物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用

　　摘 要：本文主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念，闡述了什么是物聯(lián)網(wǎng);簡單介紹了我國煤礦安全的現(xiàn)狀，并與發(fā)達(dá)國家做了比較;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于煤礦安全，為解決煤礦安全問題帶來了極大的幫助，預(yù)防了事故的發(fā)生，保證了煤礦的安全生產(chǎn);雖然煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已有很大的發(fā)展，但是仍然存在一些制約煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的問題;本文根據(jù)仍存在的問題提出了煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下一步的發(fā)展規(guī)劃和意見建議。

　　關(guān)鍵詞：煤礦安全;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);發(fā)展規(guī)劃

　　Abstract：This paper mainly introduces the concept of Internet of things (IOT) technology and explains what the concept of things is;It briefly describes the status of coal mine safety in China, and was compared with the developed countries;IOT has been widely used in mine safety technology，which brings a lot of help to solve the problems of coal mine safety,prevents accidents and ensures the safety of coal production. Although the IOT technology has a greatly development，but there are still some constraints to prevent further development of coal Things technology; According to the existing problems，this paper puts forward the next development plans and suggestions of coal IOT technology.

　　Key words： Mine safety; Internet of Things technology; Development Plan

　　1、引言

　　煤炭行業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的地位。雖然煤礦安全生產(chǎn)已取得不小進(jìn)步，但是較發(fā)達(dá)國家煤礦安全生產(chǎn)水平還有一定差距，尤其是特大安全事故還時有發(fā)生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為解決煤礦安全問題帶來了希望。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠保證煤礦安全生產(chǎn)，預(yù)防事故發(fā)生，而且在事故發(fā)生后能快速、準(zhǔn)確定位，進(jìn)行應(yīng)急搶救。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還為煤礦安全監(jiān)督管理引入了新的理念、新的技術(shù)和新的方法。把感應(yīng)器嵌入到煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中,感知煤礦“人員、機(jī)械、環(huán)境”方面的各種狀態(tài)信息,將現(xiàn)有分散、獨立、單一的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺,實現(xiàn)人與機(jī)械、環(huán)境等物理系統(tǒng)的整合,物與物、人與物的互聯(lián)互動,從而保證煤礦的安全生產(chǎn),實現(xiàn)安全監(jiān)督管理中“物物互聯(lián)、智能感知、物物互動、智慧處置”的設(shè)想[2]。

　　2、物聯(lián)網(wǎng)的概念

　　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(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)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(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)是一個比Internet更為龐大的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)，其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間進(jìn)行信息交換和通信[3]。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了“物-物通信”、“物-物聯(lián)動”，使連接到物聯(lián)網(wǎng)上的所有物品、設(shè)備能夠自由地互相通信、共享信息、互通狀態(tài)[2]。

　　3、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

　　目前世界各國都相繼出臺了與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的信息化政策,我國也已將物聯(lián)網(wǎng)列為重點培育和發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可應(yīng)用到煤炭行業(yè)，可以有效地對煤礦機(jī)房硐室、井下設(shè)備、人員進(jìn)行監(jiān)控管理，減少事故的發(fā)生，最大限度的減少人員財產(chǎn)的損失。中國礦業(yè)大學(xué)成立了感知煤炭研究所;中國移動山東分公司運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動通信技術(shù)，針對煤礦安全生產(chǎn)研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項目—“E礦山綜合管理系統(tǒng)”[6]。

　　其中，“E礦山綜合管理系統(tǒng)”是將通過射頻定位、環(huán)境監(jiān)測傳感器、重量傳感器采集到的井下瓦斯、人員、風(fēng)速等參數(shù)通過各種通用的數(shù)據(jù)接口傳輸至監(jiān)控中心，再將煤礦監(jiān)控、通信、運輸?shù)榷鄠€系統(tǒng)進(jìn)行無縫鏈接，并將管理平臺中大量的重要信息提取出來，通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，利用中國移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣的特點，通過監(jiān)測設(shè)備發(fā)送至手機(jī)終端，提供給煤礦相關(guān)管理人員。“E礦山綜合管理系統(tǒng)”已實現(xiàn)人員管理定位、出煤量查詢、視頻監(jiān)控、報表發(fā)送、人員定位、安全信息報警、信息管理等功能。煤礦管理人員不在現(xiàn)場的情況下，可實現(xiàn)對企業(yè)運行情況的實時了解和掌握，對生產(chǎn)過程中極易發(fā)生事故的危險源及時發(fā)現(xiàn)和清除，大大提升了企業(yè)工作效率，實現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)、優(yōu)化管理。

　　在煤礦中，有各種機(jī)房硐室、井下電氣設(shè)備，比如35kV變電所、配電室、主排水泵、扇風(fēng)機(jī)等。它們在煤礦的正常運行及安全中起著至關(guān)重要的作用，必須確保其正常運行。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對這些場所、電氣設(shè)備進(jìn)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，確保煤礦安全生產(chǎn)。

　　1)35kV變電所運行狀況監(jiān)控。在35kV變電所內(nèi)裝有變壓器保護(hù)測控裝置、線路保護(hù)測控裝置、廠用變保護(hù)測控裝置、電容器保護(hù)測控裝置、火災(zāi)報警裝置等，通過這些保護(hù)測控裝置實時監(jiān)控設(shè)備，并將信息傳到監(jiān)控中心，構(gòu)成變電所監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2)主排水泵控制系統(tǒng)檢測與遠(yuǎn)控。主排水設(shè)備安裝可靠的傳感器、保護(hù)裝置、電動閘閥、電磁閥等設(shè)備組成礦井主排水自動控制系統(tǒng)，通過智能測控器的接口和光纖適配器與井下以太網(wǎng)聯(lián)接，將信息傳到地面監(jiān)控中心，構(gòu)成排水監(jiān)控系統(tǒng)[4]。

　　3)扇風(fēng)機(jī)狀態(tài)顯示及遠(yuǎn)控。風(fēng)機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中，對電流、電壓、軸承溫度、壓風(fēng)流量、風(fēng)速、壓力等參數(shù)在線連續(xù)檢測與保護(hù)。在扇風(fēng)機(jī)控制柜上加裝狀態(tài)智能儀表，實時顯示每臺扇風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài);在地面主控機(jī)上顯示電機(jī)電流、電壓、功率因數(shù);在主控機(jī)上設(shè)置遠(yuǎn)近轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過主控機(jī)可實現(xiàn)對每臺扇風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)方控制[4]。

　　在人員監(jiān)控方面，大多煤礦都安裝了井下人員定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人員的登記、考勤、定位。井下人員定位系統(tǒng)是礦井地面監(jiān)控中心工控機(jī)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將讀卡器采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸至地面工控機(jī)，對井下員工進(jìn)行實時跟蹤，使井下人員位置、動態(tài)分布在工控機(jī)上得以實時反映，從而實現(xiàn)井下安全狀態(tài)在井上管理的目的。

　　在礦井安全監(jiān)控與礦山安全救護(hù)方面，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時監(jiān)測井下甲烷濃度、一氧化碳濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、煙霧濃度、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等,實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等;當(dāng)煤礦發(fā)生險情時,監(jiān)控救護(hù)系統(tǒng)可根據(jù)事故類型和地點以最快速度選擇最佳線路,迅速調(diào)配搶險救護(hù)隊伍和設(shè)備，最大限度的減少事故造成的損失[2]。

　　4、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦應(yīng)用中存在的問題

　　雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦安全方面已取得很大的發(fā)展，但是仍不能滿足煤礦安全生產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)警、應(yīng)急救援等的需求，需要進(jìn)一步發(fā)展研究煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決煤礦準(zhǔn)用產(chǎn)品和礦用關(guān)鍵設(shè)備的全程跟蹤監(jiān)管等問題。

　　中國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中，相關(guān)技術(shù)并未發(fā)展成熟;大部分的業(yè)務(wù)仍然是數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的擴(kuò)展，要想在安全生產(chǎn)中實現(xiàn)更加“智能”和“物與物對話”，還需要解決以下幾方面的問題[3]：

　　1)必須生產(chǎn)大量性能可靠、精度較高、適合煤礦井下環(huán)境和規(guī)范的智能傳感器件。

　　2)建設(shè)分布式、可移動、自組網(wǎng)的信息采集平臺，研究礦山復(fù)雜環(huán)境下無線傳感網(wǎng)技術(shù)、局部地區(qū)發(fā)生災(zāi)害后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)。

　　3)開展適用于煤礦的安全信息獲取技術(shù)與處理技術(shù)、礦井災(zāi)害預(yù)警等關(guān)鍵前沿技術(shù)的研究。

　　4)對人員安全環(huán)境感知技術(shù)與終端設(shè)備、生命探測技術(shù)進(jìn)行研究，預(yù)防預(yù)警災(zāi)害。

　　5)統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定真正適合于煤炭行業(yè)安全發(fā)展的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　5、煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃及意見建議

　　為使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠更好的應(yīng)用于煤礦安全，減少事故的發(fā)生，針對還存在的一些問題，提出煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下一步發(fā)展規(guī)劃及建議意見。

　　第一，煤礦環(huán)境復(fù)雜，機(jī)房硐室、設(shè)備繁多，為更好保證煤礦安全生產(chǎn)，下一步需要做以下工作，將所有可能發(fā)生會安全事故的機(jī)房硐室、電氣設(shè)備全部納入監(jiān)控檢測系統(tǒng)，監(jiān)控中心就可以通過系統(tǒng)實時監(jiān)控這些場所設(shè)備。

　　第二，煤炭行業(yè)要開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才培養(yǎng)與技術(shù)交流活動，研究開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，促進(jìn)煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

　　第三，煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要想發(fā)展必須有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要制定真正適合煤炭行業(yè)安全發(fā)展的煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。成立專門研究煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的組織機(jī)構(gòu)，定期舉辦交流會議，匯總各礦發(fā)展煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的經(jīng)驗及研究成果，供組織會員單位分享。大家集思廣益加強(qiáng)交流有利于促進(jìn)煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

　　第四，物聯(lián)網(wǎng)又名傳感網(wǎng)，因此組建煤礦物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要大量性能可靠、價格低廉、能耗較低、精度較高、適合煤礦井下環(huán)境和規(guī)范的智能傳感器件。所以下一步就是鼓勵傳感器行業(yè)研發(fā)此類傳感器件。

　　第五，煤礦環(huán)境復(fù)雜，井下人員、設(shè)備移動頻繁，給人員、設(shè)備的監(jiān)控檢測以及系統(tǒng)的建立帶來很大的困難。因此要建設(shè)分布式、可移動、自組網(wǎng)的信息采集平臺;大力研究無線傳感網(wǎng)技術(shù)，以便克服復(fù)雜的煤礦壞境給系統(tǒng)建立帶來的困難;研究局部地區(qū)發(fā)生災(zāi)害后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)，在發(fā)生煤礦安全事故時系統(tǒng)能夠重構(gòu)、恢復(fù)功能，為救援提供可靠幫助，最大限度的降低事故災(zāi)害帶來的損失。

　　第六，保證檢測監(jiān)控數(shù)據(jù)的可靠和安全，確保煤礦安全，要研究礦山復(fù)雜環(huán)境下的安全信息獲取技術(shù)與處理技術(shù)、礦井災(zāi)害預(yù)警預(yù)報等關(guān)鍵前沿技術(shù)。拓展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦安全上的應(yīng)用，因此一方面要研究人員安全環(huán)境感知技術(shù)與終端設(shè)備，預(yù)防預(yù)警災(zāi)害事故的發(fā)生;另一方面要研究生命探測技術(shù)，在災(zāi)害發(fā)生時能夠以最快速度確定被困人員的具體位置以最佳解救路線解救被困人員，減少人員的傷亡。

　　6、總結(jié)

　　我國煤礦安全形勢依然嚴(yán)峻，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為煤礦安全帶來了契機(jī)?，F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于煤礦安全方面，也已初見成效，但是煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還存在很多問題。為使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好的服務(wù)于煤礦，我們必須大力研究并加強(qiáng)交流合作，共同解決還存在的問題。針對存在的問題應(yīng)制定下一步發(fā)展規(guī)劃，保證煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速持續(xù)發(fā)展。

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