董艷春

(天地(常州)自動化股份有限公司,江蘇常州 213015)

煤炭生產(chǎn)中如何運用物聯(lián)網(wǎng)技術

董艷春

(天地(常州)自動化股份有限公司,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),同時分析物聯(lián)網(wǎng)在煤礦產(chǎn)業(yè)中的應用現(xiàn)狀,對煤礦需要物聯(lián)網(wǎng),和物聯(lián)網(wǎng)技術在煤礦安全中的應用進行了分析。

物聯(lián)網(wǎng) 煤礦產(chǎn)業(yè) 煤礦安全

1 引言

在我國,煤炭產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟發(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步,可是跟發(fā)達國家的煤礦安全水平還相差很多,大的安全事故還時有發(fā)生。物聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)給煤礦的安全帶來了希望,預防事故的發(fā)生,在事故發(fā)生后能快速、準確的定位,進行應急搶救。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術概述

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

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

3 煤礦安全問題

在我國,煤礦95%左右時井工開采,隨時都有瓦斯、煤層、坍塌、滑坡等危險發(fā)生,這些都嚴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,大型機電比較多,在開采過程中,要移動生產(chǎn)設備,但是企業(yè)的管理設備水平不高,所以在信號接收方面效果不高,定位精度低。而且煤礦安全監(jiān)控設備落后老化,不能對井下狀況進行有效、實時的檢測。在發(fā)生危險事故后,搶救效率低。

為了減少電磁波在傳輸過程中的損耗和設備的體積,增強抗電磁干擾能力和無線發(fā)射功率物聯(lián)網(wǎng)營運而生。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術在煤礦中的應用

物聯(lián)網(wǎng)被稱為計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮,對信息技術的高度集成和總和運用。目前在我國的煤礦產(chǎn)業(yè)中的應用有：煤礦信息物聯(lián)網(wǎng)的編碼、傳輸、井下人員的準確定位,自動識別和培訓監(jiān)管,煤礦地質(zhì)勘探、建井施工、設計、安全生產(chǎn)、瓦斯有毒氣體監(jiān)測監(jiān)控、礦用材料信息管理等。

物聯(lián)網(wǎng)在技術構(gòu)架上來看分為感知層(由各種傳感器和傳感器網(wǎng)關構(gòu)成)、網(wǎng)絡層(各種私有網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和云計算平臺組成,負責傳遞和處理感知層獲取的信息)、應用層(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),在井下通過各種傳感器采集收集需要的數(shù)據(jù),通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸線路將心理傳遞給地面的機房或服務器,最后通過應用層層功能軟件對信息進行分析。

感知層設備有大量的感知環(huán)境、機電、人員的傳感器,比如：風速、風量、溫度、轉(zhuǎn)速、震動、電壓、電流、功率的停和開、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)絡層。

網(wǎng)絡成設備以鋪在地面為主,井下面有網(wǎng)絡交換機設備、路由器、防火墻等,同時用無線覆蓋的PHS網(wǎng)絡或者WIFI網(wǎng)絡,構(gòu)建了礦區(qū)的數(shù)據(jù)網(wǎng)。

應用層是礦區(qū)總和信息化系統(tǒng),包括綜合自動化系統(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,應用層軟件提供了各種通用的數(shù)據(jù)接口,實現(xiàn)礦井“緊、掘、運、風、水、電、安全”等環(huán)節(jié)的信息化和自動化管理。

在煤礦中,各種井下電氣設備在煤礦的正常運行和安全中起著至關重要的作用,必須保證正常運行。利用物聯(lián)網(wǎng)技術對這些場所和電氣設備進行監(jiān)控可以隨時了解它們的運行狀況,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)控中心工控機在軟件數(shù)據(jù)庫的支持下,通過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,從而實現(xiàn)了對井下員工的實時跟蹤,將人員定位和動態(tài)分布反應到工控機,達到井下安全狀態(tài)在井上管理的目的。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術實時監(jiān)測井下甲烷濃度、一氧化碳濃度、風速、負壓、溫度、煙霧濃度、饋電狀態(tài)、風門狀態(tài)、風筒狀態(tài)、局部通風機開停,工作電壓、工作電流等,實現(xiàn)礦井安全監(jiān)控和礦山安全救護。當煤礦發(fā)生險情時,監(jiān)控救護系統(tǒng)科根據(jù)事故類型和地點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)技術在煤礦安全中存在的問題和建議

我國的物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展還不太成熟,要想在安全生產(chǎn)中實現(xiàn)更加“智能”和“物與物對話”還需要解決一些問題：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的信息采集平臺;開展適用于煤礦的安全信息獲取技術和處理技術等技術的研究。

為了減少事故的發(fā)生,保證煤礦安全,對于物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展提出一些建議：煤礦環(huán)境復雜,設備繁多,有可能發(fā)生安全事故的機房,電氣設備全部納入監(jiān)控檢測系統(tǒng),可以實時監(jiān)控這些場所設備;鼓勵傳感器行業(yè)研發(fā)價格低、性能可靠、精度高的智能傳感器;定期舉辦交流會議,匯總各礦發(fā)展煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術的經(jīng)驗和研究成果,加強交流有利于促進煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展。

我國煤礦安全的形式依然嚴峻,物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展為煤礦帶來了契機,目前物聯(lián)網(wǎng)技術廣泛應用與煤礦安全方面,也初見成效,為了是物聯(lián)網(wǎng)技術更好的服務于煤礦,我們需要制定發(fā)展規(guī)劃,大力加強研究交流合作,保證煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術快速持續(xù)發(fā)展。

[1]解海東,李松林,王春雷,周亮.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能礦山體系研究[J].工礦自動化,2011年3月第3期：63-66.

[2]李敬兆,詹林,許家昌.煤礦多功能物聯(lián)網(wǎng)讀寫器的設計[J].工礦自動化,2010年9月第9期：146-148.

[3]谷軍霞,劉然.基于VC和ACCESS的庫存管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[A],2011年中國氣象學會氣象通信與信息技術委員會暨國家氣象信息中心科技年會論文摘要[C],2011年.

[4]梅衛(wèi)星,廖聞劍,雷汛.增值業(yè)務中基于XML+JavaScript的工作流語言的研究[A].2007北京地區(qū)高校研究生學術交流會通信與信息技術會議論文集(上冊)[C],2008年.

[5]錢進,李平,解亞龍.工作流技術在地鐵應急指揮系統(tǒng)中的應用研究[A].“中國視角的風險分析和危機反應”——中國災害防御協(xié)會風險分析專業(yè)委員會第四屆年會論文集[C],2010年.

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