物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

田祥慶

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)興起于信息技術(shù)社會，并變成了信息傳輸?shù)年P(guān)鍵載體與媒介。在煤礦企業(yè)中，井下機電設(shè)備是其非常關(guān)鍵的組成部分，是煤礦企業(yè)順利運行的中心環(huán)節(jié)，井下機電設(shè)備的運行狀態(tài)理想與否和煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益的高低存在密切關(guān)系。在煤礦井下機電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)和管理的現(xiàn)代化。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；機電設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

為了應(yīng)對煤礦井下生產(chǎn)的惡劣條件，煤礦企業(yè)大量地應(yīng)用機電設(shè)備，這不僅提升了采掘效率，而且獲得了理想的采掘效果。然而，由于礦井下面的二氧化碳濃度、濕度、溫度等比較復(fù)雜，因此礦井機電設(shè)備的安全管理問題顯得非常關(guān)鍵。鑒于此，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測煤礦井下機電設(shè)備的狀態(tài)具備重大的現(xiàn)實意義。

1 煤礦井下機電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用要點

煤礦井下機電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重點涵蓋控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，其結(jié)合視頻、數(shù)據(jù)的方式及時傳輸設(shè)備的工作狀況，確保其安全與穩(wěn)定運行。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠通過控制中心分析監(jiān)測的機電設(shè)備的工作參數(shù)，然后結(jié)合分析結(jié)果進行相應(yīng)的控制。煤礦井下機電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用要點涵蓋下面3個組成部分。

1.1 感知層

對于感知層來講，其重要作用是及時定位礦井機電設(shè)備，在可視化監(jiān)控、智能化感知機電設(shè)備工作狀況的基礎(chǔ)上確保機電設(shè)備工作的穩(wěn)定與安全，推動生產(chǎn)工作的正常開展。為了實現(xiàn)感知層的功能，需要在感知層中應(yīng)用射頻識別技術(shù)、智能傳感技術(shù)、設(shè)備定位技術(shù)。

1.2 管理層

管理層結(jié)合礦井機電設(shè)備智能化的工作決策與顯示，可以實現(xiàn)礦井機電設(shè)備管理的智能化。管理層能夠診斷礦井機電設(shè)備的工作是不是面臨故障問題，在診斷結(jié)果表明機電設(shè)備面臨故障的情況下，管理層能夠?qū)ζ溥M行維修與維護。在管理層中主要應(yīng)用智能控制技術(shù)、故障診斷技術(shù)、遠程控制技術(shù)。

1.3 控制層

控制層結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)能夠控制礦井機電設(shè)備，在控制層中重點應(yīng)用智能計算技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的組成

2.1 主站以及邏輯分站

對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的礦井機電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)而言，主站的功能是智能化監(jiān)控與管理全部設(shè)備。主站的控制作用需要結(jié)合控制器實現(xiàn)，其是礦井機電設(shè)備順利工作的基礎(chǔ)和前提。經(jīng)過主站的配置能夠形成邏輯分站的組態(tài)，在擴大分站覆蓋范圍的基礎(chǔ)上，能夠不斷提高基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的礦井機電設(shè)備的監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的礦井機電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)中，占據(jù)重要地位的是通信網(wǎng)絡(luò)。礦井機電設(shè)備能夠結(jié)合有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控，從而全面地監(jiān)控整體的機電設(shè)備，確保礦井機電設(shè)備運行的穩(wěn)定與安全。隨著通信技術(shù)的持續(xù)進步，人們對物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，而為了實現(xiàn)人們的這種需要，通信網(wǎng)絡(luò)就需要具有相應(yīng)的自動恢復(fù)故障性能。

2.3 網(wǎng)絡(luò)傳感器

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，傳感器具備無線網(wǎng)絡(luò)的特性，這種特性使接入網(wǎng)絡(luò)的過程更加簡化。對于網(wǎng)絡(luò)傳感器的配置而言，無須兼顧種類與量程，從而使配置過程要求的時間量大大減少。

2.4 網(wǎng)絡(luò)控制器

網(wǎng)絡(luò)控制器具備處理物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、獲取系統(tǒng)信息的功能，結(jié)合控制指令從主站向網(wǎng)絡(luò)控制器中傳輸信息，合理執(zhí)行控制指令，有效地控制礦井機電設(shè)備。

2.5 網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器

礦井機電設(shè)備結(jié)合控制接口可以控制設(shè)備開關(guān)，為此能夠在控制開關(guān)附件安裝網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器，從而有效地掌握礦井機電設(shè)備的有關(guān)信息。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測信息采集

對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的礦井機電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)而言，采集信息是該系統(tǒng)的一個基礎(chǔ)。采集信息模塊具備控制功能、設(shè)備管理功能、接口功能、配置信息功能。能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦機電設(shè)備與單片機、DSP等有關(guān)設(shè)備的智能控制設(shè)備，結(jié)合智能芯片與傳感設(shè)備在服務(wù)器中傳輸機電設(shè)備的實際工作信息，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)服務(wù)器的處理結(jié)論，判斷礦井機電設(shè)備的工作現(xiàn)狀。

3.2 煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的信息傳輸

從某種意義上講，設(shè)計的傳輸信息的功能質(zhì)量與礦井機電設(shè)備應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量密切相關(guān)。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)傳輸信息的功能是經(jīng)過很多串口向網(wǎng)絡(luò)傳輸、再向監(jiān)控中心傳輸數(shù)據(jù)信息，最后，從監(jiān)控中心向遠程遙控中心傳輸?shù)囊粋€過程。在設(shè)計礦井機電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)傳輸信息功能的時候，需要高度關(guān)注管理數(shù)據(jù)功能、設(shè)計協(xié)議功能、管理通信功能等功能。

3.3 煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的本地服務(wù)

礦井物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的終極目標(biāo)是為了可視化管理礦井機電設(shè)備的工作狀態(tài)，且大大提高了機電設(shè)備的管理質(zhì)量。因此，需要將列表與組態(tài)增加在系統(tǒng)的本地服務(wù)模塊當(dāng)中。為了更好地體現(xiàn)本地服務(wù)模塊的有關(guān)功能，需要注重權(quán)限功能、配置信息功能、組態(tài)功能、顯示功能等的設(shè)計問題。

3.4 煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的遠程監(jiān)測與診斷

對于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中心功能的遠程監(jiān)測以及診斷功能而言，其確保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時地監(jiān)測礦井機電設(shè)備的實際工作狀況，在礦井機電設(shè)備工作存在故障的情況下，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)能夠發(fā)出預(yù)警。另外，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)還能夠科學(xué)地預(yù)測礦井機電設(shè)備的故障問題，從而確保礦井機電設(shè)備工作的安全與穩(wěn)定。

3.5 煤礦井下機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的用戶應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的用戶使用模塊重點是將相應(yīng)的服務(wù)提供給應(yīng)用礦井機電設(shè)備的工作者、礦井機電設(shè)備專家等人。用戶應(yīng)用模塊的關(guān)鍵作用在于引導(dǎo)管理工作者有效管理礦井的各種機電設(shè)備的工作情況。對物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)用戶應(yīng)用部分進行設(shè)計的時候，應(yīng)注重信息查詢功能、信息傳輸功能、信息儲存功能的設(shè)計，科學(xué)地設(shè)置用戶管理模塊，以使礦井機電設(shè)備的管理能力大大提高，從而獲得理想的煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

綜上所述，礦井機電設(shè)備管理工作十分復(fù)雜，不但需要進行日常的維護、檢修，而且需要采集有關(guān)的參數(shù)信息，只有把握機電設(shè)備的運行規(guī)律與故障特點，才可以實施有效的機電設(shè)備管理方式。在不斷發(fā)展的信息技術(shù)影響下，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的礦井機電設(shè)備的狀態(tài)檢測技術(shù)深入發(fā)展，特別是在大量的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對大數(shù)據(jù)處理技術(shù)進行進一步研究，對于機電設(shè)備壽命預(yù)測的模型的確定，將是下一步需要重點研究的方向。

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