王 珺，王 海

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

1 智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

以靜態(tài)管理方式為基礎(chǔ)，增加多種動(dòng)態(tài)管理因素，完成智能化管理系統(tǒng)中功能模塊的設(shè)計(jì)。在礦山設(shè)備中引入運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，并對(duì)設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行可靠性進(jìn)行評(píng)估，對(duì)故障發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)報(bào)，同時(shí)提供維修措施和意見(jiàn)[1]。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)礦山智能管理系統(tǒng)功能模塊示意圖

基礎(chǔ)管理模塊可以制定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)的測(cè)試與維護(hù)功能。設(shè)備狀態(tài)分析模塊用于提供維修措施和意見(jiàn)，利用采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，從而得出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。通信接口模塊用于連接其他系統(tǒng)，制定管理系統(tǒng)的通信協(xié)議。設(shè)備臺(tái)悵管理模塊用于記錄設(shè)備的型號(hào)、折舊情況、維修維護(hù)記錄、以及價(jià)值等多項(xiàng)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)設(shè)備管理。系統(tǒng)維護(hù)模塊用于修改、增加、刪除各個(gè)模塊以及相應(yīng)的功能，并且對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行備份。

1.2 系統(tǒng)狀態(tài)感知模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)狀態(tài)感知模塊是通過(guò)相關(guān)外部設(shè)備，進(jìn)行礦山的溫度采集、振動(dòng)數(shù)據(jù)采集、以及相關(guān)聲學(xué)狀態(tài)采集。并通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)整理分析。由網(wǎng)絡(luò)化傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、聲學(xué)監(jiān)測(cè)。網(wǎng)絡(luò)化傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)化傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖

該網(wǎng)絡(luò)化傳感器通過(guò)礦山物聯(lián)網(wǎng)將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至礦山管理平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的智能化管理。

2 物聯(lián)網(wǎng)礦山智能化管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)，依托系統(tǒng)狀態(tài)感知模塊設(shè)計(jì)，完成了智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。針對(duì)礦山管理的實(shí)際情況，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的智能化管理。

2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建系統(tǒng)應(yīng)用層

在礦山智能化管理系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)可以在設(shè)備的工作平臺(tái)上顯示，還可以通過(guò)應(yīng)用層服務(wù)器將數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)形式發(fā)送到相關(guān)管理平臺(tái)。

應(yīng)用層連接服務(wù)器通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，讀取設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其中數(shù)據(jù)集成層是依托礦山管理對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議(Mine management object access protocol，MOAP)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備的型號(hào)、折舊情況、維修維護(hù)記錄。數(shù)據(jù)接口層是將數(shù)據(jù)集成層中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。數(shù)據(jù)表現(xiàn)層通過(guò)將數(shù)據(jù)接口層獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通，從而使得管理人員知悉管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息。

2.2 管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)顯示的實(shí)現(xiàn)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)軟件應(yīng)用層進(jìn)行搭建，還要應(yīng)用算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使其在基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山智能化管理系統(tǒng)中得以顯現(xiàn)。

虛擬儀器是各個(gè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的最佳選擇。利用圖形化編程軟件結(jié)合模塊化、開(kāi)放的硬件以及虛擬儀器（LabVIEW），對(duì)設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)智能礦山管理系統(tǒng)中，所獲得的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、聲學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新編輯，大大減少了智能化管理系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。應(yīng)用虛擬儀器還可以提供各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控（MCM）信息，包括監(jiān)測(cè)到的設(shè)備應(yīng)用演示、工作Demo程序等。因此，利用LabVIEW軟件作為實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)顯示的上位開(kāi)發(fā)軟件，結(jié)合各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控信息，利用上位程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行清理、處理，將數(shù)據(jù)以圖片、動(dòng)畫(huà)、表格文字等方式顯示出來(lái)。最終完成基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3 仿真試驗(yàn)

為了保證本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山智能化管理系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行仿真試驗(yàn)分析。利用不同的礦山作為試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行管理效率仿真試驗(yàn)。對(duì)礦山的環(huán)境、狀態(tài)、大小進(jìn)行模擬。利用常規(guī)礦山智能化管理系統(tǒng)作為試驗(yàn)對(duì)比對(duì)象，進(jìn)行仿真試驗(yàn)。

為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將兩種礦山管理系統(tǒng)置于相同的試驗(yàn)參數(shù)中，進(jìn)行管理效率仿真試驗(yàn)，分析其管理效率的變化。得出管理效率仿真結(jié)果如表1所示。

表1 管理效率仿真試驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)管理效率仿真試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)提出的礦山管理系統(tǒng)，與常規(guī)礦山管理系統(tǒng)的管理效率進(jìn)行算術(shù)加權(quán)處理，得出提出的礦山管理系統(tǒng)較常規(guī)礦山管理系統(tǒng)，管理效率提高13.44%，適用于礦山管理。

4 結(jié)語(yǔ)

礦山的管理情況直接影響礦山的生產(chǎn)效率、礦山的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過(guò)智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)礦山智能化管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，完成了基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?；谖锫?lián)網(wǎng)的礦山智能化管理系統(tǒng)大大提高了礦山設(shè)備的工作效率，降低了安全事故的發(fā)生幾率，全面提高了礦山的經(jīng)濟(jì)效益。