物聯網技術在數字礦山建設中的應用分析

摘 要：近年來我國物聯網技術取得了較快的發展，而且在多個領域內進行應用，并取得了較好的成效。在經濟快速發展的新形勢下，由于對礦物原料需求量增加，這也使礦業開發規模不斷擴大，但由于管理方式較為落后，生產效率低及生產安全問題一直成為大家關注的熱點，因此需要將物聯網技術引入到礦山建設中來，加快推動礦山生產的信息化和智能化，為數字礦山建設奠定良好的基礎。文章分析了物聯網及其礦山應用背景，并進一步對物聯網在數字礦山建設中的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞：物聯網；數字礦山；監控系統；安全監控系統；智能化物流系統

前言

物聯網技術作為一種新興的技術，其集多種先進技術于一體，在多個領域內得到了廣泛的應用。將物聯網技術應用在礦山建設中，不僅能夠有效的提高礦山生產效率，保障礦山生產的安全，而且其利用準確的監測和定位，能夠實時、準確的實現對作業人員、設備及物流等的實時監測，有效的提高礦山管理的現代化，為礦山企業的健康、持續發展奠定良好的基礎。

1 物聯網及其礦山應用背景

物聯網技術作為新興技術，從字面可以理解為物物相連的互聯網，因此物聯網是以互聯網作為核心的基礎，并在其基礎上進一步擴展和延伸，可以將用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間的信息交換和通信。在物聯網技術應用過程中，主要是依托于各種信息傳感設備來對任何需要監控、連接和互動的物體及過程進行實時采集，并能夠采集到各種需要的信息，并與互聯網進行有效結合，從而形成一個巨大的網絡，實現物與物、物與人、所有物品與網絡的連接，為識別、管理和控制帶來更多的便利。

在礦山建設過程中，井下生產環境惡劣，安全隱患較多及通信聯絡困難等是現實存在的問題，這也對礦山數字化建設更具迫切性。通過加快推進礦山自動化、信息化和數字化的建設，能夠有效的提高礦山生產效率，保障礦山井下作業的安全。近年來，我國礦山生產中機械化和自動化水平有了較大程度的提升，但仍應看到，我國礦山數字化和信息化建設還處于剛剛起步階段，當前設備在對數據進行處理時，無論是實時性、準確性還是數字化設備普及程度都有許多地方需要改時，特別是對于井下諸多的機械化和自動化設備，仍然無法實現信息的有效聯通，還沒有實現與井下其他設備及井上監控設備之間信息的交換及共享，這就導致生產過程中管理人員無法掌握井下設備的工作狀況，對井下工作人員作業情況及工作環境也無法及時了解，這不僅對礦山生產效率帶來較大的影響，而且也對礦山生產安全帶來了較大的安全隱患。因此將物聯網技術引入到礦山建設中來，有效的提高礦山物聯網應用水平，為礦山企業生產管理信息化和現代化目標的實現奠定良好的基礎。

2 物聯網在數字礦山建設中的應用

2.1 采礦生產過程實時監控系統

在礦山開采過程中，由于地下開采時會受到諸多因素的制約，這就導致在礦山開采作業過程中無法及時發現一些異常情況，因此也無法及時采取有效的措施，不僅導致生產指揮存在一定的滯后性，而且資源利用效率也會有所下降，嚴重時還會導致重特大安全事故發生。將物聯網技術應用在礦山中，通過構建實時監控系統來對礦山生產狀態進行實時了解和掌握。實時監控系統主要依托于無線傳感器網絡、局域網的無線傳輸協議及無線射頻識別等技術，利用射頻、紅外及激光等傳感器來對井下作業人員、設備及環境狀況進行實時感知，掌握爆破、出礦及運輸等各生產環節的工作狀態，并運用各種接口技術等形成礦山智能感知網絡，實現多種信息源的融合共享，從而實現對礦山生產過程的有效監控，確保采礦生產過程的可視化，進一步優化生產作業計劃，并實現調度指揮決策的智能化。

2.2 安全監測監控系統

在礦山企業各項工作中，安全生產是恒久不變的重要話題，同時也是礦山企業重要內容。礦山生產過程中，無論是生產人員還是生產設備都具有較強的流動性特點，同時生產環境也存在許多不確定因素，處于不斷變化的狀態下，極易發生突發狀況，因此在礦山生產過程中，需要對作業人員、設備和材料等進行有效監測和定位，并對工作環境參數進行及時采集。

當前很大一部分礦山都在礦井中安裝了安全監控系統和人員定位系統，但無論是監測還是定位，整個過程中都建立在傳統的人工呼叫系統基礎上，這就導致監控系統和定位系統無法有效的發揮其重要作用。將物聯網技術在礦山安全監控系統中進行應用，由標識卡、讀卡器、網絡傳輸系統、上位機及系統軟件等共同組成安全監測監控系統，不僅實現了人員和設備的定位，而且能夠及時采集工作環境參數及對數據進行傳輸，同時井下人員和設備所處位置自動傳送到系統中，對礦山生產環境參數自動進行測定，并上傳給上位機進行分析和預警，一旦有突發狀況發生時，能夠將信息及時發送到井下，并按照具體的規劃進行撤離。

相較于其他行業，礦山開采過程中存在諸多危險源，這就對礦山開采過程中重大危險源的監測、預警和應急處理提出了更高的要求。因此在具體工作中，需要以地理信息系統作為基礎的平臺，參照國家突發事件應急預案，并與物聯網對信息處理和分析和強大功能，通過對災變危害進行有效評價，從而對礦山重大危險源進行動態監測和預警，并深入分析作業場安全及變化趨勢。

通過物聯網，將各個獨立的監測對象進行聯接，基于GIS技術，采用B＼S與C＼S的混合結構，應用有限元、神經網絡等分析手段，實現基礎空間數據庫、重大危險源管理、危險品管理、危險源監測、危險源綜合信息查詢、預警分析、變化趨勢分析、應急指揮等功能，并利用數字化信息化技術建立重大危險源安全管理過程自動監控應急預警一體化系統。

2.3 智能化物流系統

礦山生產過程物流主要是生產所用材料、采出礦石和廢石。礦山生產都需要消耗大量炸藥，許多礦難的發生都與炸藥的使用與管理的不當有關，因此對炸藥流向管理是極為重要的管理環節，傳統上一般采用登記領用方式加以管理，難以準確控制。在物聯網系統架構內利用二維碼識別與管理技術對炸藥流向進行管理，同時與人員定位系統、運輸車輛管理系統協同使用，實時記錄炸藥的出入庫、領用人員身份、使用炸藥的火工人員運動軌跡、放炮時間點危險區域內人員、車輛隔離等情況；礦石和廢石流向與定位主要通過對運輸車輛/機車管理實現。

3 結束語

在當前礦山建設過程中，需要與物聯網技術進行有效結合，將物聯網技術引入到數字礦山建設工作中來，通過對礦山生產過程進行實時監控，從而有效的提高礦山生產管理水平，實現礦山生產的安全、高效，為礦山企業信息化和智能化的發展奠定良好的基礎。

參考文獻

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