摘 要：作為一項(xiàng)新興的信息技術(shù)，近年來物聯(lián)網(wǎng)得到了來自各個(gè)國(guó)家多個(gè)領(lǐng)域的學(xué)者的廣泛關(guān)注。文章介紹了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，描述了物聯(lián)網(wǎng)的基本運(yùn)作體系及其關(guān)鍵技術(shù)，從各個(gè)方面展示了現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)生與發(fā)展。此外，針對(duì)我國(guó)的煤礦安全現(xiàn)狀，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與展望，以期對(duì)我國(guó)煤礦行業(yè)的發(fā)展起到積極影響。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；RFID；煤礦生產(chǎn)；安全監(jiān)控；救援系統(tǒng)

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 什么是物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)，正如它的名字所表現(xiàn)的，是一種重新定義的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它是指把物與物通過互聯(lián)網(wǎng)的方式聯(lián)系起來，是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)在定義上的延伸與擴(kuò)展。

1.2 我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景

日前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在小范圍內(nèi)取得了一系列可喜的應(yīng)用成果。上海世博會(huì)期間，上海公交系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過“車務(wù)通”，在世博園周邊地區(qū)存在大規(guī)模車流量的情況下，保證了交通順暢。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流系統(tǒng)中同樣也得到了應(yīng)用，“e物流”的問世，使用戶實(shí)時(shí)查詢準(zhǔn)確的貨物信息、對(duì)車輛進(jìn)行追蹤定位、選擇運(yùn)輸路徑等成為了可能。然而，目前敢于第一個(gè)吃螃蟹來應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)并不多，這種局面使得我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展變得較為艱難。

2 煤礦安全概述

2.1 煤礦安全的定義

何謂煤礦安全生產(chǎn)管理？簡(jiǎn)而言之，就是指對(duì)一切與煤礦生產(chǎn)相關(guān)的問題進(jìn)行管理，通過運(yùn)用科學(xué)有效的管理手段，對(duì)煤礦生產(chǎn)所涉及到的的人、財(cái)、物進(jìn)行現(xiàn)代化信息管理與相應(yīng)維護(hù)，從而使煤礦生產(chǎn)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益得以充分發(fā)揮。

2.2 我國(guó)現(xiàn)階段煤礦生產(chǎn)中存在的問題

（1）無法實(shí)時(shí)掌控地下情況。煤礦開采時(shí)需井下作業(yè)，再加上巷道環(huán)境十分惡劣，井地地形非常復(fù)雜，地上人員無法實(shí)時(shí)監(jiān)控礦井地貌分布，做出相應(yīng)指示，就使得采煤作業(yè)十分艱難。（2）煤礦安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)控系統(tǒng)不兼容。我國(guó)煤礦企業(yè)眾多，各個(gè)企業(yè)之間差異較大，因此在安全監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，部分監(jiān)控系統(tǒng)的功能單一，達(dá)不到新標(biāo)準(zhǔn)的要求，相容性較差。（3）缺乏相應(yīng)的管理技術(shù)人才。在應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員不能熟練掌握業(yè)務(wù)流程，造成信息偏差，為后期的決策管理帶來了較大麻煩。

3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 煤礦生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)中使用到的關(guān)鍵技術(shù)

（1）感知層的關(guān)鍵技術(shù)。在構(gòu)建煤礦生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的感知層時(shí)，通常會(huì)使用到以下幾項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)：電子標(biāo)簽（RFID）、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)。擴(kuò)而言之，就是指在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，感知層就像人體的神經(jīng)感受器，利用各種微型傳感器對(duì)礦井中的各方面信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集到井下及井上環(huán)境和煤礦工作人員的信息，然后通過嵌入式系統(tǒng)將這些信息進(jìn)行初步處理，隨即利用無線通信網(wǎng)絡(luò)將收集到并處理過的的信息傳送到下一層的接入點(diǎn)，最終到達(dá)數(shù)據(jù)處理終端，對(duì)信息處理。（2）網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)。在構(gòu)建煤礦生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，工程師們通常會(huì)使用到的，也就是互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，這些互聯(lián)網(wǎng)包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和無線個(gè)人局域網(wǎng)等。他們會(huì)將2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)、有線寬帶、藍(lán)牙、Wi-Fi等通信技術(shù)聯(lián)系起來，使電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相融合，以期達(dá)到讓礦井中地形以及作業(yè)人員的信息能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地交換的目的。（3）應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)。在構(gòu)建煤礦生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層時(shí)，工程師們通常會(huì)用到以下關(guān)鍵技術(shù)：M2M（Machine to Machine）、云計(jì)算和人工智能等。M2M旨在把通信技術(shù)、軟件智能處理技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，從而達(dá)到自動(dòng)控制機(jī)器設(shè)備的目的。云計(jì)算是現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、高等數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科與技術(shù)交融與互補(bǔ)發(fā)展的產(chǎn)物，具有強(qiáng)大的處理能力、存儲(chǔ)能力以及非常高的性價(jià)比，這些特點(diǎn)，使得應(yīng)用層為人們提供各項(xiàng)服務(wù)成為了可能。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

安全監(jiān)控系統(tǒng)，顧名思義，就是指實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦井中各項(xiàng)安全指標(biāo)的系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建安全監(jiān)控系統(tǒng)的過程中起著十分重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層通過遍布于礦井各處的傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到各種安全檢測(cè)指標(biāo)，包括礦井空氣中存在的有毒有害氣體（如甲烷、一氧化碳）、礦井中空氣質(zhì)量的狀態(tài)（如風(fēng)速、壓強(qiáng)、溫度、濕度、含氧量）、礦井中通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（如是否開啟，是否運(yùn)轉(zhuǎn)良好）等等，此外，安全監(jiān)控系統(tǒng)還能在緊急情況下切斷礦井下部分電器設(shè)備的電源供應(yīng)，使之停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而降低經(jīng)濟(jì)損失，避免人員傷亡。

構(gòu)建安全監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，可以按井上和井下將系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，這兩部分分別具有不同的職能。井下部分也就是物聯(lián)網(wǎng)的感知層和網(wǎng)絡(luò)層，其主要職能是采集礦井中的地理環(huán)境信息以及作業(yè)人員信息，如井下空氣溫度、濕度、瓦斯氣體含量、人員位置、儀器分布等，再通過網(wǎng)絡(luò)層上傳至基站；井上部分則是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層，其主要職能是接收網(wǎng)絡(luò)層傳輸而來的數(shù)據(jù)并對(duì)它們進(jìn)行分析處理，以報(bào)表、圖表、文字等形式將信息傳遞給操作人員，并且可以實(shí)時(shí)對(duì)井下各種儀器設(shè)備實(shí)施人為控制。同時(shí)，作為一個(gè)數(shù)據(jù)處理工具，它需要具備各種查詢統(tǒng)計(jì)功能。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)在井下救援系統(tǒng)中的應(yīng)用

井下救援系統(tǒng)，顧名思義，就是指在緊急情況發(fā)生時(shí)，能迅速分析環(huán)境及人員傷亡信息并將其整合，輔助制定出可行的逃生救援方案，并具有執(zhí)行能力的系統(tǒng)。用于井下救援系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)的工作原理是通過覆蓋整個(gè)巷道的無線信息采集網(wǎng)絡(luò)對(duì)人員信息進(jìn)行采集和傳輸，得到的信息可通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至井上，隨后可在數(shù)據(jù)終端進(jìn)行相應(yīng)處理。井下人員通常可通過以下過程定位：井下人員需隨身佩戴能定時(shí)發(fā)射存在信息的信息采集節(jié)點(diǎn)，由于巷道中遍布能接受采集節(jié)點(diǎn)信號(hào)的傳感器路由節(jié)點(diǎn)，故而能及時(shí)接收到這些信息，并且根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)度判斷出作業(yè)人員位置，而強(qiáng)大的無線或有限網(wǎng)絡(luò)可將人員位置信息實(shí)時(shí)傳輸至井下救援系統(tǒng)終端，通過操作臺(tái)便能對(duì)井下作業(yè)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦有緊急事故發(fā)生，操作臺(tái)工作人員方能篩選出有用信息，迅速制定出可行的救援方案，避免人員傷亡。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)在煤礦工作人員日常管理中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的電子標(biāo)簽技術(shù)可用于礦井工作人員的日?？记凇^(qū)域分配、健康檢測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以對(duì)工作人員進(jìn)行編號(hào)，在日常工作時(shí)，要求工作人員必須佩戴唯一編號(hào)的識(shí)別卡。這張識(shí)別卡就相當(dāng)于一個(gè)傳感器，能實(shí)現(xiàn)對(duì)佩戴人員的實(shí)時(shí)定位功能。而對(duì)工作人員相關(guān)信息的管理則通過物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層來實(shí)施，應(yīng)用層的管理系統(tǒng)終端能錄入人員的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、日?？记诩岸ㄎ恍畔?，并能實(shí)時(shí)更新工作人員的位置信息，從而建立新的數(shù)據(jù)庫(kù)。識(shí)別卡還能對(duì)礦工的健康參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，及能夠時(shí)獲取礦工的生理生化相關(guān)指標(biāo)，判定其健康狀況，從而做到對(duì)疾病的預(yù)防和控制。此外，當(dāng)出現(xiàn)緊急事故時(shí)，也能通過分析留存于讀卡器中電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，大致判斷出工作人員的位置。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)是社會(huì)主義信息化社會(huì)發(fā)展過程中的必然產(chǎn)物，我國(guó)信息化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，煤炭行業(yè)作為我國(guó)發(fā)展所必須的支柱性產(chǎn)業(yè)，將在未來工業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位，因此，在建設(shè)信息化社會(huì)的過程中，研究如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中具有重大意義。如何做到因地制宜，在煤礦開采時(shí)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將是未來社會(huì)發(fā)展亟待解決的重大問題。

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