浅谈物联网技术在矿山中的应用

浅谈物联网技术在矿山中的应用

【摘要】本文将物联网的技术及理念与煤矿企业安全生产管理的现状与需求相结合，探讨了物联网技术在矿山中的应用，提出了“智慧矿山”的理念。

【关键词】物联网;煤矿安全;数字矿山;工业自动化;移动定位通信

0.前言

物联网，英文简称为IOT(Internet of Things)，是指将各种信息传感设备与互联网相结合所形成的网络，其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与互联网结合成一个智慧的生产体系。物联网作为新一代信息技术，必将带来继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。

作为先进的信息获取和处理技术，物联网已经在医疗、工业、农业、商业、公共管理、国防等领域得到了广泛应用，是促进未来经济发展，构建和谐社会的重要手段。

近些年来，随着煤矿事故的频发，煤矿生产安全已经成为社会关注的热点话题，也引起了国家决策层的高度重视。究其原因，是因为我国煤矿95%以上是井工开采，煤炭生产的条件差、开采深度深、瓦斯、煤尘、水灾、火灾、冲击地压、地热等困扰着煤炭工业的健康发展，煤炭行业既是国家能源的主要支柱，也一直是我国工矿企业中的高危行业。如何降低煤矿生产的风险，提高井下作业的安全，一直成为业内人士与有关专家研讨的话题。

1.数字矿山

数字矿山也称“智慧矿山”，是建立在矿山数字化基础上能够完成矿山企业所有信息的精准适时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务的数字化系统。

“智慧矿山”由三个核心系统组成：智能生产、智能安全、智能物流。智能生产包括企业生产与经营的自动化与信息化，以自动化技术、计算机信息与网络技术为主；智能安全包括企业的安全监测监控系统与安全治理措施，以传感技术为主；智能物流包括人与物的定位与流向的管理，以定位与识别技术为主。而“智慧”的体现是以这些系统以协同的方式相互衔接，相互促进，互为保障，有效地促进企业执行力与高效性。支撑“智慧矿山”的技术是计算机与信息处理、云计算、物联网、通信与工业自动化技术。

2.物联网技术的应用

物联网是将各种信息传感设备，如二维码、射频识别(RFID)、全球定位系统(GPS)等装置与网络结合起来，从而给物体赋予智能，实现人与物、物与物的相

互间的沟通和对话，实现智能管理。物联网技术与理念的推广，对提升我国煤炭企业的物流与安全生产管理水平具有重要的意义。煤炭行业的特殊性，使其不但具备“物联网”的实施条件与需求，还具备人员定位的条件。煤矿井下人员定位系统已成为行业强制标准正在逐步实施，将物的定位与人的定位相结合，辅助以通信系统，与生产系统相协同，应用于煤矿企业的安全生产管理，是物联网技术在煤炭企业安全生产工作中创新应用的核心。

2.1系统架构

根据煤炭企业生产管理需求与现状，将系统业务分为人员定位与管理、设备定位与管理、车辆/机车的定位与管理、危险品流向与运输监控与管理四个子系统，以物流与安全生产综合管理系统平台为核心，以无线/有线一体化调度通信系统、视频监控系统、应急通信系统为辅助通信系统，与安全监测监控系统、综合自动化等系统相结合。

2.2 技术方案

2.2.1指挥调度系统

数字矿山的综合指挥调度系统并不是把监测监控、工业自动化、人员定位和通信系统进行一些简单集成,外加一些诸如生产调度日志和报表。而是基于三维可视化平台,实现监测监控、通信和人员定位系统,以及生产技术管理、安全管理等的强集成。

系统由主要标识卡、读卡器、网络传输系统、上位机与系统软件组成，标识卡由个人佩带。目前，国内的煤炭企业大都已经安装了人员定位系统，可以接入到物流信息化系统管理平台。设备定位与管理系统与人员定位与系统相同，共用读卡器、网络传输系统、上位机与系统数据库软件，以标识卡的不同分组来区分人与设备，标识卡悬挂在设备上。

2.2.2机车定位与管理系统

生产技术管理系统是数字矿山的核心内容，主要包括地测地理信息系统、采矿协同设计系统、智能化矿井通防系统、输配电地理信息系统、工业管网地理信息系统等。目前，我国煤矿井下机车定位主要以有线通信方式为主，对于有轨机车，目前采用最多的是定位继电器＋有线通信的方式的实现。由于技术成本与现场安装环境的限制，定位继电器无法高密度大量安装，所以只能在道岔、车站等少数关键位置实现定位，机车运行途中的精确定位无法实现；近年来，有些使用无限网络技术进行定位的尝试，但由于煤矿井下的特殊性，定位环境为链型的封闭巷道环境，难以像地面一样通过对多基准点的无线信号场强的测量与计算获得精确的定位，因而还不能大范围的投入使用。

3.结束语

物联网和“智慧矿山”等概念的提出，在某种程度上打破了我们原来对系统、技术及应用的固有看法。像中国这样一个产煤大国，安全与生产的矛盾一直困扰着行业的健康发展，将具有鲜明时代特色的物联网技术引用到传统的煤矿生产中，不仅能够提高矿井的可靠性与安全性，而且能够实现人、设备与环境之间的很好融合，这样能够创造出一个高效、安全以及自动化更强的智慧矿山。■

【参考文献】

［１］卢新明,尹红.数字矿山的定义、内涵与进展[J].煤炭科学技术,2010,(01)．

［２］感知物联网[J].智能建筑与城市信息,2009,(09)．

［３］张峰,顾伟.物联网技术在煤矿物流信息化中的应用[J].中国矿业,2010,(08).

［４］孙继平.矿井移动通信的特点及现有系统分析[J].煤矿自动化,1997,(04).

［５］蒲红梅.浅谈物联网技术[J].科技资讯,2010,(02).