基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧礦山研究

李世璽 徐燕 何光強

摘要：煤礦智慧礦山的建設(shè)以聯(lián)網(wǎng)和信息時代為背景，信息互聯(lián)互通，設(shè)備互聯(lián)協(xié)同，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。由于行業(yè)門檻和技術(shù)限制，煤炭行業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的了解不夠充分，技術(shù)協(xié)同不足，很多企業(yè)仍然沒有將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用到煤炭行業(yè)的實際工作中。在煤炭開采中，智能化掘進頭、智能化工作面及智慧信息監(jiān)測系統(tǒng)扮演著越來越重要的角色，這也是建設(shè)智慧礦山的必由之路。本文主要介紹了智能采礦的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，希望能對相關(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智慧礦山;發(fā)展建議

前言

物聯(lián)網(wǎng)是一門以信息技術(shù)為核心的多學(xué)科技術(shù)，需要不斷的、流動的建設(shè)。在智能采礦系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)定義了軟硬件接口，提供了真正的載體。每一個模塊都能有效地檢驗經(jīng)濟系統(tǒng)的運行情況，展示挖掘物聯(lián)網(wǎng)帶來的場效應(yīng)。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧礦山

物聯(lián)網(wǎng)也是一個傳感器網(wǎng)絡(luò)。各種傳感器根據(jù)商定的協(xié)議補充人、人和物、物和物的感知網(wǎng)絡(luò)。它通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸和交換信息傳感器采集的各種信息，通過智能計算機對數(shù)據(jù)進行分析和處理，提高對物理信息的感知，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對材料的識別、跟蹤、控制、管理和決策的意義。

基于物聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)的智能礦山是一個多層次的分布式計算機網(wǎng)絡(luò)，利用這一系統(tǒng)對礦山企業(yè)所需數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、可視化和操作，提高生產(chǎn)過程中的工作效率和安全標(biāo)準，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)管理智能化。

二、智慧礦山關(guān)鍵技術(shù)

1、系統(tǒng)跟蹤技術(shù)

為了提高井下開采的安全性，應(yīng)采用系統(tǒng)跟蹤技術(shù)進行動態(tài)跟蹤監(jiān)測。這項技術(shù)還可以用來預(yù)測地下開采中的風(fēng)險，以降低煤礦開采中發(fā)生事故的可能性，比如在煤礦開采中，監(jiān)測工作分為兩部分，一方面是對運輸工具進行實時監(jiān)測，在識別和定位地鐵隧道環(huán)境時主要使用GPS技術(shù)，也稱為全球定位系統(tǒng)，結(jié)合GIS技術(shù)，更多的是利用這些信息及時地傳送到地下采礦，并對地下目標(biāo)進行實時監(jiān)控。

2、GPS技術(shù)

GPS技術(shù)指的全球定位系統(tǒng)，其中之一就是地面控制。這包括錄音站、控制站和天線。您可以在太空中處理衛(wèi)星信息，并將其移動到具有中間連接功能的信號接收器。第二部分是空間衛(wèi)星，包括備用衛(wèi)星和工作衛(wèi)星，第三部分是GPS監(jiān)視信息的接收、處理和呈現(xiàn)，以便更好地識別待測衛(wèi)星。

3、到達時間差定位技術(shù)

采礦業(yè)是一個特殊的行業(yè)，其地下情況非常復(fù)雜，因此井下工作人員的安全是最重要的，為了保證對井下情況的實時了解，必須對井下進行精確定位，為了確保工人的安全，到達定位技術(shù)中的時差主要是記錄從信號點發(fā)送到每個接收站的信號，以便收集到達時間數(shù)據(jù)，最后在定位數(shù)據(jù)中心進行收集，然后計算信號點的位置，即利用信號點發(fā)送到不同接收點的信號時差，對信號進行測距和定位，將該技術(shù)應(yīng)用于井下定位，可以很好地控制井下突發(fā)事件，在井下作業(yè)過程中，及時下達指令，便于安全作業(yè)，在危機發(fā)生前，能有效組織人員疏散，最大限度地保障井下人員的安全。

4、GPRS通信技術(shù)

GPRS技術(shù)主要利用分組調(diào)解技術(shù)對全球移動通信系統(tǒng)進行更新和完善，以達到端到端的無線連接。在電子卡數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上收集和集中挖掘地理信息。通過GPRS數(shù)據(jù)的連接，保證了井下與井下的實時連接，實現(xiàn)了智能礦井的建設(shè)。

5、智能化綜采工作面建設(shè)目標(biāo)和功能

（1）、建設(shè)目標(biāo)

基于先進可靠的電液控制系統(tǒng)、三機通訊系統(tǒng)、泵站和監(jiān)測系統(tǒng);保證工作人員身份識別系統(tǒng)、礦壓監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備故障預(yù)警及診斷系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)和工作面實時視頻系統(tǒng);工業(yè)網(wǎng)絡(luò)總線作為一個通道;基于大數(shù)據(jù)的分析與處理;以高質(zhì)量的集中控制技術(shù)為平臺。綜采臺式機各子系統(tǒng)通過1000M以太網(wǎng)或標(biāo)準現(xiàn)場總線與Marco自動化軟件平臺相連。

（2）、實現(xiàn)功能：在地勤中心執(zhí)行中央聯(lián)絡(luò)點檢測及控制綜采工作平臺;在維修和自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)可獨立啟動綜采工作區(qū);地面調(diào)度中心和通道監(jiān)控中心之間的“按鈕-啟動-停止”的工作過程。

（3）智能特性

各子系統(tǒng)自動化模塊可以對井下工作空間的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析計算，集成剪輯、液壓支架、刮板機等單個設(shè)備的工作，實現(xiàn)采煤機、刮板機、液壓支架的協(xié)同控制、故障自診斷功能、在線監(jiān)測;通過對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和分析，生成相應(yīng)的評價報告和報告，為煤礦的預(yù)防性維修提供可靠的依據(jù)。為設(shè)備從計劃維護過渡到運行維護提供輔助決策;根據(jù)液壓支架的操作順序，提前控制和調(diào)整協(xié)調(diào)設(shè)備。

三、智慧礦山建設(shè)的展望

1、在規(guī)劃和設(shè)計統(tǒng)一的基礎(chǔ)上逐步實驗

我國的礦山種類繁多，不同類型的礦山又有各自的特點，因此有必要利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對礦山進行智能化管理，并適應(yīng)不同類型的礦山，似乎是規(guī)模的不同。公司可以選擇合同的方式，將在統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一施工的基礎(chǔ)上分步實施，確保礦工安全。

2、重視建設(shè)的同時重視應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是一種非常先進的技術(shù)，與當(dāng)前時代發(fā)展的潮流相吻合，將其應(yīng)用于礦山中可以有效的減少礦山的建設(shè)成本。物聯(lián)網(wǎng)的重點在于應(yīng)用，在建設(shè)智慧礦山的過程中，不能只重視建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)，更應(yīng)該將其靈活的應(yīng)用于礦山中。目前很多礦山在建成物聯(lián)網(wǎng)之后，并沒有發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)的真正作用。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)被有效應(yīng)用之后，將會實現(xiàn)礦山的智能化管理，從而實現(xiàn)綠色、高效的開采，通過物聯(lián)網(wǎng)，可以對礦山的動態(tài)實施實時監(jiān)控，從而保證礦山經(jīng)濟的可持續(xù)增長。

3、應(yīng)對標(biāo)準建設(shè)引起重視

為了有效控制智能采礦的成本，管理者必須重視標(biāo)準化建設(shè)。作為一個開放的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺，我們應(yīng)該為“智能礦山”系統(tǒng)構(gòu)建一個單一的接入端口，讓用戶可以對現(xiàn)有平臺進行添加、刪除和訪問。今天要為“智慧礦山”的關(guān)鍵技術(shù)和平臺打造一個統(tǒng)一的標(biāo)準，以突破上下游產(chǎn)業(yè)鏈。標(biāo)準化建設(shè)對礦山物聯(lián)網(wǎng)具有重要意義。在控制成本的同時，優(yōu)化了控制和管理，節(jié)省了大量的人員，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

4、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運行與管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能礦山的應(yīng)用，將使我的運營模式發(fā)生重大變化，使組織的運營模式具體化，并將其傳統(tǒng)管理模式改為先進的管理模式，每個子系統(tǒng)的運行首先由各個團隊在不同的地點進行。比如，樂隊的運營由樂隊團隊負責(zé)，物聯(lián)網(wǎng)的智能化生產(chǎn)管理最終由監(jiān)控室負責(zé)，對于區(qū)域團隊的職能管理和工作，我們需要深入思考物聯(lián)網(wǎng)，而相關(guān)公司必須定期召開會議，討論最合適的區(qū)域團隊管理方式。

四、智慧礦山的發(fā)展建議

目前，基于智能開采的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高了煤礦開采效率，但在實際操作中也存在一些不足。一些智能礦山子系統(tǒng)建設(shè)較早，技術(shù)不夠成熟，多個系統(tǒng)無法兼容，一些煤礦企業(yè)沒有實現(xiàn)智能礦山建設(shè)的長期性和可持續(xù)性。

國有煤礦生產(chǎn)企業(yè)在規(guī)劃建設(shè)大型智慧智能礦山時期也應(yīng)切實做到合理安排規(guī)劃制度統(tǒng)一，嚴格組織制定相關(guān)技術(shù)流程規(guī)范并予以落實。其次是逐步健全建立完善各管理接入點的子系統(tǒng)，在豐富綜合信息數(shù)據(jù)來源的功能基礎(chǔ)上，發(fā)揮我國智慧能源礦山的綜合集成管理作用，通過綜合數(shù)據(jù)分析與運用智慧管理判斷將接入子系統(tǒng)直接集成于統(tǒng)一的綜合管理操作界面，真正充分發(fā)揮我國智慧能源礦山的整體綜合管理效益。

結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展可以說是信息產(chǎn)業(yè)的又一次革命，被廣泛應(yīng)用于物流監(jiān)控、污染監(jiān)測、智能電網(wǎng)等諸多領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能礦山建設(shè)中，對煤炭行業(yè)是一個極大的推動。

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