露天煤矿智能安全监控及运输调度方法研究

露天煤矿智能安全监控及运输调度方法

研究

摘要：随着现代科技的不断发展，露天煤矿的开采工艺不断升级，在保证安全开采基础上，露天煤矿智能运输调度系统能对生产过程中产生的海量数据进行分析处理并给出最优调度策略。为了提高煤炭企业的经济效益和社会效益，需要对露天煤矿进行智能化管理，在此过程中，可以采用多种技术手段来实现对露天煤矿的安全监管与运输调度工作。

关键词：露天煤矿；智能安全监控；运输调度

基于物联网的露天煤矿远程智能监控系统及运输调度系统，通过物联网、云计算、大数据等技术实现矿区和车辆实时监测可视化管理，实现车辆轨迹跟踪及车辆状态信息采集，并可根据需求随时启动预警模式。露天煤矿在我国煤炭工业发展中占有重要地位，在一定程度上决定着我国能源供给结构，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，露天煤矿开采工艺不断升级。

一、露天煤矿概述

我国是世界上最大的煤炭生产国，煤炭产量占世界总开采量的1/3以上。露天煤矿占有重要地位，它的开采对煤炭资源品质、能源储备、环境保护等方面都有很大影响【1】。露天煤矿安全监测监控系统是实现矿山安全生产的重要技术手段。近年来，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，在露天煤矿智能运输调度平台中集成了诸多智能化设备和控制系统，以实现车辆运行实时监控、车辆位置跟踪、路径规划以及矿区路况监测等功能。通过数据分析系统实现对车辆运动状态和数据记录管理，利用大数据技术对矿区内车辆运行状况进行分析，为车辆调度提供决策支持。采用无线通信技术与GIS系统相结合，形成移动端、网页三屏显示模式，在保证数据安全的前提下实现信息共享，同时还可以利用物联网

技术建立多层次立体化监测体系，通过传感器对矿区内环境、设备状态等进行实

时监测，通过移动端APP可实时监控调度中心的运行状况。

二、露天煤矿智能安全监控

（一）露天煤矿矿用卡车监控系统设计

露天煤矿矿用卡车是露天煤矿生产的重要设备，其在生产作业过程中需要频

繁地移动，所以对矿用卡车的行驶速度和车辆在各区域之间的行走距离等参数进

行采集。结合矿区现场设备及相关人员，设计实现了基于边缘计算和云计算技术

的矿用卡车安全监控与运输调度平台，平台采用边缘计算架构，将采集到的车辆

速度、车辆行走距离、障碍物等数据传至服务器端进行分析处理，将矿区各生产

设备及相关人员接入平台，根据具体需要进行管理及调度部署。通过边缘计算技

术能够减少网络宽带占用，提高传输效率，同时可对网络延时、丢包等情况进行

实时监测分析，保障数据传输的可靠性和实时性。

（二）监测传感器技术

传感器是实现煤矿安全监测的关键。露天煤矿道路监控系统采用CCD摄像机、毫米波雷达等传感器对道路情况进行实时监控，当监测到异常车辆时，可以及时

发出预警信号。移动端应用软件利用先进的无线通信技术和网络技术，将现场环

境信息采集到云端，并在客户端通过手机实时传输和显示，同时将图像信息与坑

下实时环境进行比对，根据异常车辆识别模型分析车辆运动特征。通过分析移动

端获取的图像信息，可准确地判断出具体地点是哪种类型的车辆，并通过语音、

短信等方式向调度中心汇报。

（三）智能矿山系统

智能矿山系统由矿山环境监测与控制系统、智能生产与运输管理系统、智慧

矿山信息管理系统三部分组成。环境监测控制：主要由数据采集和监测控制设备

构成，对矿区内地面环境参数实现实时监测和数据采集，从而实现矿区地表参数

及空气质量指数的快速、准确、动态检测与监控【2】。高效生产：主要由各种自

动化控制设备构成，将工作流程中的各个环节进行自动化控制，从而实现智能化

操作。智慧运输系统：通过车辆自动定位、车辆行驶轨迹跟踪、车辆状态信息采

集等技术手段，能够对矿区和车辆进行实时监测和可视化管理。智慧矿山信息化：在矿山信息化基础上，构建集设备管控与管理、生产信息管理和企业文化宣传为

一体的数字化管理平台。

（四）视频监控

通过视频监控，能实时监控各工作区域情况以及井下的安全生产、人员的行

为状态等，对车辆行驶过程中所产生问题能及时预警，保证企业和员工安全。视

频监控系统包括前端摄像机、网络传输设备以及后端服务器和存储设备。①前端

摄像机：通过网络传输设备接入视频监控系统，对露天煤矿现场的生产过程进行

实时录像及记录。②监控中心：对现场的视频图像实时采集、处理并显示到电视墙，通过网络传送到指挥中心，实现现场图像传输、存储、回放及查询。③网络

传输设备：通过IP网和局域网的连接方式，将采集到的图像信息在视频监控系

统上进行压缩、存储和回放。④存储系统：对现场采集到的信息进行存储。视频

监控可将所有数据集中到管理中心数据库中实现统一管理，利用大数据分析技术

对露天煤矿开采过程中产生的海量数据进行分析处理并给出最优调度策略，通过

物联网技术建立露天煤矿运输调度中心平台。通过该平台，可将车辆轨迹、行驶

速度、运行里程等信息实时反馈到远程智能监控系统，利用物联网技术实现矿区

及车辆的实时监测可视化管理，并通过无线网络传输方式将采集到的数据传送到

云端进行分析处理并形成相应的报表及视频，为科学决策提供有力依据。

三、露天煤矿运输调度系统

（一）生产调度系统

系统是基于GIS的全矿区的三维可视化系统，在矿区各主要生产区均部署了

无线网络节点，可以实现对矿区内道路情况、视频监控、人员分布、车辆情况进

行实时采集管理。矿山管理是露天煤矿智能运输调度的重要组成部分，在很大程

度上影响着露天煤矿能否顺利开采，智慧矿山建设中最核心的内容就是对数据进

行采集与分析，并利用大数据和云计算技术进行数据处理、挖掘和应用分析，为

管理者提供决策支持。