陳洪宇

（山東能源棗礦集團付村煤業(yè)有限公司，山東 濟寧 277600）

引言

隨著礦山智能化的不斷發(fā)展，煤炭企業(yè)也在向智能化裝備和加工及其智能化開采邁進，現(xiàn)階段，我國煤礦行業(yè)智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵在于采礦智能裝備、智能礦場等層面，煤炭工業(yè)中的輔助運輸系統(tǒng)點多面廣，僅部分完成了機械自動化和全自動裝配線，缺乏頂層統(tǒng)籌和總體方案設(shè)計，在具體操作過程中，系統(tǒng)碎片化、重復項目投資、設(shè)備操作難度高、效率低下問題突出。目前，煤礦企業(yè)的輔助運輸系統(tǒng)存在占用人員和機械設(shè)備多、勞動生產(chǎn)率低的缺陷。據(jù)統(tǒng)計，我國目前已建成投產(chǎn)的煤礦企業(yè)還沒有一套完整的設(shè)備，詳細、系統(tǒng)、智能的輔助運輸系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)明確提出了未來智能輔助運輸?shù)男掳l(fā)展，為煤炭行業(yè)提供了全新的思路與研究方向[1]。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)僅限于電子計算機之間的互連，人們進一步想到要將各種設(shè)備也接入到網(wǎng)絡(luò)，以更快地改善和便利每個人的日常生活。提到了萬物互聯(lián)的定義，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義盛行于21世紀初期。21世紀初，大家都將物聯(lián)網(wǎng)（IOT），或物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Internet technology of Thing）定義為射頻識別技術(shù)（RFID）、紅外報警信號發(fā)射器等信息傳感設(shè)備的基礎(chǔ)，根據(jù)承諾協(xié)議，所有文章和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互連接，進行合理的信息交換和交流，完成智能精準定位、識別、監(jiān)督、跟蹤和控制的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義。還提到了萬物互聯(lián)的發(fā)展趨勢。企業(yè)愿景：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是所有地址和任意對象隨時互聯(lián)?；ヂ?lián)網(wǎng)和測量無處不在。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心技術(shù)分為認知層技術(shù)、傳輸層技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)三個層次：

1）物理線路連接傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，并通過通訊模塊將物理實體連接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，構(gòu)成物理世界與信息世界溝通的橋梁。認知層由多種硬件配置設(shè)備組成，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集控制模塊、多功能儀表、移動智能終端和通訊控制模塊等，負責用于收集有關(guān)物體特征、物體條件和環(huán)境條件的信息。認知層的核心技術(shù)包括大規(guī)模傳感器信息采集技術(shù)、傳感器無線通信技術(shù)ZigBee通信等。

2）傳輸層是信息傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的一個方面。它的關(guān)鍵職責是將認知層獲得的各種信息可靠地發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)層。傳輸層的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括電信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、專網(wǎng)通信和局域網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)層和認知層之間的信息安全通道。傳輸層一般被描述為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，傳輸層的核心技術(shù)包括通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、可靠的信息傳輸、信息安全傳輸和無線通信系統(tǒng)等。

3）網(wǎng)絡(luò)層一般被描述為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人腦，網(wǎng)絡(luò)層主要負責物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、轉(zhuǎn)換、解析和呈現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)層的核心技術(shù)包括云計算技術(shù)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、信息集成、工作狀態(tài)分析和權(quán)威專家系統(tǒng)等。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

礦用智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種泛在的互聯(lián)網(wǎng)，完成礦與礦之間的通信。是繼電子計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信在采礦業(yè)廣泛應(yīng)用之后的又一次采礦信息化發(fā)展趨勢。物聯(lián)網(wǎng)是基于射頻識別技術(shù)、激光磁感應(yīng)、傳感器和監(jiān)控攝像頭等信息認知設(shè)備的技術(shù)性，將信息和內(nèi)容以約定的協(xié)議提交給互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進行信息交換和通信，完整的智能識別、跟蹤、精確定位、監(jiān)督和控制的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)平臺的礦業(yè)智能輔助交通系統(tǒng)，分為認知層、網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)層三個層次。礦山輔助運輸全過程中的所有因素分為“人、機、環(huán)境、管理”四類因素，根據(jù)礦山與礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，將這四類因素進行系統(tǒng)整合，使它們成為一個統(tǒng)一的整體，完成輔助運輸整個過程中事物之間的相互通信，進而完成輔助運輸?shù)闹悄茏R別和精準化定位、跟蹤、監(jiān)控和管理方法[2]。

2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計

煤礦輔助運輸系統(tǒng)按工作區(qū)重點區(qū)域劃分為輔助工業(yè)廠房協(xié)同工程建設(shè)區(qū)和井室工作區(qū)兩部分。管理方法和操作由物流倉庫管理系統(tǒng)執(zhí)行，輔助工業(yè)廠房內(nèi)有智能起重設(shè)備系統(tǒng)。根據(jù)提示，當倉庫采用全自動尋址方式將礦車組裝入井中，將礦車組吊裝到軌道交通軌道上，等待下一次實際操作指令；智能汽車裝卸系統(tǒng)將海運集裝箱礦用車組運送到井房全自動揀選區(qū)，并與電池充電后運輸?shù)目ㄜ囘M行全自動掛鉤工作。該過程結(jié)束后，車輛搬運系統(tǒng)將井室向下推入井區(qū)，等待改進數(shù)據(jù)信號命令。礦井內(nèi)舉升的礦車自動脫鉤后，由車輛操作系統(tǒng)運送至輔助工業(yè)廠房協(xié)同工程施工區(qū)。智能起重設(shè)備系統(tǒng)接到訂單后，將海運集裝箱吊入倉庫。整個操作和整個過程的通信和傳輸都是根據(jù)無線路由收發(fā)設(shè)備進行的，實際操作人員可以根據(jù)可視化監(jiān)控系統(tǒng)完成監(jiān)控和管理方法。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 射頻識別技術(shù)

輔助運輸系統(tǒng)中的物流倉儲管理系統(tǒng)是基于射頻識別技術(shù)（即RFID技術(shù)）的技術(shù)性質(zhì)完成的。鑰匙由二維識別碼、閱讀軟件和電子計算機解算系統(tǒng)組成?！霸牧虾驮O(shè)備入庫時，工人根據(jù)入庫清單添加二維碼，利用閱讀軟件射頻識別技術(shù)將二維碼信息錄入，進入物流倉庫管理系統(tǒng)，同時升級倉庫物流系統(tǒng)中的信息和信息；原材料和設(shè)備進出倉庫的同時，工作人員根據(jù)進出信息檢查倉庫中相應(yīng)原材料的位置，使用讀取軟件識別原材料上的二維識別碼，成功后將信息發(fā)送至倉庫內(nèi)的智能起重設(shè)備系統(tǒng)，等待下一步下單，工作人員可以查看和管理電腦管理系統(tǒng)中倉庫的物料設(shè)備信息，有利于及時填補原材料缺口以及升級原材料信息。

3.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的信息根據(jù)Oracle數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)進行存儲，創(chuàng)建邏輯數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對信息進行分析解析，并根據(jù)api接口進行加載和查看。系統(tǒng)選擇一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完成以下功能：一是在物流倉庫管理系統(tǒng)中查看、升級和管理海運集裝箱編組信息和二維碼信息、同時可與ERP系統(tǒng)對接，擴展系統(tǒng)作用；二是存儲和查看視頻管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息，實時跟蹤和管理系統(tǒng)運行狀態(tài)；三是智能監(jiān)控中心記錄認知層設(shè)備數(shù)據(jù)信息，方便管理人員實時處理和管理井內(nèi)礦車狀態(tài)和原料運輸狀態(tài)，也可以打印成表格；四是系統(tǒng)基于C/SB/S結(jié)構(gòu)，按照NET結(jié)構(gòu)，采用雙層結(jié)構(gòu)完成。

3.3 無線傳輸技術(shù)

無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)用途體現(xiàn)在無線通信系統(tǒng)中。它由無線網(wǎng)絡(luò)信號接收器和無線天線裝置組成，作為各子系統(tǒng)之間的橋梁，完成系統(tǒng)的相互通信，搭建平臺式井筒停車場。該傳輸系統(tǒng)無論在井筒停車場的各個地方，都能完成動態(tài)無線通信，進一步提高了通信的協(xié)調(diào)能力，避免了大量的布線工作，降低了施工成本?；赥CP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)接口是標準化的開放互聯(lián)網(wǎng)，很容易將不同廠商的設(shè)備互連。這種特性特別適合處理不同廠家設(shè)備在系統(tǒng)集成中的兼容性和互操作性問題。以太網(wǎng)接口作為一種局域網(wǎng)技術(shù)，是當今應(yīng)用最廣泛的一種。適用于以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)信息傳輸速度包括10 Mbit/s、100 Mbit/s和10 Gbit/s，傳輸速度比以往任何其他計算機接口都要快。由于通信協(xié)議的統(tǒng)一，以太網(wǎng)接口可用于工控系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)和辦公系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的互連。副井井室各子系統(tǒng)安裝無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)設(shè)備，可完成系統(tǒng)間的無線通信和操作，完成系統(tǒng)中間的安全鎖。

4 系統(tǒng)的功能應(yīng)用分析

煤炭行業(yè)采用智能輔助運輸系統(tǒng)，根據(jù)輔助運輸?shù)奶崾?，將豎井停車場的原材料和設(shè)備自動運輸?shù)降V場停車場。其應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個層面：一是系統(tǒng)中的所有操作設(shè)備均由集中式電動液壓泵驅(qū)動，可以完成系統(tǒng)的無級變速，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二是一般臺車機不具備穿越鐵路道岔的功能，但在本系統(tǒng)中，臺車機可以以鐵路道岔為基礎(chǔ)。實際操作技術(shù)人員可以根據(jù)智能控制系統(tǒng)的核心，區(qū)分礦車組是否已經(jīng)基于鐵路道岔及其鐵路道岔。三是具有激光測距功能，可準確測量卡車與礦車組之間的距離，線性度為±2 mm。四是系統(tǒng)可完成礦車、卡車的自動取鉤功能，防止人力綜合性能大，取鉤難度大，取鉤過程中存在不安全缺陷，保障人員安全提高運營效率。五是系統(tǒng)由智能監(jiān)控中心控制，控制各子系統(tǒng)設(shè)備。根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)即時反映到監(jiān)控中心，各子系統(tǒng)按照無線路由向設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號，設(shè)備姿態(tài)鎖定關(guān)聯(lián)，將設(shè)備集成到一個詳細的智能綜合系統(tǒng)。

5 結(jié)語

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)平臺智能輔助運輸系統(tǒng)在煤業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用，改變了煤業(yè)工作業(yè)、全自動流水線、半機械化輔助運輸?shù)穆浜蟋F(xiàn)狀?，F(xiàn)階段，礦山的運營已經(jīng)調(diào)整并全部停止，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)平臺的智能輔助交通系統(tǒng)，現(xiàn)場輔助交通系統(tǒng)將成為礦山領(lǐng)域未來的發(fā)展前景。該系統(tǒng)的成功實施，對于礦山領(lǐng)域智能輔助交通核心理念的進一步發(fā)展具有關(guān)鍵的現(xiàn)實意義，進而為我國礦場和物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)健康發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。