物聯網技術在煤礦安全中的應用
摘 要：本文主要介紹了物聯網技術的概念，闡述了什麼是物聯網;簡單介紹了我國煤礦安全的現狀，並與發達國家做了比較;物聯網技術已廣泛應用於煤礦安全，為解決煤礦安全問題帶來了極大的幫助，預防了02manbetx.com 的發生，保證了煤礦的安全生產;雖然煤礦物聯網技術已有很大的發展，但是仍然存在一些製約煤礦物聯網技術進一步發展的問題;本文根據仍存在的問題提出了煤礦物聯網技術下一步的發展規劃和意見建議。
關鍵詞：煤礦安全;物聯網技術;發展規劃
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
煤炭行業在我國經濟發展中占據著舉足輕重的地位。雖然煤礦安全生產已取得不小進步，但是較發達國家煤礦安全生產水平還有一定差距，尤其是特大安全02manbetx.com 還時有發生。物聯網技術的發展為解決煤礦安全問題帶來了希望。物聯網技術能夠保證煤礦安全生產，預防02manbetx.com 發生，而且在02manbetx.com 發生後能快速、準確定位，進行應急搶救。
物聯網技術還為煤礦安全監督管理引入了新的理念、新的技術和新的方法。把感應器嵌入到煤礦安全監控係統中,感知煤礦“人員、機械、環境”方麵的各種狀態信息,將現有分散、獨立、單一的網絡監管平台提升為係統、開放、多元的綜合網絡監管平台,實現人與機械、環境等物理係統的整合,物與物、人與物的互聯互動,從而保證煤礦的安全生產,實現安全監督管理中“物物互聯、智能感知、物物互動、智慧處置”的設想[2]。
2、物聯網的概念
物聯網(Internet of Things)又稱傳感網，是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位係統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。物聯網是一個比Internet更為龐大的網絡。物聯網的核心和基礎是互聯網，物聯網是在互聯網基礎上延伸和擴展的一種網絡，其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間進行信息交換和通信[3]。物聯網實現了“物-物通信”、“物-物聯動”，使連接到物聯網上的所有物品、設備能夠自由地互相通信、共享信息、互通狀態[2]。
3、物聯網技術在煤礦中的應用
目前世界各國都相繼出台了與物聯網相關的信息化政策,我國也已將物聯網列為重點培育和發展的新興產業。隨著物聯網技術快速發展,物聯網技術也可應用到煤炭行業，可以有效地對煤礦機房硐室、井下設備、人員進行監控管理，減少事故的發生，最大限度的減少人員財產的損失。中國礦業大學成立了感知煤炭研究所;中國移動山東分公司運用物聯網技術與移動通信技術，針對煤礦安全生產研發的物聯網應用項目—“E礦山綜合管理係統”[6]。
其中，“E礦山綜合管理係統”是將通過射頻定位、環境監測傳感器、重量傳感器采集到的井下瓦斯、人員、風速等參數通過各種通用的數據接口傳輸至監控中心，再將煤礦監控、通信、運輸等多個係統進行無縫鏈接，並將管理平台中大量的重要信息提取出來，通過無線網絡進行遠程數據通信，利用中國移動網絡覆蓋麵廣的特點，通過監測設備發送至手機終端，提供給煤礦相關管理人員。“E礦山綜合管理係統”已實現人員管理定位、出煤量查詢、視頻監控、報表發送、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場的情況下，可實現對企業運行情況的實時了解和掌握，對生產過程中極易發生事故的危險源及時發現和清除，大大提升了企業工作效率，實現優化生產、優化管理。
在煤礦中，有各種機房硐室、井下電氣設備，比如35kV變電所、配電室、主排水泵、扇風機等。它們在煤礦的正常運行及安全中起著至關重要的作用，必須確保其正常運行。利用物聯網技術對這些場所、電氣設備進行監控可以隨時了解它們的運行狀況，有利於減少事故的發生，確保煤礦安全生產。
1)35kV變電所運行狀況監控。在35kV變電所內裝有變壓器保護測控裝置、線路保護測控裝置、廠用變保護測控裝置、電容器保護測控裝置、火災報警裝置等，通過這些保護測控裝置實時監控設備，並將信息傳到監控中心，構成變電所監控係統。
2)主排水泵控製係統檢測與遠控。主排水設備安裝可靠的傳感器、保護裝置、電動閘閥、電磁閥等設備組成礦井主排水自動控製係統，通過智能測控器的接口和光纖適配器與井下以太網聯接，將信息傳到地麵監控中心，構成排水監控係統[4]。
3)扇風機狀態顯示及遠控。風機在運轉過程中，對電流、電壓、軸承溫度、壓風流量、風速、壓力等參數在線連續檢測與保護。在扇風機控製櫃上加裝狀態智能儀表，實時顯示每台扇風機的工作狀態;在地麵主控機上顯示電機電流、電壓、功率因數;在主控機上設置遠近轉換開關，通過主控機可實現對每台扇風機的遠方控製[4]。
在人員監控方麵，大多煤礦都安裝了井下人員定位係統，該係統能夠實現人員的登記、考勤、定位。井下人員定位係統是礦井地麵監控中心工控機在軟件數據庫的支持下，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據信息傳輸至地麵工控機，對井下員工進行實時跟蹤，使井下人員位置、動態分布在工控機上得以實時反映，從而實現井下安全狀態在井上管理的目的。
在礦井安全監控與礦山安全救護方麵，利用物聯網技術實時監測井下甲烷濃度、一氧化碳濃度、風速、負壓、溫度、煙霧濃度、饋電狀態、風門狀態、風筒狀態、局部通風機開停、工作電壓、工作電流等,實現甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控製等;當煤礦發生險情時,監控救護係統可根據事故類型和地點以最快速度選擇最佳線路,迅速調配搶險救護隊伍和設備，最大限度的減少事故造成的損失[2]。
4、物聯網技術在煤礦應用中存在的問題
雖然物聯網技術在煤礦安全方麵已取得很大的發展，但是仍不能滿足煤礦安全生產、災害預警、應急救援等的需求，需要進一步發展研究煤礦物聯網技術，解決煤礦準用產品和礦用關鍵設備的全程跟蹤監管等問題。
中國物聯網標準仍在製定中，相關技術並未發展成熟;大部分的業務仍然是數據采集應用的擴展，要想在安全生產中實現更加“智能”和“物與物對話”，還需要解決以下幾方麵的問題[3]：
1)必須生產大量性能可靠、精度較高、適合煤礦井下環境和規範的智能傳感器件。
2)建設分布式、可移動、自組網的信息采集平台，研究礦山複雜環境下無線傳感網技術、局部地區發生災害後的網絡重構技術。
3)開展適用於煤礦的安全信息獲取技術與處理技術、礦井災害預警等關鍵前沿技術的研究。
4)對人員安全環境感知技術與終端設備、生命探測技術進行研究，預防預警災害。
5)統一物聯網技術中涉及的技術標準，製定真正適合於煤炭行業安全發展的技術標準。
5、煤礦物聯網技術發展規劃及意見建議
為使物聯網技術能夠更好的應用於煤礦安全，減少事故的發生，針對還存在的一些問題，提出煤礦物聯網技術下一步發展規劃及建議意見。
第一，煤礦環境複雜，機房硐室、設備繁多，為更好保證煤礦安全生產，下一步需要做以下工作，將所有可能發生會安全事故的機房硐室、電氣設備全部納入監控檢測係統，監控中心就可以通過係統實時監控這些場所設備。
第二，煤炭行業要開展物聯網技術人才培養與技術交流活動，研究開發物聯網新技術，促進煤礦物聯網技術的發展。
第三，煤礦物聯網技術要想發展必須有統一的技術標準，要製定真正適合煤炭行業安全發展的煤礦物聯網技術標準。成立專門研究煤礦物聯網技術的組織機構，定期舉辦交流會議，彙總各礦發展煤礦物聯網技術的經驗及研究成果，供組織會員單位分享。大家集思廣益加強交流有利於促進煤礦物聯網技術的發展。
第四，物聯網又名傳感網，因此組建煤礦物聯網係統需要大量性能可靠、價格低廉、能耗較低、精度較高、適合煤礦井下環境和規範的智能傳感器件。所以下一步就是鼓勵傳感器行業研發此類傳感器件。
第五，煤礦環境複雜，井下人員、設備移動頻繁，給人員、設備的監控檢測以及係統的建立帶來很大的困難。因此要建設分布式、可移動、自組網的信息采集平台;大力研究無線傳感網技術，以便克服複雜的煤礦壞境給係統建立帶來的困難;研究局部地區發生災害後的網絡重構技術，在發生煤礦安全事故時係統能夠重構、恢複功能，為救援提供可靠幫助，最大限度的降低事故災害帶來的損失。
第六，保證檢測監控數據的可靠和安全，確保煤礦安全，要研究礦山複雜環境下的安全信息獲取技術與處理技術、礦井災害預警預報等關鍵前沿技術。拓展物聯網技術在煤礦安全上的應用，因此一方麵要研究人員安全環境感知技術與終端設備，預防預警災害事故的發生;另一方麵要研究生命探測技術，在災害發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
我國煤礦安全形勢依然嚴峻，物聯網技術的發展為煤礦安全帶來了契機。現物聯網技術已廣泛應用於煤礦安全方麵，也已初見成效，但是煤礦物聯網技術還存在很多問題。為使物聯網技術更好的服務於煤礦，我們必須大力研究並加強交流合作，共同解決還存在的問題。針對存在的問題應製定下一步發展規劃，保證煤礦物聯網技術快速持續發展。
參考文獻：
[1]解海東，李鬆林，王春雷，周亮.基於物聯網的智能礦山體係研究[J].工礦自動化，2011年3月第3期：63-66
[2]李敬兆，詹林，許家昌.煤礦多功能物聯網讀寫器的設計[J].工礦自動化，2010年9月第9期：146-148
