煤炭生產(chǎn)中如何運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

董艷春

(天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司,江蘇常州 213015)

煤炭生產(chǎn)中如何運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

董艷春

(天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司,江蘇常州 213015)

本文主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念和結(jié)構(gòu),同時(shí)分析物聯(lián)網(wǎng)在煤礦產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀,對(duì)煤礦需要物聯(lián)網(wǎng),和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

物聯(lián)網(wǎng) 煤礦產(chǎn)業(yè) 煤礦安全

1 引言

在我國(guó),煤炭產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著舉足輕重的地位,在不斷的努力之下煤礦安全雖有不小的進(jìn)步,可是跟發(fā)達(dá)國(guó)家的煤礦安全水平還相差很多,大的安全事故還時(shí)有發(fā)生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)給煤礦的安全帶來(lái)了希望,預(yù)防事故的發(fā)生,在事故發(fā)生后能快速、準(zhǔn)確的定位,進(jìn)行應(yīng)急搶救。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)又稱傳感網(wǎng),是通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”,是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù);用戶端延伸和擴(kuò)展到了所有的物品和物品之間,進(jìn)行信息交換和通訊。能夠自由的共享信息,保持互通狀態(tài)。

3 煤礦安全問(wèn)題

在我國(guó),煤礦95%左右時(shí)井工開(kāi)采,隨時(shí)都有瓦斯、煤層、坍塌、滑坡等危險(xiǎn)發(fā)生,這些都嚴(yán)重的影響到礦工安全和企業(yè)的發(fā)展。井下空間狹窄,環(huán)境惡劣,大型機(jī)電比較多,在開(kāi)采過(guò)程中,要移動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備,但是企業(yè)的管理設(shè)備水平不高,所以在信號(hào)接收方面效果不高,定位精度低。而且煤礦安全監(jiān)控設(shè)備落后老化,不能對(duì)井下?tīng)顩r進(jìn)行有效、實(shí)時(shí)的檢測(cè)。在發(fā)生危險(xiǎn)事故后,搶救效率低。

為了減少電磁波在傳輸過(guò)程中的損耗和設(shè)備的體積,增強(qiáng)抗電磁干擾能力和無(wú)線發(fā)射功率物聯(lián)網(wǎng)營(yíng)運(yùn)而生。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)被稱為計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮,對(duì)信息技術(shù)的高度集成和總和運(yùn)用。目前在我國(guó)的煤礦產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用有：煤礦信息物聯(lián)網(wǎng)的編碼、傳輸、井下人員的準(zhǔn)確定位,自動(dòng)識(shí)別和培訓(xùn)監(jiān)管,煤礦地質(zhì)勘探、建井施工、設(shè)計(jì)、安全生產(chǎn)、瓦斯有毒氣體監(jiān)測(cè)監(jiān)控、礦用材料信息管理等。

物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)構(gòu)架上來(lái)看分為感知層(由各種傳感器和傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成)、網(wǎng)絡(luò)層(各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)組成,負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息)、應(yīng)用層(互聯(lián)網(wǎng)和用戶)。

現(xiàn)在的煤礦安全系統(tǒng)采用了物聯(lián)網(wǎng)的三層分層結(jié)構(gòu),在井下通過(guò)各種傳感器采集收集需要的數(shù)據(jù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸線路將心理傳遞給地面的機(jī)房或服務(wù)器,最后通過(guò)應(yīng)用層層功能軟件對(duì)信息進(jìn)行分析。

感知層設(shè)備有大量的感知環(huán)境、機(jī)電、人員的傳感器,比如：風(fēng)速、風(fēng)量、溫度、轉(zhuǎn)速、震動(dòng)、電壓、電流、功率的停和開(kāi)、濃度等傳感器,二氧化碳,二氧化硫壓力等傳感器。這些都是在地面的傳感器,井下面構(gòu)建了龐大的傳感網(wǎng)絡(luò)層。

網(wǎng)絡(luò)成設(shè)備以鋪在地面為主,井下面有網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)備、路由器、防火墻等,同時(shí)用無(wú)線覆蓋的PHS網(wǎng)絡(luò)或者WIFI網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建了礦區(qū)的數(shù)據(jù)網(wǎng)。

應(yīng)用層是礦區(qū)總和信息化系統(tǒng),包括綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng),礦區(qū)急指揮系統(tǒng)等,應(yīng)用層軟件提供了各種通用的數(shù)據(jù)接口,實(shí)現(xiàn)礦井“緊、掘、運(yùn)、風(fēng)、水、電、安全”等環(huán)節(jié)的信息化和自動(dòng)化管理。

在煤礦中,各種井下電氣設(shè)備在煤礦的正常運(yùn)行和安全中起著至關(guān)重要的作用,必須保證正常運(yùn)行。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)這些場(chǎng)所和電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控可以隨時(shí)了解它們的運(yùn)行狀況,有利于減少事故的發(fā)生,保證煤礦的安全生產(chǎn)。

大多煤礦都安裝了井下人員定位系統(tǒng),進(jìn)行人員監(jiān)控,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人員的登記、考勤、定位。井地面監(jiān)控中心工控機(jī)在軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下,通過(guò)傳輸接口和井下巷道安裝的分站把讀卡器采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸至地面工控機(jī),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下員工的實(shí)時(shí)跟蹤,將人員定位和動(dòng)態(tài)分布反應(yīng)到工控機(jī),達(dá)到井下安全狀態(tài)在井上管理的目的。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下甲烷濃度、一氧化碳濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、煙霧濃度、饋電狀態(tài)、風(fēng)門(mén)狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)停,工作電壓、工作電流等,實(shí)現(xiàn)礦井安全監(jiān)控和礦山安全救護(hù)。當(dāng)煤礦發(fā)生險(xiǎn)情時(shí),監(jiān)控救護(hù)系統(tǒng)科根據(jù)事故類型和地點(diǎn)也最快的速度選擇最佳線路,最大限度的減少事故造成的損失。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦安全中存在的問(wèn)題和建議

我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展還不太成熟,要想在安全生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)更加“智能”和“物與物對(duì)話”還需要解決一些問(wèn)題：傳感器生產(chǎn)需要性能可靠和精度高;建立分布式和可移動(dòng)的信息采集平臺(tái);開(kāi)展適用于煤礦的安全信息獲取技術(shù)和處理技術(shù)等技術(shù)的研究。

為了減少事故的發(fā)生,保證煤礦安全,對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提出一些建議：煤礦環(huán)境復(fù)雜,設(shè)備繁多,有可能發(fā)生安全事故的機(jī)房,電氣設(shè)備全部納入監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)監(jiān)控這些場(chǎng)所設(shè)備;鼓勵(lì)傳感器行業(yè)研發(fā)價(jià)格低、性能可靠、精度高的智能傳感器;定期舉辦交流會(huì)議,匯總各礦發(fā)展煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和研究成果,加強(qiáng)交流有利于促進(jìn)煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

我國(guó)煤礦安全的形式依然嚴(yán)峻,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為煤礦帶來(lái)了契機(jī),目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用與煤礦安全方面,也初見(jiàn)成效,為了是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好的服務(wù)于煤礦,我們需要制定發(fā)展規(guī)劃,大力加強(qiáng)研究交流合作,保證煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速持續(xù)發(fā)展。

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董艷春(1982-),男,工程師,2004年畢業(yè)于常州工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè),現(xiàn)任天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司監(jiān)控分院工程中心晉豫服務(wù)中心副主任,主要從事礦山數(shù)字化建設(shè)推廣、應(yīng)用和工程管理工作。