物聯(lián)網(wǎng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應用

郭朝雄

(陽泰集團西馮街煤業(yè)有限責任公司)

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物聯(lián)網(wǎng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應用

郭朝雄

(陽泰集團西馮街煤業(yè)有限責任公司)

摘要目前，煤炭生產(chǎn)企業(yè)處于傳統(tǒng)生產(chǎn)向現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的關鍵時期，物聯(lián)網(wǎng)作為“互聯(lián)網(wǎng)”的重要一環(huán)，兩者的融合，在煤炭企業(yè)向現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用，可提高企業(yè)的運營、管理效益。

關鍵詞物聯(lián)網(wǎng)安全生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展

我國有95%以上的煤礦為井工開采[1]，受老窯破壞嚴重、煤炭賦存條件差、貧礦與富礦分布不均、地質(zhì)條件復雜、儲量不均、沖擊地壓、瓦斯、煤塵、火災、水災、頂板、地熱等諸多因素，困擾著煤炭工業(yè)的健康、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。煤炭行業(yè)既是國家能源的主要支柱[2]，也是工業(yè)的命脈，必須扭轉(zhuǎn)煤炭行業(yè)安全事故頻發(fā)、傷亡嚴重的現(xiàn)狀。

在煤礦生產(chǎn)中，不安全因素可分為：人的不安全行為、環(huán)境的不安全因素、物的不安全狀態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)(Internet ofThings)[3]，利用信息傳感器、接收器，無線通信網(wǎng)絡,將生產(chǎn)、生活的化學、物理(圖像、溫度、濕度、紅外、煙霧、氣體等傳感器)、生物等信息整合在一起，實現(xiàn)物物互聯(lián)、人物互通，可大大降低物的不安全狀態(tài)，提升物處于不安全狀態(tài)的預警、報警機制，保障物在生產(chǎn)環(huán)節(jié)從采購、使用、保養(yǎng)、維護、報廢的安全平穩(wěn)過度，從而達到智能管理的目的。

礦山物聯(lián)網(wǎng)體系是由煤礦安全信息感知采集技術(shù)，煤礦信息融合技術(shù)，識別與協(xié)同技術(shù)，煤礦傳感控制技術(shù)，煤礦傳感網(wǎng)絡安全生產(chǎn)、預警、災后重構(gòu)再生技術(shù)組成，通過M2M、云計算、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)互聯(lián)互通、綜合分析、下達指令實現(xiàn)控制，達到各部門、各層級的協(xié)同工作與監(jiān)管。

1物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)須達到終端多樣化，感知自動化。在各種機械、關鍵部件、重點區(qū)域上植入微型感應芯片，時刻獲取人和物體的最新特征、位置、狀態(tài)等信息，利用傳感器和人收集到的信息，開發(fā)出更高級、針對性更強、綜合識別能力更強的軟件系統(tǒng)。

2物聯(lián)網(wǎng)在礦井生產(chǎn)中的應用

2.1礦井安全生產(chǎn)管理

利用微機械傳感器，通過礦用三維建模算法和三維可視化表達方法，對煤層、頂?shù)装濉鷰r、地質(zhì)構(gòu)造、地上構(gòu)筑物等基礎信息，井巷測量、光電、通風、排水、運輸、采掘、監(jiān)控、通信等生產(chǎn)信息進行動態(tài)三維表達與分析，建模，對關鍵設備的運行情況、健康狀態(tài)、共存狀態(tài)進行實時監(jiān)控與檢測，顯示各個運轉(zhuǎn)機械工作狀態(tài)和健康狀態(tài)，如采煤機運行速度、采高、位置等參數(shù)以及液壓支架的前柱、后柱、前梁情況[4]，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工業(yè)自動化系統(tǒng)，實時合理的調(diào)度設備維修、運輸、作業(yè)人員等，糾正違章操作及其他違反規(guī)程和標準的行為，并可以及時獲取現(xiàn)場的作業(yè)視頻，利于存檔和后期學習、分析研判。

2.2井工人力成本

隨著經(jīng)濟活力的進一步釋放，人力成本在生產(chǎn)成本中的所占比重呈上升趨勢，做好人力成本的管控對于煤炭企業(yè)降低產(chǎn)品成本，提升安全生產(chǎn)管理水平意義重大。物聯(lián)網(wǎng)通過硬件+系統(tǒng)+網(wǎng)+人的模式，將生產(chǎn)各個指標、各個細節(jié)、各個環(huán)節(jié)緊緊地連在一起，只需少量人員按指令行事和維護系統(tǒng)，不僅可以快速、準確的得到實時生產(chǎn)動態(tài)信息，及時精確的處理故障，還提高了信息的準確度、全面性,為管理者做出科學合理的決斷提供保障，達到了直接成本降低、綜合效益提升的目的。

2.3實時人員定位通訊與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由井上井下定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡系統(tǒng)、交互系統(tǒng)軟件、各類傳感報警裝置、顯示裝置、記錄存儲裝置等，組成便攜式個人安全預報警信息終端，感知個人周圍安全空間探測、人員定位、生存環(huán)境監(jiān)測報警、攝像存儲等共同信息終端，構(gòu)成主動安全的重要設備。煤礦工作人員都必須隨身配帶個人安全信息終端，以實現(xiàn)對人員的實時跟蹤和信息聯(lián)絡，對個人周圍環(huán)境的安全性實時監(jiān)控監(jiān)測。當遇到緊急情況或環(huán)境異常時，隨身攜帶的儀器會及時顯示出合理的逃生路線并向總系統(tǒng)警報，系統(tǒng)自啟相應的救援預案，提示被困者自救的正確做法。

2.4一通三防

一通三防點多面廣，所用材料的品類、材質(zhì)、標準多而雜，對于管理水平要求比較高。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的智能化物流的出現(xiàn)，不僅可使相關設備、零部件從采購到報廢全過程跟蹤，還能加裝相關監(jiān)測探頭，實現(xiàn)實時監(jiān)測與檢測，做到系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運行，保證井下各個工作面有新鮮風流、水，污風、污水可及時排出，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

2.5礦井智能化物流

煤炭生產(chǎn)是一項龐雜的系統(tǒng)性工程，高效、經(jīng)濟、精準的物流系統(tǒng)是不可或缺的。以物聯(lián)網(wǎng)為平臺的物流系統(tǒng)稱為“智能物流”，是基于條形碼、二維碼、RFID射頻識別技術(shù)，Wi-Fi射頻定位、GPS定位技術(shù)、網(wǎng)絡視頻等技術(shù)[5]，通過信息處理和網(wǎng)絡通信技術(shù)平臺，將貨物按數(shù)量、地點、時間精準的投放到指定區(qū)域。

在日常的生產(chǎn)中，煤礦企業(yè)需要大量的危險品或放射物，如炸藥、油品、腐蝕藥物等危險物品，雖由專業(yè)部門管理，但在這些物品的運載車輛、運輸線路、相關人員持證上崗等，均沒有相應統(tǒng)一強制性的管理技術(shù)手段，通過物聯(lián)網(wǎng)對這些物品的精準定位和參數(shù)定量分析，可以準確地分析其在運輸、使用過程中是否違規(guī)、過量、超標。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及存在的問題

(1)統(tǒng)一標準。此標準分為技術(shù)標準、硬件標準、服務標準等，通過這些標準可以將上下級、平級、交叉部門聯(lián)系在一起，利于信息交流、指令傳達及高效監(jiān)管，還利于提高設備的維護效率，降低維護成本。

(2)兼容與開源。兼容性有效提高了物聯(lián)網(wǎng)的適應性，對于生產(chǎn)環(huán)境苛刻、地質(zhì)條件復雜、硬件設施投入不足的企業(yè),可做到投入少、見效快、系統(tǒng)運行正常；開源性可保障有條件的企業(yè)自己組建研發(fā)團隊,對系統(tǒng)進行優(yōu)化再開發(fā)，使新思路、新想法、新技術(shù)及時運用到實踐中。

參考文獻

[1]張鋒,顧偉.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦物流信息化中的應用[J].中國礦業(yè),2010(8):101-104.

[2]孫繼平.煤礦事故分析與煤礦大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)[J].工礦自動化,2015(3):1-5.

[3]丁波濤.物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有何不同[N].解放日報,2010-03-20(8).

[4]鄭晉鳴.中國礦大物聯(lián)網(wǎng) 煤礦安上“智慧眼”[N].光明日報,2010-12-15(2).

[5]郝東東,高艷東,展美寧.物聯(lián)網(wǎng)在煤礦的應用分析[G].陜西省煤炭學會安全高效礦井機電裝備及信息化技術(shù)學術(shù)年會論文集.北京:煤炭工業(yè)出版社，2012：5.

(收稿日期2015-10-21)

郭朝雄(1990—)，男，048104 山西省晉城市陽城縣潤城鎮(zhèn)。