感知礦山物聯(lián)網(wǎng)與礦山綜合自動(dòng)化的分析

張冠宇，張世義，彭紅波

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024039）

近年來，越來越多的學(xué)者關(guān)注礦山互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用這一問題，所得到的研究理論以及研究經(jīng)驗(yàn)對礦山綜合自動(dòng)化建設(shè)有促進(jìn)作用，從另一個(gè)角度來講，這也是發(fā)展礦山物聯(lián)網(wǎng)的基本要求。由此可見，本文探究這一論題具有必要性和重要性，論題探究如下。

1 礦山綜合自動(dòng)化概述

所謂礦山綜合自動(dòng)化，指的是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建硬件平臺，這為礦山生產(chǎn)、運(yùn)行提供了自動(dòng)化技術(shù)支持，同時(shí)，礦山各環(huán)節(jié)均被物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)督與管理，這一過程即礦山綜合自動(dòng)化。從中能夠看出，礦山綜合自動(dòng)化改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式和運(yùn)行模式，它為礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了廣闊空間，大大提高了礦山工作效率，并且礦山低成本、高收益的建設(shè)目標(biāo)及時(shí)實(shí)現(xiàn)[1]。

由于我國實(shí)踐礦山物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)間較短，并且礦山綜合自動(dòng)化經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，進(jìn)而實(shí)際操作過程中遇到了較多問題，下文針對已有問題全面總結(jié)，這能為礦山綜合自動(dòng)化大范圍推廣奠定良好基礎(chǔ)，確保礦山物聯(lián)網(wǎng)順利建設(shè)。

2 礦山綜合自動(dòng)化常見問題

礦山綜合自動(dòng)化問題具體表現(xiàn)在信息融合不到位、感受手段較單一、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)效果較差、軟硬集成失衡等方面，下文針對已有問題具體分析，問題分析如下。

2.1 信息融合不到位

礦山綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，基于各個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)作配合，但目前子系統(tǒng)配合效果較差，主要原因即子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)作用不明顯，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)化集成范圍過小，這在一定程度上會(huì)降低信息融合效率，大大弱化軟件集成效果。

一旦信息融合工作不到位，則信息傳輸速度會(huì)逐漸降低，影響綜合自動(dòng)化優(yōu)勢的發(fā)揮，最終會(huì)增加礦山綜合自動(dòng)化阻力。

2.2 感受手段較單一

雖然多數(shù)礦山管理者意識到物聯(lián)網(wǎng)以及綜合自動(dòng)化的積極作用，但實(shí)際生產(chǎn)操作中往往習(xí)慣性應(yīng)用傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，進(jìn)而會(huì)降低礦山綜合自動(dòng)化設(shè)備利用率，導(dǎo)致礦山工作效率會(huì)降低，無論是生產(chǎn)任務(wù)量，還是運(yùn)行效果均達(dá)不到預(yù)期要求。

這一問題出現(xiàn)的主要原因即礦山集成化傳感器數(shù)量較少，即使集成化傳感器數(shù)量充足供應(yīng)，但員工尚未掌握其應(yīng)用技巧，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用脫離于礦山實(shí)踐，最終邏輯系統(tǒng)建設(shè)會(huì)被迫停止。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)效果較差

礦山物聯(lián)網(wǎng)感知期間，由于標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作不到位，所參照的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)各異，最終網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開放性會(huì)受到制約，并且集成平臺開放效果與預(yù)期要求相差甚遠(yuǎn)，此外，供應(yīng)商服務(wù)優(yōu)勢不能順利傳輸于網(wǎng)絡(luò)。

從中能夠看出，礦山綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的前提即具體落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作，適當(dāng)提高系統(tǒng)以及集成平臺開放性。

2.4 軟硬集成失衡

目前，多數(shù)礦山實(shí)踐物聯(lián)網(wǎng)以及綜合自動(dòng)化期間，往往出現(xiàn)硬件集成與軟件集成失衡現(xiàn)象，具體概況來講，硬件集成關(guān)注度普遍高于軟件集成關(guān)注度，這種失衡式發(fā)展，會(huì)不同程度突顯系統(tǒng)存在的不足，導(dǎo)致系統(tǒng)開放性大大降低，增加系統(tǒng)集成阻力，最終信息利用率也會(huì)相應(yīng)降低。

總結(jié)可知，系統(tǒng)失衡集成會(huì)為礦山綜合自動(dòng)化增加阻力，進(jìn)而影響礦山物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

2.5 其他問題

除了上述總結(jié)的幾種常見問題外，礦山綜合自動(dòng)化還存在學(xué)科知識貫通效率低、感知網(wǎng)絡(luò)匱乏等問題，由于礦山綜合自動(dòng)化涉及較多理論知識，只有各學(xué)科知識順利貫通，才能為開放平臺構(gòu)建奠定良好基礎(chǔ)，進(jìn)而彰顯學(xué)科優(yōu)勢。

礦山生產(chǎn)建設(shè)過程中，一旦井下網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到位，那么極易錯(cuò)過危險(xiǎn)源判斷準(zhǔn)確性，增加盲區(qū)覆蓋面積，導(dǎo)致礦山生產(chǎn)、運(yùn)行存在較大安全隱患[2]。

3 礦山物聯(lián)網(wǎng)與礦山綜合自動(dòng)化具體分析

礦山物聯(lián)網(wǎng)與礦山綜合自動(dòng)化分析效果對礦山日后發(fā)展以及建設(shè)有重要意義，在深入分析的基礎(chǔ)上，掌握物聯(lián)網(wǎng)以及綜合自動(dòng)化實(shí)踐步驟，這能為相關(guān)研究人員提供理論基礎(chǔ)，并能為實(shí)踐操作提供具體指導(dǎo)。

下文通過構(gòu)建基礎(chǔ)框架、明確建設(shè)內(nèi)容、建立網(wǎng)絡(luò)平臺、合理布置戰(zhàn)略計(jì)劃等操作實(shí)踐礦山物聯(lián)網(wǎng)以及礦山綜合自動(dòng)化，這對礦山行業(yè)專業(yè)化、信息化建設(shè)有促進(jìn)作用。

3.1 構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)

基礎(chǔ)框架構(gòu)建，基于感知層、應(yīng)用層、監(jiān)測系統(tǒng)、傳輸層完成物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)建設(shè)，確保礦山各項(xiàng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的全面覆蓋，意味著礦山生產(chǎn)以及運(yùn)得到網(wǎng)絡(luò)控制以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管。

在此期間，服務(wù)提供商提供相應(yīng)接口，以便更好的彰顯服務(wù)優(yōu)勢，拓展服務(wù)平臺開放性。

3.2 明確建設(shè)內(nèi)容

建設(shè)內(nèi)容圍繞相關(guān)模塊來講，其中，感知網(wǎng)建設(shè)模塊即利用無線網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建設(shè)組網(wǎng)系統(tǒng)，該模塊網(wǎng)絡(luò)覆蓋面包括礦井底部；

骨干網(wǎng)建設(shè)模塊即成立指揮平臺，該平臺負(fù)責(zé)井上以及井下的以太網(wǎng)設(shè)備安置；

應(yīng)用系統(tǒng)模塊主要負(fù)責(zé)礦井事故預(yù)測、自然災(zāi)害防治；

應(yīng)用平臺建設(shè)模塊在數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)檢測與分析、用戶管理方面發(fā)揮重要作用。

此外，還包括人員感知模塊和設(shè)備感知模塊。各模塊互相影響、互相聯(lián)系，正是各模塊的協(xié)作配合，才促進(jìn)系統(tǒng)順利運(yùn)行，豐富建設(shè)內(nèi)容。

3.3 建立網(wǎng)絡(luò)平臺

從開放網(wǎng)絡(luò)平臺角度來講，物聯(lián)網(wǎng)感知層順利開放，此項(xiàng)工作結(jié)束后，針對感知層合理規(guī)劃、有序協(xié)調(diào)，以此呈現(xiàn)良好的感知效果，全面發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)感知層的功能優(yōu)勢。感知層連接于礦山設(shè)備，能夠提供礦山綜合自動(dòng)化服務(wù)；感知層連接于主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，能在綜合自動(dòng)化功能豐富的基礎(chǔ)上，盡可能迎合礦山物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要。

從感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺來講，其性質(zhì)即軟平臺，具體運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行上述感知層操作達(dá)不到預(yù)期要求，對比，搭建開放式應(yīng)用平臺是極為必要的，這能全面發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)優(yōu)勢。

其中，感知礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺不僅能夠高效處理公共信息，即用于處理數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)通信接口等信息，而且還能順利搭建融合學(xué)科公用平臺，以便為第三方面服務(wù)優(yōu)勢彰顯奠定良好基礎(chǔ)。

3.4 合理布置戰(zhàn)略計(jì)劃

首先，做好物聯(lián)網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)工作。礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案能否順利執(zhí)行，這與頂層設(shè)計(jì)工作存在直接聯(lián)系，滿足具體需要、融入先進(jìn)技術(shù)的頂層設(shè)計(jì)工作具有可行性，能夠促進(jìn)礦山物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案順利實(shí)施。頂層設(shè)計(jì)從全局角度出發(fā)，它全面考慮全局問題，通過分析核心問題、設(shè)計(jì)目標(biāo)、基本功能、應(yīng)用模型、具體要求來豐富礦山物聯(lián)網(wǎng)智能化功能。在這一過程中，從礦山需求出發(fā)，根據(jù)實(shí)際需求建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)各層架構(gòu)，同時(shí)，具體細(xì)分各層建設(shè)目標(biāo)，參照示范礦井實(shí)際，制定合理的示范工程方案。

其次，獲取關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)獲取能為煤礦生產(chǎn)期間存在的安全問題提供分析依據(jù)，同時(shí)，全面總結(jié)信息技術(shù)應(yīng)用效果，以及應(yīng)用期間遇到的阻力，并借助關(guān)鍵技術(shù)高效處理已有問題。

從中能夠看出，關(guān)鍵技術(shù)納入感知礦山物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃是極為必要的，這能加快礦山綜合自動(dòng)化實(shí)踐進(jìn)程，為礦山綜合自動(dòng)化提供可靠的技術(shù)支持。

再次，升級關(guān)鍵技術(shù)。無論哪種技術(shù)，均需要結(jié)合時(shí)代要求不斷升級，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)升級和技術(shù)融合。礦山綜合自動(dòng)化技術(shù)升級是順應(yīng)礦山自動(dòng)化生產(chǎn)的基本表現(xiàn)，這能為感知礦山物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)，有利于促進(jìn)礦山行業(yè)安全生產(chǎn)、順利運(yùn)行。

然后，站在全局角度把握礦山物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)方案要想順利實(shí)施，務(wù)必圍繞核心完成全局把握任務(wù)，其中，核心包括三方面，即設(shè)備感知、人員感知、災(zāi)害感知。如果從單一應(yīng)用入手，忽視全局把握的重要性，那么礦山物聯(lián)網(wǎng)方案實(shí)施效果達(dá)不到預(yù)期要求，并且物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用存在安全漏洞，最終影響綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用效率。

最后，關(guān)鍵技術(shù)突破。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，礦山建設(shè)需要的動(dòng)態(tài)改變，原有技術(shù)應(yīng)用不足逐漸顯現(xiàn)，對此，針對原有技術(shù)不足及時(shí)彌補(bǔ)是極為必要的，關(guān)鍵技術(shù)突破式發(fā)展，這能大大提高關(guān)鍵技術(shù)在礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用率，能夠全面發(fā)揮關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢[3]。

4 結(jié)語

現(xiàn)如今，我國礦山業(yè)正處于建設(shè)、發(fā)展的關(guān)鍵階段，在這一過程中，滲透物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過搭建物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺實(shí)踐礦山綜合自動(dòng)化內(nèi)容。

本文總結(jié)礦山綜合自動(dòng)化常見問題，并為問題處理制定合理的解決方案，這對礦山物聯(lián)網(wǎng)順利建設(shè)、礦山綜合自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)勢彰顯有重要意義。

因此，礦山建設(shè)者以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究者應(yīng)以此為借鑒，深入分析礦山綜合自動(dòng)化技術(shù)，結(jié)合礦山實(shí)際需要，有步驟、有計(jì)劃的制定感知礦山物聯(lián)網(wǎng)方案，這對礦山業(yè)持續(xù)發(fā)展、礦山業(yè)經(jīng)濟(jì)效益增加有促進(jìn)意義，能夠全面提升我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平。