李 垚

（河南中平煤電有限責任公司，河南 平頂山 467000）

0 引 言

對于礦區(qū)的工作人員而言，各項操作存在風(fēng)險，為了避免產(chǎn)生安全事故，將物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)應(yīng)用在智慧礦山建設(shè)工作中，在各項工作具有較強的智能化和科學(xué)化特征之后，使礦山資源最大程度上發(fā)揮作用。智慧礦山IoT技術(shù)種類較多，礦區(qū)井下定位技術(shù)是其中非常關(guān)鍵的一種技術(shù)，具體包括無線射頻識別技術(shù)、指示定位技術(shù)、達到時間差定位技術(shù)、時分同步碼分多址（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）系統(tǒng)定位技術(shù)。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智慧礦山建設(shè)中，形成完善的指揮生產(chǎn)體系，最大程度上保證遠程感知、監(jiān)測、控制等多項工作有序開展，進而實現(xiàn)智能化管理目標。

1 智慧礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

智慧礦山主要將地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為技術(shù)保障，充分利用現(xiàn)代企業(yè)管理與網(wǎng)絡(luò)通信、計算機、自動化控制結(jié)合方式，形成具有多層級分布特征的網(wǎng)絡(luò)體系，在保證礦山安全生產(chǎn)工作中的智能化控制、數(shù)據(jù)信息集成等多項操作高效落實之后，保證礦山生產(chǎn)效率和安全符合標準要求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其他技術(shù)進行對比具有一定的創(chuàng)新性，通過結(jié)合多種新型技術(shù)做好設(shè)備監(jiān)控和信息采集工作，保證智能化感知、識別、管理等多項工作有序開展[1]。實際上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中結(jié)合了多種高新科技，在科學(xué)合理地連接網(wǎng)絡(luò)和各種傳感器之后，實現(xiàn)計算機、物與人之間的信息同步共享與互通互聯(lián)目標。

礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用在智慧礦山建設(shè)中，主要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實際需要管理的對象進行連接，如既要廣泛收集數(shù)據(jù)信息，也要構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)體系，通過高效落實管理控制工作，提高管控效率和質(zhì)量。將礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其他多種先進技術(shù)和裝置進行結(jié)合，主要目的是將礦山自動化和安全系統(tǒng)集成到一個綜合平臺上，為后續(xù)做好礦山自動化、環(huán)境監(jiān)控工作提供保障，既能對各種類型的信息進行統(tǒng)一管理和分析，也能在智能系統(tǒng)的輔助下進行信息決策，制定具有針對性和有效性的解決方案。

2 智慧礦山井下定位技術(shù)

2.1 無線射頻識別技術(shù)

此類技術(shù)主要將識別芯片的非接觸式自動識別技術(shù)作為依據(jù)，在充分發(fā)揮應(yīng)用價值之后利用無線電信號，完成數(shù)據(jù)識別和讀寫工作，具有不需要人員與之接觸的特征。如魯棒定位法算法被廣泛應(yīng)用，為了進一步提高定位精準性，科學(xué)合理地引入置信度，后續(xù)還要充分應(yīng)用射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對井下人員監(jiān)測定位。現(xiàn)階段，我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，無線射頻識別技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，既能對工作人員的所在位置進行定位，也能做好監(jiān)測和預(yù)警工作。

除此之外，智慧礦山建設(shè)工作至關(guān)重要。為了防止產(chǎn)生安全事故，要求下井的工作人員嚴格按照標準要求佩戴遠距離作業(yè)卡，該卡每隔一段時間可以向中心發(fā)送佩戴人員的位置信息，這樣便于實時監(jiān)測井下工作人員的地理位置，對于保障工作人員的安全具有重要作用。在實際應(yīng)用無線射頻識別過程中不會產(chǎn)生較多支出，但是該項技術(shù)的應(yīng)用效果極易受到影響，如環(huán)境因素的影響比較大，極易降低定位精準可靠性。

2.2 指示定位技術(shù)

指示定位技術(shù)通過接收機對信號平均強度進行測量，之后還要對信號點、接收點兩個關(guān)鍵點之間的距離進行計算[2]。通常狀況下，指示定位技術(shù)人員將實際接收信號的強度作為依據(jù)進行定位，現(xiàn)階段該項技術(shù)被廣泛應(yīng)用在井下工作人員定位工作中。將指示定位技術(shù)與無線射頻識別技術(shù)進行對比，可知其定位結(jié)果的精準性更高，但是具體應(yīng)用過程中也存在一些弊端，如極易受到環(huán)境因素的影響，無形中就會使數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的波動。指示定位技術(shù)經(jīng)過長時間的發(fā)展，具體表現(xiàn)為依據(jù)接收信號強度指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）指紋和足跡提出的定位算法起，到現(xiàn)階段依據(jù)高斯濾波分段求解路徑損耗因子、環(huán)境產(chǎn)量因子的RSSI巷道定位算法，使定位結(jié)果變的非常準確[3]。通常狀況下，在使用指示定位過程中依據(jù)具體狀況制定相應(yīng)的使用措施，不僅要確定井下地理位置接收信號的具體強度，也要保證指示定位充分發(fā)揮作用。

2.3 到達時間差定位技術(shù)

礦山產(chǎn)業(yè)具有一定的特殊性，主要因為礦井下的環(huán)境比較復(fù)雜，所以要保障井下工作人員安全。為了全面掌握井下作業(yè)具體狀況，非常關(guān)鍵的一項工作就是做好井下定位工作。到達時間差定位技術(shù)主要內(nèi)容是指在各個接收站搜集信號點具體發(fā)出的信號，完成時間到達數(shù)據(jù)搜集工作，在匯總到定位處理中心之后，中心需要充分發(fā)揮作用精準計算信號點的具體位置。在細致分析這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上，了解到可以通過利用信號點發(fā)送到不同接收點的時間差方法，高效落實信號測距和定位工作。為了保證井下定位工作有序開展，將到達時間差定位技術(shù)應(yīng)用其中，既能對井下的突發(fā)狀況進行嚴格管控，也能使工作人員在井下操作時第一時間發(fā)出指令，對于提高井下作業(yè)的安全有效性具有重要作用。不僅如此，在危機發(fā)生之前需要結(jié)合實際狀況做好人員組織工作及時撤離，這樣能夠為井下工作人員提供安全環(huán)境，對于降低安全事故發(fā)生概率具有重要作用。

2.4 TD-SCDMA系統(tǒng)定位技術(shù)

TD-SCDMA系統(tǒng)定位技術(shù)主要將原有狀況作為依據(jù)，充分利用信號點的時間提前量TA，對信號點和基站二者之間具體的距離進行測量[4]。在深入研究這種方法之后，不難發(fā)現(xiàn)主要就是對現(xiàn)有的參數(shù)進行高效利用，在保證信號點、接收點二者之間距離計算結(jié)果具有精準可靠性的基礎(chǔ)上，按照標準步驟將數(shù)據(jù)匯總到檢測中心，后續(xù)還要選用相應(yīng)算法精準確定最終端的具體位置。將TD-SCDMA系統(tǒng)定位技術(shù)與其他類型的定位技術(shù)進行比較，就會發(fā)現(xiàn)該項技術(shù)的應(yīng)用成本比較低，并且最終獲取的定位結(jié)果更加精準可靠。

現(xiàn)階段，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平顯著提高，為現(xiàn)代傳感器更新升級提供技術(shù)保障。礦山作業(yè)過程中非常注重應(yīng)用傳感網(wǎng)絡(luò)，如將TD-SCDMA系統(tǒng)定位技術(shù)應(yīng)用在礦山工作人員定位工作中，能夠有效解決無線信號沖突方面的問題，甚至還可以在信號偵測器的輔助下獲取精準的工作人員位置信息。井下環(huán)境比較復(fù)雜，應(yīng)用TD-SCDMA系統(tǒng)定位技術(shù)對井下工作人員位置進行定位，極易受到濕度和溫度等因素的影響，產(chǎn)生無法接收信號的問題。如果沒能及時認識到這項問題的嚴重性采取針對性措施，就會發(fā)生難以精準定位井下工作人員位置的現(xiàn)象。為了防止產(chǎn)生更加嚴重的問題，需要充分利用各項資源積極構(gòu)建井下工作人員模型，優(yōu)化安全井下操作環(huán)境，保障井下工作人員人身安全。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧礦山建設(shè)中的應(yīng)用要點

3.1 構(gòu)建完善的智能物流系統(tǒng)，保證礦山生產(chǎn)工作穩(wěn)步開展

礦山生產(chǎn)期間會涉及多個環(huán)節(jié)，爆破作業(yè)是其中不能忽視的一個環(huán)節(jié)。在實際開展爆破工作期間，不可避免地會使用諸多爆炸物，而爆炸物是引發(fā)安全事故的一種關(guān)鍵性因素。基于此，如果想要防止產(chǎn)生損失和危險事故，就要將爆炸物流量管控工作放在重要位置，如高效利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，保證實際構(gòu)建的智能物流系統(tǒng)具有完善性，這樣便于利用RFID識別技術(shù)、二維碼識別技術(shù)，做好爆炸物流量感控工作。不僅如此，通過將上述兩種技術(shù)與車輛管理系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)進行全面結(jié)合，既能做好爆炸物數(shù)量統(tǒng)計工作，也能識別爆炸物接收人員，這樣在準確記錄爆炸物具體使用狀況之后，防止因為“爆炸物管理工作缺乏科學(xué)合理性”引發(fā)礦山事故。

3.2 構(gòu)建礦山生產(chǎn)實時監(jiān)控系統(tǒng)，保證智能化管理工作高效開展

井下采礦作業(yè)是礦山生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的一項工作，不僅作業(yè)風(fēng)險比較大，而且風(fēng)險隱患較多。如果實際操作中沒能及時發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患，就會引發(fā)更加難以解決的問題，甚至還會對礦山生產(chǎn)和管理效益造成影響[5]。因此，為了保證智慧礦山建設(shè)工作有序開展，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用其中，并制定完善的技術(shù)應(yīng)用方案，在高效落實實時監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建工作同時，對礦山生產(chǎn)的具體狀況進行監(jiān)控。這樣不僅可以第一時間發(fā)現(xiàn)異常，也能及時解決問題，避免產(chǎn)生嚴重的經(jīng)濟損失。

此外，為了保證實際構(gòu)建的礦山生產(chǎn)實時監(jiān)控系統(tǒng)具有有效性，就要有效結(jié)合RFID、無線局域網(wǎng)、智能數(shù)字傳感器，如在對井下設(shè)備運行狀況、井下環(huán)境、井下工作人員的具體狀況進行實時監(jiān)測期間，主要使用激光傳感器、紅外傳感器、射頻傳感器等設(shè)備，同時還要高效應(yīng)用接口技術(shù)保證智慧網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作有序開展。圖1為礦山智能化管理體系，在按照標準流程做好各項工作之后，不僅可以為后續(xù)開展智慧礦山?jīng)Q策工作提供保障，也能為礦山生產(chǎn)調(diào)度工作高效開展提供保障，這是現(xiàn)階段提高礦山智能化水平的關(guān)鍵性措施。

4 結(jié) 論

在實際開展智慧礦山建設(shè)工作時將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用其中，在滿足安全生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上做好井下工作人員定位工作，保證礦山智能化開采工作高效開展。與此同時，通過選用具有針對性的定位技術(shù)，精準獲取位置信息，使井下工作人員始終處于安全工作狀態(tài)，便于創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益和社會效益。