郭朝雄

(陽(yáng)泰集團(tuán)西馮街煤業(yè)有限責(zé)任公司)

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

郭朝雄

(陽(yáng)泰集團(tuán)西馮街煤業(yè)有限責(zé)任公司)

摘要目前，煤炭生產(chǎn)企業(yè)處于傳統(tǒng)生產(chǎn)向現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，物聯(lián)網(wǎng)作為“互聯(lián)網(wǎng)”的重要一環(huán)，兩者的融合，在煤炭企業(yè)向現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用，可提高企業(yè)的運(yùn)營(yíng)、管理效益。

關(guān)鍵詞物聯(lián)網(wǎng)安全生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展

我國(guó)有95%以上的煤礦為井工開采[1]，受老窯破壞嚴(yán)重、煤炭賦存條件差、貧礦與富礦分布不均、地質(zhì)條件復(fù)雜、儲(chǔ)量不均、沖擊地壓、瓦斯、煤塵、火災(zāi)、水災(zāi)、頂板、地?zé)岬戎T多因素，困擾著煤炭工業(yè)的健康、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。煤炭行業(yè)既是國(guó)家能源的主要支柱[2]，也是工業(yè)的命脈，必須扭轉(zhuǎn)煤炭行業(yè)安全事故頻發(fā)、傷亡嚴(yán)重的現(xiàn)狀。

在煤礦生產(chǎn)中，不安全因素可分為：人的不安全行為、環(huán)境的不安全因素、物的不安全狀態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)(Internet ofThings)[3]，利用信息傳感器、接收器，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò),將生產(chǎn)、生活的化學(xué)、物理(圖像、溫度、濕度、紅外、煙霧、氣體等傳感器)、生物等信息整合在一起，實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)、人物互通，可大大降低物的不安全狀態(tài)，提升物處于不安全狀態(tài)的預(yù)警、報(bào)警機(jī)制，保障物在生產(chǎn)環(huán)節(jié)從采購(gòu)、使用、保養(yǎng)、維護(hù)、報(bào)廢的安全平穩(wěn)過(guò)度，從而達(dá)到智能管理的目的。

礦山物聯(lián)網(wǎng)體系是由煤礦安全信息感知采集技術(shù)，煤礦信息融合技術(shù)，識(shí)別與協(xié)同技術(shù)，煤礦傳感控制技術(shù)，煤礦傳感網(wǎng)絡(luò)安全生產(chǎn)、預(yù)警、災(zāi)后重構(gòu)再生技術(shù)組成，通過(guò)M2M、云計(jì)算、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、綜合分析、下達(dá)指令實(shí)現(xiàn)控制，達(dá)到各部門、各層級(jí)的協(xié)同工作與監(jiān)管。

1物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)須達(dá)到終端多樣化，感知自動(dòng)化。在各種機(jī)械、關(guān)鍵部件、重點(diǎn)區(qū)域上植入微型感應(yīng)芯片，時(shí)刻獲取人和物體的最新特征、位置、狀態(tài)等信息，利用傳感器和人收集到的信息，開發(fā)出更高級(jí)、針對(duì)性更強(qiáng)、綜合識(shí)別能力更強(qiáng)的軟件系統(tǒng)。

2物聯(lián)網(wǎng)在礦井生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1礦井安全生產(chǎn)管理

利用微機(jī)械傳感器，通過(guò)礦用三維建模算法和三維可視化表達(dá)方法，對(duì)煤層、頂?shù)装?、圍巖、地質(zhì)構(gòu)造、地上構(gòu)筑物等基礎(chǔ)信息，井巷測(cè)量、光電、通風(fēng)、排水、運(yùn)輸、采掘、監(jiān)控、通信等生產(chǎn)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)三維表達(dá)與分析，建模，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行情況、健康狀態(tài)、共存狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測(cè)，顯示各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械工作狀態(tài)和健康狀態(tài)，如采煤機(jī)運(yùn)行速度、采高、位置等參數(shù)以及液壓支架的前柱、后柱、前梁情況[4]，通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)合理的調(diào)度設(shè)備維修、運(yùn)輸、作業(yè)人員等，糾正違章操作及其他違反規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的行為，并可以及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)視頻，利于存檔和后期學(xué)習(xí)、分析研判。

2.2井工人力成本

隨著經(jīng)濟(jì)活力的進(jìn)一步釋放，人力成本在生產(chǎn)成本中的所占比重呈上升趨勢(shì)，做好人力成本的管控對(duì)于煤炭企業(yè)降低產(chǎn)品成本，提升安全生產(chǎn)管理水平意義重大。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)硬件+系統(tǒng)+網(wǎng)+人的模式，將生產(chǎn)各個(gè)指標(biāo)、各個(gè)細(xì)節(jié)、各個(gè)環(huán)節(jié)緊緊地連在一起，只需少量人員按指令行事和維護(hù)系統(tǒng)，不僅可以快速、準(zhǔn)確的得到實(shí)時(shí)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)精確的處理故障，還提高了信息的準(zhǔn)確度、全面性,為管理者做出科學(xué)合理的決斷提供保障，達(dá)到了直接成本降低、綜合效益提升的目的。

2.3實(shí)時(shí)人員定位通訊與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由井上井下定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、交互系統(tǒng)軟件、各類傳感報(bào)警裝置、顯示裝置、記錄存儲(chǔ)裝置等，組成便攜式個(gè)人安全預(yù)報(bào)警信息終端，感知個(gè)人周圍安全空間探測(cè)、人員定位、生存環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警、攝像存儲(chǔ)等共同信息終端，構(gòu)成主動(dòng)安全的重要設(shè)備。煤礦工作人員都必須隨身配帶個(gè)人安全信息終端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的實(shí)時(shí)跟蹤和信息聯(lián)絡(luò)，對(duì)個(gè)人周圍環(huán)境的安全性實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測(cè)。當(dāng)遇到緊急情況或環(huán)境異常時(shí)，隨身攜帶的儀器會(huì)及時(shí)顯示出合理的逃生路線并向總系統(tǒng)警報(bào)，系統(tǒng)自啟相應(yīng)的救援預(yù)案，提示被困者自救的正確做法。

2.4一通三防

一通三防點(diǎn)多面廣，所用材料的品類、材質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)多而雜，對(duì)于管理水平要求比較高。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能化物流的出現(xiàn)，不僅可使相關(guān)設(shè)備、零部件從采購(gòu)到報(bào)廢全過(guò)程跟蹤，還能加裝相關(guān)監(jiān)測(cè)探頭，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與檢測(cè)，做到系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，保證井下各個(gè)工作面有新鮮風(fēng)流、水，污風(fēng)、污水可及時(shí)排出，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

2.5礦井智能化物流

煤炭生產(chǎn)是一項(xiàng)龐雜的系統(tǒng)性工程，高效、經(jīng)濟(jì)、精準(zhǔn)的物流系統(tǒng)是不可或缺的。以物聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)的物流系統(tǒng)稱為“智能物流”，是基于條形碼、二維碼、RFID射頻識(shí)別技術(shù)，Wi-Fi射頻定位、GPS定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)視頻等技術(shù)[5]，通過(guò)信息處理和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)平臺(tái)，將貨物按數(shù)量、地點(diǎn)、時(shí)間精準(zhǔn)的投放到指定區(qū)域。

在日常的生產(chǎn)中，煤礦企業(yè)需要大量的危險(xiǎn)品或放射物，如炸藥、油品、腐蝕藥物等危險(xiǎn)物品，雖由專業(yè)部門管理，但在這些物品的運(yùn)載車輛、運(yùn)輸線路、相關(guān)人員持證上崗等，均沒有相應(yīng)統(tǒng)一強(qiáng)制性的管理技術(shù)手段，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)這些物品的精準(zhǔn)定位和參數(shù)定量分析，可以準(zhǔn)確地分析其在運(yùn)輸、使用過(guò)程中是否違規(guī)、過(guò)量、超標(biāo)。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及存在的問題

(1)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)分為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、硬件標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等，通過(guò)這些標(biāo)準(zhǔn)可以將上下級(jí)、平級(jí)、交叉部門聯(lián)系在一起，利于信息交流、指令傳達(dá)及高效監(jiān)管，還利于提高設(shè)備的維護(hù)效率，降低維護(hù)成本。

(2)兼容與開源。兼容性有效提高了物聯(lián)網(wǎng)的適應(yīng)性，對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境苛刻、地質(zhì)條件復(fù)雜、硬件設(shè)施投入不足的企業(yè),可做到投入少、見效快、系統(tǒng)運(yùn)行正常；開源性可保障有條件的企業(yè)自己組建研發(fā)團(tuán)隊(duì),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化再開發(fā)，使新思路、新想法、新技術(shù)及時(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中。

參考文獻(xiàn)

[1]張鋒,顧偉.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦物流信息化中的應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè),2010(8):101-104.

[2]孫繼平.煤礦事故分析與煤礦大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)[J].工礦自動(dòng)化,2015(3):1-5.

[3]丁波濤.物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有何不同[N].解放日?qǐng)?bào),2010-03-20(8).

[4]鄭晉鳴.中國(guó)礦大物聯(lián)網(wǎng) 煤礦安上“智慧眼”[N].光明日?qǐng)?bào),2010-12-15(2).

[5]郝東東,高艷東,展美寧.物聯(lián)網(wǎng)在煤礦的應(yīng)用分析[G].陜西省煤炭學(xué)會(huì)安全高效礦井機(jī)電裝備及信息化技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京:煤炭工業(yè)出版社，2012：5.

(收稿日期2015-10-21)

郭朝雄(1990—)，男，048104 山西省晉城市陽(yáng)城縣潤(rùn)城鎮(zhèn)。