張濤

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用比較廣泛，其主要在物品識(shí)別、定位以及跟蹤監(jiān)控等方面被廣泛應(yīng)用。煤炭行業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域之一，其對(duì)煤礦生產(chǎn)有著積極的作用，本文就基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦井下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)展開研究，重點(diǎn)研究了礦山系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用模型以及監(jiān)測(cè)平臺(tái)等內(nèi)容，希望能夠?yàn)槊旱V井下作業(yè)的智能監(jiān)控奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);煤礦井下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái);關(guān)鍵技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TD76 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）02-0205-02

不同地區(qū)的煤礦開采情況不同，使得煤礦生產(chǎn)中存在一些安全隱患。對(duì)此，煤礦生產(chǎn)開始加大力度建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立全面的煤礦安全生產(chǎn)感知系統(tǒng)，用于感知礦區(qū)人員、周邊環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行等情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，確保煤礦開采的安全和高效。

1 物聯(lián)網(wǎng)下智能礦山系統(tǒng)架構(gòu)概述

智能礦山系統(tǒng)主要用于感知礦山，感知礦山是利用傳感器、計(jì)量器以及攝像頭等設(shè)備監(jiān)控礦區(qū)內(nèi)的人員、設(shè)備淤環(huán)境，憑借物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋監(jiān)控，建立以網(wǎng)絡(luò)、感知和應(yīng)用三個(gè)層次為一體的感知礦山系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)合了信息感知技術(shù)、信息傳輸技術(shù)以及信息處理技術(shù)等多個(gè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全面的感知礦山目的[1]。對(duì)于感知礦山物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)而言，其實(shí)現(xiàn)了井上和井下的網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，對(duì)礦山的設(shè)備、人員以及環(huán)境、工況等進(jìn)行感知，隨著感知應(yīng)用的擴(kuò)大，各種技術(shù)也逐漸規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。

2 感知礦山應(yīng)用模型

物聯(lián)網(wǎng)的目的就在于應(yīng)用，作為物聯(lián)網(wǎng)在煤炭企業(yè)的應(yīng)用表現(xiàn)，感知礦山使得物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更加具體。數(shù)字礦山、煤礦綜合自動(dòng)化等應(yīng)用，使得感知礦山的物聯(lián)網(wǎng)建立勢(shì)在必行。感知礦山應(yīng)用模型如圖1所示。

2.1 感知和控制層

該部分是由感知網(wǎng)絡(luò)與主要傳輸網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成的。其中主要網(wǎng)就是煤礦井下監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中涉及的數(shù)據(jù)、視頻和通信語音信息通道，基于此，建設(shè)煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度指揮和綜合信息集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下安全作業(yè)的統(tǒng)一指揮監(jiān)控。煤炭綜合自動(dòng)化中的主要網(wǎng)絡(luò)一般運(yùn)用的是防爆1000M的環(huán)網(wǎng)或以太網(wǎng)，受到感知和控制層主要網(wǎng)絡(luò)使用者的影響，該網(wǎng)絡(luò)形式也可以被作為主要網(wǎng)絡(luò)，但是其在運(yùn)用時(shí)需要注意遵循協(xié)議數(shù)據(jù)、語音以及視頻等信息要在主要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸，并憑借特定的診斷工具在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)進(jìn)行診斷確定，進(jìn)而重新建立網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行[2]。

而感知網(wǎng)絡(luò)則是各種無線網(wǎng)絡(luò)，其用于風(fēng)險(xiǎn)感知預(yù)警、生產(chǎn)設(shè)備感知監(jiān)控、人員安全環(huán)境感知保障等方面。煤礦生產(chǎn)中所面臨的災(zāi)害比較多，尤其是有害氣體瓦斯會(huì)引發(fā)爆炸，進(jìn)而引發(fā)一系列的災(zāi)害，造成嚴(yán)重的事故。而這些災(zāi)害無法使用固定傳感器檢測(cè)，需要御用移動(dòng)分布傳感器對(duì)各種物理量進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提前感知預(yù)警。同時(shí)，感知網(wǎng)絡(luò)還能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)中設(shè)計(jì)的巷道挖掘、煤礦開采等移動(dòng)軌跡、地點(diǎn)、工作情況的感知。

2.2 信息集成和MES層

信息集成平臺(tái)集合了高端服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、集群系統(tǒng)以及音頻、視頻服務(wù)器，并利用寬帶網(wǎng)絡(luò)中的通信技術(shù)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)，其主要用于信息收集整理，并實(shí)現(xiàn)信息共享。MES層則屬于信息管理系統(tǒng)，內(nèi)部包含多個(gè)管理員站，各個(gè)管理員都會(huì)進(jìn)行瓦斯監(jiān)控、采煤監(jiān)測(cè)、運(yùn)輸監(jiān)控、通風(fēng)排水等監(jiān)控，同時(shí)掌握系統(tǒng)中與生產(chǎn)相關(guān)的信息，為生產(chǎn)決策的發(fā)布起到參考作用[3]。MES提高了煤礦的自動(dòng)化生產(chǎn)和管理，同時(shí)也提高了生產(chǎn)中的異常事故反映能力。

2.3 決策和應(yīng)用層

該部分采用了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及通信等技術(shù)，利用企業(yè)信息門戶以及知識(shí)管理等關(guān)鍵技術(shù)集成手機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)，使煤礦安全生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、信息化以及標(biāo)準(zhǔn)化，并建立了安全生產(chǎn)的綜合監(jiān)控信息平臺(tái)，綜合集成各子系統(tǒng)，憑借腺癌技術(shù)收集各種信息，將信息集成，加工整理各種信息，以滿足管理需求。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

3.1 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開放

煤礦井下自動(dòng)化系統(tǒng)、分布式傳感器與執(zhí)行器的接入十分明確，如圖2所示，使用1000M的以太網(wǎng)，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)監(jiān)控傳感器與執(zhí)行器經(jīng)由監(jiān)控站與工業(yè)總線主要網(wǎng)絡(luò)連接起來，該網(wǎng)絡(luò)通過固定布置實(shí)現(xiàn)相對(duì)集中的監(jiān)控，對(duì)于井下的變電所、水泵房以及主媒流膠帶運(yùn)輸?shù)鹊胤綄?shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控。

3.2 井下感知平臺(tái)

井下環(huán)境復(fù)雜，涉及的設(shè)備和建設(shè)比較多，受感知對(duì)象眾多，需要構(gòu)建全面的井下感知平臺(tái)，其依托1000M主要網(wǎng)絡(luò)，將無線基站和交換機(jī)設(shè)備連入到以太網(wǎng)，但是，受到巷道惡劣環(huán)境和條件的影響，網(wǎng)絡(luò)延伸通過延長器與分支交換機(jī)相連，交換機(jī)利用光線與井下骨干網(wǎng)相連接，之后與井上骨干網(wǎng)相連接，將生產(chǎn)過程、設(shè)備檢測(cè)等信息傳輸?shù)降孛嬷笓]中心。如圖3所示。

3.3 無線覆蓋設(shè)計(jì)

井下無線覆蓋需要使用本安交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)延長器以及光纖耦合器、無線基站等設(shè)備。無線基站主要布置在井下巷道和采煤工作面地區(qū)，交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)延長器或光纖耦合器連接，將接收的信息傳輸?shù)浇粨Q機(jī)中，之后利用光纖耦合器與井下網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)信息傳輸[4]。井下網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù)用于井上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，依據(jù)應(yīng)用選用服務(wù)器，利用無線定位和無線數(shù)據(jù)控制這兩個(gè)服務(wù)器通過核心交換機(jī)與地面骨干網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)井下系統(tǒng)的管控，確保信息能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸。如圖4所示。

結(jié)束語：煤礦安全生產(chǎn)對(duì)企業(yè)而言是十分重要的，企業(yè)為了降低煤礦安全事故發(fā)生率，采取了各種措施提高煤礦安全生產(chǎn)。通過本文研究可以發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)煤礦安全監(jiān)控而言起著重要的作用，基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的井下礦山煤礦井下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)井下作業(yè)的全面監(jiān)控，保證煤礦安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋婧.基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)探究[J].電子測(cè)試，2015（11）：99-100.

[2] 靳偉峰.煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，031（004）：46-48.

[3] 宋婧.基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)探究[J].電子測(cè)試，2015（11）：99-100.

[4] 梁建輝，陳彥濤，左旭堃.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].能源技術(shù)與管理，2013（01）：149-150+171.