物联网技术在煤矿安全生产中的应用

物联网技术在煤矿安全生产中的应用

发表时间：2019-01-15T11:06:30.883Z 来源：《防护工程》2018年第30期作者：陈秀伟

[导读] 煤炭作为我国重要的能源之一，对于我国发展有着重要作用。但是在煤矿安全生产过程中

陈秀伟

山东省田庄煤矿有限公司山东济宁 272103

摘要：煤炭作为我国重要的能源之一，对于我国发展有着重要作用。但是在煤矿安全生产过程中，存在着环境、人为、物力等多方面不安全因素。物联网技术作为一种高新技术，有效整合了无线通信、传感器、嵌入式等技术，能够通过图像、温度、气体等相关传感器完成矿井信息数据的采集、处理与传输，实现人物互通，进而实时有效发现煤矿生产中存在的不安全因素，并进行及时处理，有利于降低矿井事故发生概率，实现煤矿生产智能管理。本文主要对物联网技术在煤矿安全生产中的应用进行分析研究。

关键词：物联网技术；煤矿；安全

一、物联网

物联网，即"物物互联的网络"，业界普遍认为它是继计算机、互联网之后的全世界信息产业革命的第三次浪潮。2005年，国际电信联盟（ITU）发布的《ITU互联网报告2005:物联网》中正式给出了“物联网”的概念并对其涵义进行了扩展，该报告指出物联网是互联网应用的广泛延伸，“RFID、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术”将是实现物联网的4大核心技术。

由于物联网涉及到未来全世界网络和信息资源的归属及使用，因此国家高度重视物联网的发展及建设。蓬勃繁荣的互联网时代主要由美国等第一世界国家主导着世界话语权，此次国家通过积极参与国际物联网的概念设计、框架规划和标准制定，希望能够掌握未来物联网时代的最高话语权，从而能够抢占下一代信息技术的制高点。

从物联网的概念可以看出未来的物联网将深刻地影响和改变人们的生活，它将广泛地应用在交通、物流、环保、能源、军事国防等各个领域，并呈现出实时感知、泛在聚合、深度协作、动态控制、智能信息处理等特征。

二、煤矿在安全作业中存在的不足

在我国，大部分煤矿产业都存在安全隐患问题，这些安全问题的产生不完全归结于环境因素和设备原因，很多都是人为原因产生的。为了更好地保证煤矿生产安全，在对硬件设施研究的同时，还要做好自身安全保障，提高人员的安全意识。现在应用物联网技术在理论实践上还存在许多问题，这些都有待进行深入细致研究。

（1）井下作业方面的问题。煤这种矿物质大部分都存在于几十甚至百米深的地下，在远离地面的地下进行采矿作业，会因为距离、地下环境的限制无法实时掌握地下采矿工作动态，没有办法实时联系到地下的采矿作业人员，无法掌握作业过程中的动态，如人员情况、作业位置、设备情况、环境状况等都是现在井下作业方面的问题。

（2）在安全设备设施方面。现在煤矿产业大部分都只注重生产而不注重安全监测，很多设备都是在安全使用寿命以外进行超负荷工作，大部分设备老化十分严重，很多安全设备、设施都已经老化不能使用。如井下线路老旧，因受到环境因素的影响，很多线路外表都被腐蚀得极其脆弱，甚至有些地方基本已经露出里面的电线或信号线，井下很多地方都会积蓄易燃易爆的瓦斯气体，一旦这些区域的电线外表损坏出现火花，极易造成爆炸，酿成惨剧，为安全生产埋下隐患；

（3）安全监控系统的缺陷。在我国煤矿产业中，安全监控设施配备上都是各自构成一个体系，没有一个完全统一的标准和相同的接入口，造成安全监控数据无法及时准确接收或数据延误、丢失，导致在工作中极易因为这方面的原因产生安全隐患。

三、煤矿安全物联网监控系统架构分析

基于物联网的煤矿安全监控系统主要是由3个层面组成。主要包括了感知层，具体说就是信息采集与施用层；传输层，就是数据信息的传输层；应用层，也就是各类信息的管理应用层。最底层的感知层主要包括各类传感节点，主要功能是对煤矿的瓦斯含量、空气湿度、煤矿粉尘和生产计量等数据信息进行采集；而传感层的主要功能将各类传感节点采集的数据信息通过传输网络传输到应用层上；而应用层主要是提供煤矿安全管理中应用的各类管理应用软件，主要是完成对各类数据信息的存储和处理，分析以及应用。下面将基于上诉的网络架构，结合我国煤矿安全物联网应用中的问题，在上文需求分析的基础上，对煤矿安全物联网模型进行设计。

煤矿安全物联网监控系统是利用物联网技术，把与煤矿各类与环境、设备、人员等有关的传感器，比如瓦斯、人员识别、湿度、计量设施等传感器，装备在煤矿的开采、利用、安全监控等层面里，然后将各类传感器节点连接到系统中的无线网络和互联网，从而实现了煤矿企业安全管理工作与煤矿开采各环节的整合。接着将各类煤矿管理应用工具同时融入到这个物联网系统，用更加精细、动态和智能的方式管理煤矿生产，提高煤矿生产的效率，进一步改善煤矿安全生产条件，促进煤矿企业的整体信息化水平的提高。通过以上分析，煤矿安全物联网监控系统总体结构可以分为三个层次，分别是感知与控制层、信息集成层及管理决策应用层，结合企业需求分析，这里将在三层基本结构的基础上，加入信息展示层，作为企业的门户系统。

四、物联网技术在煤矿安全生产中的应用

4.1智能救援系统建设

智能救援系统是在指井下发生紧急状况时，系统能够以最快的速度对人员的伤亡情况以及环境进行分析，其主要原理在于通过软硬件系统、网络设备以及各种传感报警装备等组成便捷式的报警信息终端，覆盖巷道环境，实时采集、处理与传输生产人员的相关信息，并将获得的信息利用有线网络传送至生产管控系统终端。通常井下人员定位过程如下所示：井下工作人员随身携带定时发射信息的传感器节点，生产管控系统及时接收到这些信息，并依据所接收到信号的强弱程度来计算得出生产人员的具体方位，实时监控井下作业人员的安全性，一旦井下作业人员发生紧急事故，管理人员能够及时根据定位信息，以最快的速度制订出有效的应急方案，以此避免出现人员伤亡事件发生。

4.2智能物流体系建设

在煤矿企业中，煤炭开采属于极其繁杂的工程，安全生产中不可或缺的就是经济、高效、标准的物流体系。物流系统在基于物联网技