基于物聯網技術的智慧礦山研究

李世璽 徐燕 何光強

摘要：煤礦智慧礦山的建設以聯網和信息時代為背景，信息互聯互通，設備互聯協同，與物聯網技術的發展息息相關。由于行業門檻和技術限制，煤炭行業對互聯網、物聯網技術的了解不夠充分，技術協同不足，很多企業仍然沒有將物聯網技術的應用到煤炭行業的實際工作中。在煤炭開采中，智能化掘進頭、智能化工作面及智慧信息監測系統扮演著越來越重要的角色，這也是建設智慧礦山的必由之路。本文主要介紹了智能采礦的互聯網發展現狀，希望能對相關人士有所幫助。

關鍵詞：物聯網技術;智慧礦山;發展建議

前言

物聯網是一門以信息技術為核心的多學科技術，需要不斷的、流動的建設。在智能采礦系統中，物聯網定義了軟硬件接口，提供了真正的載體。每一個模塊都能有效地檢驗經濟系統的運行情況，展示挖掘物聯網帶來的場效應。

一、物聯網技術與智慧礦山

物聯網也是一個傳感器網絡。各種傳感器根據商定的協議補充人、人和物、物和物的感知網絡。它通過互聯網傳輸和交換信息傳感器采集的各種信息，通過智能計算機對數據進行分析和處理，提高對物理信息的感知，實現網絡對材料的識別、跟蹤、控制、管理和決策的意義。

基于物聯網和地理信息系統的智能礦山是一個多層次的分布式計算機網絡，利用這一系統對礦山企業所需數據進行采集、傳輸、可視化和操作，提高生產過程中的工作效率和安全標準，逐步實現生產管理智能化。

二、智慧礦山關鍵技術

1、系統跟蹤技術

為了提高井下開采的安全性，應采用系統跟蹤技術進行動態跟蹤監測。這項技術還可以用來預測地下開采中的風險，以降低煤礦開采中發生事故的可能性，比如在煤礦開采中，監測工作分為兩部分，一方面是對運輸工具進行實時監測，在識別和定位地鐵隧道環境時主要使用GPS技術，也稱為全球定位系統，結合GIS技術，更多的是利用這些信息及時地傳送到地下采礦，并對地下目標進行實時監控。

2、GPS技術

GPS技術指的全球定位系統，其中之一就是地面控制。這包括錄音站、控制站和天線。您可以在太空中處理衛星信息，并將其移動到具有中間連接功能的信號接收器。第二部分是空間衛星，包括備用衛星和工作衛星，第三部分是GPS監視信息的接收、處理和呈現，以便更好地識別待測衛星。

3、到達時間差定位技術

采礦業是一個特殊的行業，其地下情況非常復雜，因此井下工作人員的安全是最重要的，為了保證對井下情況的實時了解，必須對井下進行精確定位，為了確保工人的安全，到達定位技術中的時差主要是記錄從信號點發送到每個接收站的信號，以便收集到達時間數據，最后在定位數據中心進行收集，然后計算信號點的位置，即利用信號點發送到不同接收點的信號時差，對信號進行測距和定位，將該技術應用于井下定位，可以很好地控制井下突發事件，在井下作業過程中，及時下達指令，便于安全作業，在危機發生前，能有效組織人員疏散，最大限度地保障井下人員的安全。

4、GPRS通信技術

GPRS技術主要利用分組調解技術對全球移動通信系統進行更新和完善，以達到端到端的無線連接。在電子卡數據庫系統上收集和集中挖掘地理信息。通過GPRS數據的連接，保證了井下與井下的實時連接，實現了智能礦井的建設。

5、智能化綜采工作面建設目標和功能

（1）、建設目標

基于先進可靠的電液控制系統、三機通訊系統、泵站和監測系統;保證工作人員身份識別系統、礦壓監測系統、設備故障預警及診斷系統、安全監控系統和工作面實時視頻系統;工業網絡總線作為一個通道;基于大數據的分析與處理;以高質量的集中控制技術為平臺。綜采臺式機各子系統通過1000M以太網或標準現場總線與Marco自動化軟件平臺相連。

（2）、實現功能：在地勤中心執行中央聯絡點檢測及控制綜采工作平臺;在維修和自動控制系統發生故障的情況下，協調各子系統可獨立啟動綜采工作區;地面調度中心和通道監控中心之間的“按鈕-啟動-停止”的工作過程。

（3）智能特性

各子系統自動化模塊可以對井下工作空間的相關數據進行分析計算，集成剪輯、液壓支架、刮板機等單個設備的工作，實現采煤機、刮板機、液壓支架的協同控制、故障自診斷功能、在線監測;通過對設備狀態的監控和分析，生成相應的評價報告和報告，為煤礦的預防性維修提供可靠的依據。為設備從計劃維護過渡到運行維護提供輔助決策;根據液壓支架的操作順序，提前控制和調整協調設備。

三、智慧礦山建設的展望

1、在規劃和設計統一的基礎上逐步實驗

我國的礦山種類繁多，不同類型的礦山又有各自的特點，因此有必要利用互聯網技術對礦山進行智能化管理，并適應不同類型的礦山，似乎是規模的不同。公司可以選擇合同的方式，將在統一規劃、統一施工的基礎上分步實施，確保礦工安全。

2、重視建設的同時重視應用

物聯網是一種非常先進的技術，與當前時代發展的潮流相吻合，將其應用于礦山中可以有效的減少礦山的建設成本。物聯網的重點在于應用，在建設智慧礦山的過程中，不能只重視建設物聯網，更應該將其靈活的應用于礦山中。目前很多礦山在建成物聯網之后，并沒有發揮出物聯網的真正作用。當物聯網被有效應用之后，將會實現礦山的智能化管理，從而實現綠色、高效的開采，通過物聯網，可以對礦山的動態實施實時監控，從而保證礦山經濟的可持續增長。

3、應對標準建設引起重視

為了有效控制智能采礦的成本，管理者必須重視標準化建設。作為一個開放的物聯網應用平臺，我們應該為“智能礦山”系統構建一個單一的接入端口，讓用戶可以對現有平臺進行添加、刪除和訪問。今天要為“智慧礦山”的關鍵技術和平臺打造一個統一的標準，以突破上下游產業鏈。標準化建設對礦山物聯網具有重要意義。在控制成本的同時，優化了控制和管理，節省了大量的人員，為企業創造了巨大的經濟效益。

4、物聯網系統的運行與管理

物聯網技術在智能礦山的應用，將使我的運營模式發生重大變化，使組織的運營模式具體化，并將其傳統管理模式改為先進的管理模式，每個子系統的運行首先由各個團隊在不同的地點進行。比如，樂隊的運營由樂隊團隊負責，物聯網的智能化生產管理最終由監控室負責，對于區域團隊的職能管理和工作，我們需要深入思考物聯網，而相關公司必須定期召開會議，討論最合適的區域團隊管理方式。

四、智慧礦山的發展建議

目前，基于智能開采的物聯網技術提高了煤礦開采效率，但在實際操作中也存在一些不足。一些智能礦山子系統建設較早，技術不夠成熟，多個系統無法兼容，一些煤礦企業沒有實現智能礦山建設的長期性和可持續性。

國有煤礦生產企業在規劃建設大型智慧智能礦山時期也應切實做到合理安排規劃制度統一，嚴格組織制定相關技術流程規范并予以落實。其次是逐步健全建立完善各管理接入點的子系統，在豐富綜合信息數據來源的功能基礎上，發揮我國智慧能源礦山的綜合集成管理作用，通過綜合數據分析與運用智慧管理判斷將接入子系統直接集成于統一的綜合管理操作界面，真正充分發揮我國智慧能源礦山的整體綜合管理效益。

結束語

物聯網技術的飛速發展可以說是信息產業的又一次革命，被廣泛應用于物流監控、污染監測、智能電網等諸多領域。隨著物聯網技術的成熟，將物聯網技術應用到智能礦山建設中，對煤炭行業是一個極大的推動。

參考文獻：

[1]丁永祿，呂兆海，楊洋等.智慧礦山綜合監控系統構建及數據處理[J].神華科技，2018，（6）.3-7.

[2]李航.鑫源煤礦綜合管理信息系統建設問題研究[D].安徽大學，2013.1-68.

[3]張華.采用CAN總線的煤礦安監系統井下分站的設計[D].武漢理工大學，2009.1-71.