物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字礦山建設(shè)中的應(yīng)用分析

摘 要：近年來(lái)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得了較快的發(fā)展，而且在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，并取得了較好的成效。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，由于對(duì)礦物原料需求量增加，這也使礦業(yè)開(kāi)發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，但由于管理方式較為落后，生產(chǎn)效率低及生產(chǎn)安全問(wèn)題一直成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)，因此需要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到礦山建設(shè)中來(lái)，加快推動(dòng)礦山生產(chǎn)的信息化和智能化，為數(shù)字礦山建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。文章分析了物聯(lián)網(wǎng)及其礦山應(yīng)用背景，并進(jìn)一步對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字礦山建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)字礦山；監(jiān)控系統(tǒng)；安全監(jiān)控系統(tǒng)；智能化物流系統(tǒng)

前言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，其集多種先進(jìn)技術(shù)于一體，在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在礦山建設(shè)中，不僅能夠有效的提高礦山生產(chǎn)效率，保障礦山生產(chǎn)的安全，而且其利用準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和定位，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)人員、設(shè)備及物流等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效的提高礦山管理的現(xiàn)代化，為礦山企業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 物聯(lián)網(wǎng)及其礦山應(yīng)用背景

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新興技術(shù)，從字面可以理解為物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，因此物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)作為核心的基礎(chǔ)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展和延伸，可以將用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間的信息交換和通信。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要是依托于各種信息傳感設(shè)備來(lái)對(duì)任何需要監(jiān)控、連接和互動(dòng)的物體及過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并能夠采集到各種需要的信息，并與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效結(jié)合，從而形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、所有物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，為識(shí)別、管理和控制帶來(lái)更多的便利。

在礦山建設(shè)過(guò)程中，井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣，安全隱患較多及通信聯(lián)絡(luò)困難等是現(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題，這也對(duì)礦山數(shù)字化建設(shè)更具迫切性。通過(guò)加快推進(jìn)礦山自動(dòng)化、信息化和數(shù)字化的建設(shè)，能夠有效的提高礦山生產(chǎn)效率，保障礦山井下作業(yè)的安全。近年來(lái)，我國(guó)礦山生產(chǎn)中機(jī)械化和自動(dòng)化水平有了較大程度的提升，但仍應(yīng)看到，我國(guó)礦山數(shù)字化和信息化建設(shè)還處于剛剛起步階段，當(dāng)前設(shè)備在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，無(wú)論是實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性還是數(shù)字化設(shè)備普及程度都有許多地方需要改時(shí)，特別是對(duì)于井下諸多的機(jī)械化和自動(dòng)化設(shè)備，仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息的有效聯(lián)通，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)與井下其他設(shè)備及井上監(jiān)控設(shè)備之間信息的交換及共享，這就導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中管理人員無(wú)法掌握井下設(shè)備的工作狀況，對(duì)井下工作人員作業(yè)情況及工作環(huán)境也無(wú)法及時(shí)了解，這不僅對(duì)礦山生產(chǎn)效率帶來(lái)較大的影響，而且也對(duì)礦山生產(chǎn)安全帶來(lái)了較大的安全隱患。因此將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到礦山建設(shè)中來(lái)，有效的提高礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平，為礦山企業(yè)生產(chǎn)管理信息化和現(xiàn)代化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定良好的基礎(chǔ)。

2 物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字礦山建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 采礦生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

在礦山開(kāi)采過(guò)程中，由于地下開(kāi)采時(shí)會(huì)受到諸多因素的制約，這就導(dǎo)致在礦山開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些異常情況，因此也無(wú)法及時(shí)采取有效的措施，不僅導(dǎo)致生產(chǎn)指揮存在一定的滯后性，而且資源利用效率也會(huì)有所下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致重特大安全事故發(fā)生。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在礦山中，通過(guò)構(gòu)建實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)對(duì)礦山生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解和掌握。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要依托于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)的無(wú)線傳輸協(xié)議及無(wú)線射頻識(shí)別等技術(shù)，利用射頻、紅外及激光等傳感器來(lái)對(duì)井下作業(yè)人員、設(shè)備及環(huán)境狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，掌握爆破、出礦及運(yùn)輸?shù)雀魃a(chǎn)環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)，并運(yùn)用各種接口技術(shù)等形成礦山智能感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多種信息源的融合共享，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山生產(chǎn)過(guò)程的有效監(jiān)控，確保采礦生產(chǎn)過(guò)程的可視化，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，并實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮決策的智能化。

2.2 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

在礦山企業(yè)各項(xiàng)工作中，安全生產(chǎn)是恒久不變的重要話題，同時(shí)也是礦山企業(yè)重要內(nèi)容。礦山生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論是生產(chǎn)人員還是生產(chǎn)設(shè)備都具有較強(qiáng)的流動(dòng)性特點(diǎn)，同時(shí)生產(chǎn)環(huán)境也存在許多不確定因素，處于不斷變化的狀態(tài)下，極易發(fā)生突發(fā)狀況，因此在礦山生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)作業(yè)人員、設(shè)備和材料等進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和定位，并對(duì)工作環(huán)境參數(shù)進(jìn)行及時(shí)采集。

當(dāng)前很大一部分礦山都在礦井中安裝了安全監(jiān)控系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)，但無(wú)論是監(jiān)測(cè)還是定位，整個(gè)過(guò)程中都建立在傳統(tǒng)的人工呼叫系統(tǒng)基礎(chǔ)上，這就導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)和定位系統(tǒng)無(wú)法有效的發(fā)揮其重要作用。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，由標(biāo)識(shí)卡、讀卡器、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、上位機(jī)及系統(tǒng)軟件等共同組成安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了人員和設(shè)備的定位，而且能夠及時(shí)采集工作環(huán)境參數(shù)及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，同時(shí)井下人員和設(shè)備所處位置自動(dòng)傳送到系統(tǒng)中，對(duì)礦山生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行測(cè)定，并上傳給上位機(jī)進(jìn)行分析和預(yù)警，一旦有突發(fā)狀況發(fā)生時(shí)，能夠?qū)⑿畔⒓皶r(shí)發(fā)送到井下，并按照具體的規(guī)劃進(jìn)行撤離。

相較于其他行業(yè)，礦山開(kāi)采過(guò)程中存在諸多危險(xiǎn)源，這就對(duì)礦山開(kāi)采過(guò)程中重大危險(xiǎn)源的監(jiān)測(cè)、預(yù)警和應(yīng)急處理提出了更高的要求。因此在具體工作中，需要以地理信息系統(tǒng)作為基礎(chǔ)的平臺(tái)，參照國(guó)家突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案，并與物聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息處理和分析和強(qiáng)大功能，通過(guò)對(duì)災(zāi)變危害進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，從而對(duì)礦山重大危險(xiǎn)源進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，并深入分析作業(yè)場(chǎng)安全及變化趨勢(shì)。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，將各個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行聯(lián)接，基于GIS技術(shù)，采用B＼S與C＼S的混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有限元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等分析手段，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、重大危險(xiǎn)源管理、危險(xiǎn)品管理、危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)、危險(xiǎn)源綜合信息查詢、預(yù)警分析、變化趨勢(shì)分析、應(yīng)急指揮等功能，并利用數(shù)字化信息化技術(shù)建立重大危險(xiǎn)源安全管理過(guò)程自動(dòng)監(jiān)控應(yīng)急預(yù)警一體化系統(tǒng)。

2.3 智能化物流系統(tǒng)

礦山生產(chǎn)過(guò)程物流主要是生產(chǎn)所用材料、采出礦石和廢石。礦山生產(chǎn)都需要消耗大量炸藥，許多礦難的發(fā)生都與炸藥的使用與管理的不當(dāng)有關(guān)，因此對(duì)炸藥流向管理是極為重要的管理環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)上一般采用登記領(lǐng)用方式加以管理，難以準(zhǔn)確控制。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)利用二維碼識(shí)別與管理技術(shù)對(duì)炸藥流向進(jìn)行管理，同時(shí)與人員定位系統(tǒng)、運(yùn)輸車(chē)輛管理系統(tǒng)協(xié)同使用，實(shí)時(shí)記錄炸藥的出入庫(kù)、領(lǐng)用人員身份、使用炸藥的火工人員運(yùn)動(dòng)軌跡、放炮時(shí)間點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)人員、車(chē)輛隔離等情況；礦石和廢石流向與定位主要通過(guò)對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛/機(jī)車(chē)管理實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前礦山建設(shè)過(guò)程中，需要與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到數(shù)字礦山建設(shè)工作中來(lái)，通過(guò)對(duì)礦山生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而有效的提高礦山生產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)的安全、高效，為礦山企業(yè)信息化和智能化的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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