jù)精確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，對煤的所有化學(xué)成分通過系統(tǒng)的設(shè)定可以準(zhǔn)確全面地了解。