劉巖

【摘要】 近幾十年來，我國煤礦事業(yè)在安全生產(chǎn)方面得到了長足的進(jìn)步，然而與西方發(fā)達(dá)國家相比差距依舊比較明顯，每年都會(huì)發(fā)生重大的安全事故，產(chǎn)生不利的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)影響。隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的發(fā)展，新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸被運(yùn)用于煤礦綜合信息化的建設(shè)中，使安全事故的發(fā)生得到有效抑制。

【關(guān)鍵詞】 煤礦 信息化 物聯(lián)網(wǎng) 安全

前言

物聯(lián)網(wǎng)概念自從被提出以來受到全球各國的關(guān)注，被認(rèn)為將成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)鍵點(diǎn)。因此各個(gè)國家都相繼出臺(tái)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的信息化政策，鼓勵(lì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用。當(dāng)前隨著射頻技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)嶄露頭角，本文將分析煤礦綜合信息化建設(shè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

一、引言

以煤礦綜合信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使煤礦安全生產(chǎn)效率更高，并實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的應(yīng)急指揮處理水平，以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段，實(shí)現(xiàn)更高效的煤礦企業(yè)管理，是煤礦信息化發(fā)展的重要方向之一。以整合企業(yè)安全管理系統(tǒng)的方式，完成信息資源的共享，優(yōu)化工作流程，實(shí)現(xiàn)礦井信息的暢通度。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用相比其他技術(shù)有更強(qiáng)的移動(dòng)性，因此借助3G網(wǎng)絡(luò)就能夠?qū)崟r(shí)掌握井下與井上的進(jìn)展，該綜合系統(tǒng)的構(gòu)建不僅使企業(yè)生產(chǎn)工作開展更加高效，而且有效避免安全事故的發(fā)生，信息化水平的提升無疑使企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效應(yīng)。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦綜合信息化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

煤礦信息化的概念最初在上世紀(jì)八九十年代提出，指的是運(yùn)用信息技術(shù)對(duì)煤礦生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化，尋找實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與安全之間的最佳突破點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，煤礦企業(yè)的管理工作更加協(xié)調(diào)，借助通訊、網(wǎng)絡(luò)等使財(cái)務(wù)、采購、資產(chǎn)等一些管理工作有序進(jìn)行。通過將安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝在井下，隨時(shí)進(jìn)行應(yīng)急管理與隱患排查工作?？偠灾壳拔锫?lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦信息化建設(shè)過程中主要應(yīng)用于人員定位、礦井無線通信和設(shè)備點(diǎn)檢管理三個(gè)方面。任何進(jìn)入礦井或者限制區(qū)域的員工都必須帶有定位卡，接收天線搜集來自定位卡的信號(hào)，通過一系列處理后傳遞到服務(wù)器。由于在礦井下設(shè)置了無限基站，并以射頻調(diào)制波的形式被發(fā)射，從而構(gòu)建了手機(jī)與定位器之間的無線通信通道。為了及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，盡早發(fā)現(xiàn)異常情況，因此不少煤礦企業(yè)在重要的設(shè)備上裝有射頻識(shí)別卡，通過天線調(diào)節(jié)器將信號(hào)波傳遞至相應(yīng)的閱讀器，經(jīng)過解碼等一系列工作后反饋至后臺(tái)。

三、煤礦綜合信息化平臺(tái)的構(gòu)建

移動(dòng)終端硬件技術(shù)的快速發(fā)展使得移動(dòng)化信息成為可能，以智能手機(jī)作為終端的信息化平臺(tái)可以幫助煤礦企業(yè)在不受時(shí)間空間約束的條件下了解礦井生產(chǎn)情況，對(duì)一切生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控與指揮，從而使煤礦企業(yè)信息化程度更高，避免安全事故的發(fā)生。以某煤礦生產(chǎn)企業(yè)為例，進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)探討。

3.1 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)架構(gòu)方面，因?yàn)楸镜V原先已經(jīng)擁有服務(wù)層與數(shù)據(jù)層的設(shè)備，而且?guī)缀鯇?yīng)用程序都部署于內(nèi)網(wǎng)內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端與應(yīng)用服務(wù)層之間信息的傳遞，必須在二者之間搭建一個(gè)用于服務(wù)的橋梁，并確保信息傳遞的安全性與可行性。構(gòu)建的中間服務(wù)層能夠把應(yīng)用服務(wù)層內(nèi)的數(shù)據(jù)提取出來，并傳遞至表示層，確保移動(dòng)智能終端和應(yīng)用服務(wù)器二者的正常通信功能。業(yè)務(wù)層可由3DGIS引擎與組態(tài)引擎共同實(shí)現(xiàn)，并下設(shè)水處理系統(tǒng)、井下廣播系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)、瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)。信息層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)倉庫、信息處理、信息挖掘與信息融合。管理層主要包括設(shè)備運(yùn)行管理、統(tǒng)計(jì)管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理等。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫?，由于系統(tǒng)是服務(wù)器與客戶端共同構(gòu)成的，以無線網(wǎng)的方式連接起來，客戶可以將需要用到的數(shù)據(jù)都暫時(shí)放在服務(wù)器里，并可以使用移動(dòng)終端隨時(shí)隨地輕松地連接到中間服務(wù)器，實(shí)時(shí)地提取所需數(shù)據(jù)。企業(yè)內(nèi)部不同系統(tǒng)之間的通訊功能可借助VPDN進(jìn)行訪問，移動(dòng)終端、防火墻等之間均有VPDN隧道，使數(shù)據(jù)傳遞的安全性得到保證。

技術(shù)策略方面，綜合信息化的建設(shè)是基于B/S結(jié)構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的，可以在WEB頁面得到數(shù)據(jù)，并反映在移動(dòng)終端上。針對(duì)C/S結(jié)構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)，從通用的開發(fā)接口訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

3.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)井下人員定位功能、安全監(jiān)測(cè)功能、安全隱患評(píng)估功能與產(chǎn)銷數(shù)據(jù)功能。井下與井上人員均可以通過移動(dòng)終端了解彼此的實(shí)時(shí)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位功能；通過用戶名與密碼可以用手機(jī)直接登錄系統(tǒng)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)而可以隨時(shí)掌握各類數(shù)據(jù)，然后通過模擬量等進(jìn)行控制；在系統(tǒng)中有專門展示生產(chǎn)安全隱患信息的模塊，因此井下人員雖然無法從全局掌握生產(chǎn)安全情況，但是通過登錄系統(tǒng)查詢隱患信息，可以第一時(shí)間做出應(yīng)對(duì)措施，將損失降至最低；系統(tǒng)將定期上傳煤礦企業(yè)每日過磅數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)全年的數(shù)據(jù)匯總，分析各個(gè)月、各季度的實(shí)際產(chǎn)量與銷量，更加精確地評(píng)價(jià)銷售情況與盈利情況。

四、通訊技術(shù)的運(yùn)用分析

4.1 KT28A型無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用

KT28A型無線通信系統(tǒng)是專門針對(duì)煤礦企業(yè)生產(chǎn)使用的通訊系統(tǒng)，可以十分簡(jiǎn)單地溝通井上與井下人員，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端和行政或者調(diào)度電話的正常聯(lián)系。由于該無線通信系統(tǒng)的覆蓋率極高，且信號(hào)傳輸相當(dāng)穩(wěn)定，幾乎不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)嗬m(xù)情況，在煤礦井開采過程中應(yīng)用效果良好。

4.2 通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要功能

通訊技術(shù)在煤礦綜合信息化建設(shè)中的應(yīng)用主要可以實(shí)現(xiàn)通話業(yè)務(wù)、短信業(yè)務(wù)、報(bào)警功能與通話限制功能。其中短信業(yè)務(wù)僅支持系統(tǒng)內(nèi)各用戶之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信業(yè)務(wù)。報(bào)警功能的應(yīng)用簡(jiǎn)單快捷，僅需在移動(dòng)終端就能完成報(bào)警功能。

4.3 技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)要求單扇區(qū)最多能夠?qū)⑺氖藗€(gè)井下基站聯(lián)接起來，其工作頻段為800MHz。系統(tǒng)必須能夠抵抗電磁干擾。有時(shí)煤礦開采要求實(shí)現(xiàn)更長距離的光纖傳輸，但必須控制傳輸距離在十五公里以內(nèi)。每個(gè)基站至少應(yīng)當(dāng)達(dá)到600米以上的覆蓋范圍才能確保移動(dòng)終端正常的通信功能。

五、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

煤礦綜合信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)集合了大量子系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化水平極高的基于工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開放性良好。礦井的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)所采用的主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為1000M以太環(huán)網(wǎng)，通過單模光纖完成傳輸過程。由于各個(gè)子系統(tǒng)均集成到了工業(yè)以太網(wǎng)中，方便服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的采集過程，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)的監(jiān)測(cè)與控制過程。

分布式控制系統(tǒng)使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性得到提升，即使環(huán)網(wǎng)鏈路出現(xiàn)問題，可以在極短的時(shí)間內(nèi)向相反方向傳輸，確保傳輸穩(wěn)定性。環(huán)間耦合即使的應(yīng)用使光纖環(huán)網(wǎng)集合了井上與井下多個(gè)子系統(tǒng)。

六、小結(jié)

煤礦企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)今也迎來更加高效的管理方式，通過建設(shè)綜合信息化系統(tǒng)，生產(chǎn)安全得到極大的保障。相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，更多煤礦企業(yè)將實(shí)現(xiàn)智能化的管理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張登宏.煤礦安全檢測(cè)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究[J].煤炭技術(shù)，2011，30（12）：95-97.

[2] 譚章祿，史后波，方毅芳等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦可視化管理的應(yīng)用研究[J].煤礦機(jī)械，2012，33（8）：280-283.

[3] 孫繼平.礦井通信技術(shù)與系統(tǒng)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38（12）：1-3，88.

[4] 王可.基于CAN總線技術(shù)的礦井膠輪車分布式架構(gòu)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2015，36（4）：277-279.