基于物聯網的礦山智能化管理系統

王 珺，王 海

（甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020）

1 智能化管理系統設計

1.1 系統功能模塊設計

以靜態管理方式為基礎，增加多種動態管理因素，完成智能化管理系統中功能模塊的設計。在礦山設備中引入運行狀態監測功能，根據運行狀態監測數據，進行分析，并對設備的當前運行可靠性進行評估，對故障發展趨勢進行預報，同時提供維修措施和意見[1]。

圖1 基于物聯網礦山智能管理系統功能模塊示意圖

基礎管理模塊可以制定運行標準，同時可以實現設計的物聯網智能管理系統的測試與維護功能。設備狀態分析模塊用于提供維修措施和意見，利用采集到的設備數據，進行分析，從而得出設備的運行狀態。通信接口模塊用于連接其他系統，制定管理系統的通信協議。設備臺悵管理模塊用于記錄設備的型號、折舊情況、維修維護記錄、以及價值等多項內容，從而實現靜態設備管理。系統維護模塊用于修改、增加、刪除各個模塊以及相應的功能，并且對數據庫進行備份。

1.2 系統狀態感知模塊設計

系統狀態感知模塊是通過相關外部設備，進行礦山的溫度采集、振動數據采集、以及相關聲學狀態采集。并通過相關數據整理分析。由網絡化傳感器實現對設備溫度監測、振動監測、聲學監測。網絡化傳感器的結構示意圖如圖2所示。

圖2 網絡化傳感器的結構示意圖

該網絡化傳感器通過礦山物聯網將設備運行數據上傳至礦山管理平臺，從而實現對礦山的智能化管理。

2 物聯網礦山智能化管理系統的實現

基于系統功能模塊設計，依托系統狀態感知模塊設計，完成了智能化管理系統設計。針對礦山管理的實際情況，利用物聯網技術實現對礦山的智能化管理。

2.1 基于物聯網技術搭建系統應用層

在礦山智能化管理系統中，監測到的數據可以在設備的工作平臺上顯示，還可以通過應用層服務器將數據以網絡形式發送到相關管理平臺。

應用層連接服務器通過交換機進行數據轉換，讀取設備運行數據，進行數據分析，其中數據集成層是依托礦山管理對象訪問協議(Mine management object access protocol，MOAP)實現對各個設備的型號、折舊情況、維修維護記錄。數據接口層是將數據集成層中的數據進行讀取。數據表現層通過將數據接口層獲取的數據進行展示，實現數據流通，從而使得管理人員知悉管理系統中的數據信息。

2.2 管理系統中數據顯示的實現

基于物聯網技術對軟件應用層進行搭建，還要應用算法對數據進行處理，使其在基于物聯網的礦山智能化管理系統中得以顯現。

虛擬儀器是各個設備狀態監控的最佳選擇。利用圖形化編程軟件結合模塊化、開放的硬件以及虛擬儀器（LabVIEW），對設計的物聯網智能礦山管理系統中，所獲得的溫度監測數據、聲學監測數據、振動監測數據進行重新編輯，大大減少了智能化管理系統的運行時間。應用虛擬儀器還可以提供各個設備的狀態監控（MCM）信息，包括監測到的設備應用演示、工作Demo程序等。因此，利用LabVIEW軟件作為實現管理系統中數據顯示的上位開發軟件，結合各個設備的狀態監控信息，利用上位程序對數據進行清理、處理，將數據以圖片、動畫、表格文字等方式顯示出來。最終完成基于物聯網的礦山智能化管理系統的設計。

3 仿真試驗

為了保證本文提出的基于物聯網的礦山智能化管理系統的有效性，進行仿真試驗分析。利用不同的礦山作為試驗對象，進行管理效率仿真試驗。對礦山的環境、狀態、大小進行模擬。利用常規礦山智能化管理系統作為試驗對比對象，進行仿真試驗。

為保證試驗的準確性，將兩種礦山管理系統置于相同的試驗參數中，進行管理效率仿真試驗，分析其管理效率的變化。得出管理效率仿真結果如表1所示。

表1 管理效率仿真試驗結果

依據管理效率仿真試驗結果，對提出的礦山管理系統，與常規礦山管理系統的管理效率進行算術加權處理，得出提出的礦山管理系統較常規礦山管理系統，管理效率提高13.44%，適用于礦山管理。

4 結語

礦山的管理情況直接影響礦山的生產效率、礦山的經濟效益。本文通過智能化管理系統設計、物聯網礦山智能化管理系統的實現，完成了基于物聯網的礦山智能化管理系統的設計。基于物聯網的礦山智能化管理系統大大提高了礦山設備的工作效率，降低了安全事故的發生幾率，全面提高了礦山的經濟效益。