面向生產自動化的物聯網技術在煤炭行業的應用

高睿

摘要：介紹了自動化的物聯網技術的主要優點，指出煤礦行業在實現了機械化、自動化之后, 發展面向生產自動化的物聯網技術是建設現代化礦井的必由之路。面向生產自動化的物聯網技術在煤炭行業的應用,將使礦井人員的安全得到保證,將使煤炭行業的經濟效益得到明顯提高。針對我國煤礦生產技術落后的現狀,提出了面向生產自動化的物聯網技術在煤炭行業應用的方案和建議。

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1物聯網技術與我國煤炭生產現狀概述

隨著國家對礦山安全的重視程度不斷加強，礦山企業在各種安全監控、生產自動化系統方面的投入逐年加大，對保證礦山的安全和正常生產起到了重要作用。由于我國煤炭儲存條件復雜，煤礦自動化水平低，井下用人多，生產安全監控系統采用的技術比較落后，功能單一，使得生產成本高，安全形勢不容樂觀。

“物聯網”概念的問世，打破了煤炭生產行業生產自動化和安全保障技術發展的傳統思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和信息基礎設施分開。對煤礦安全生產而言，在“物聯網”時代，各類傳感器、電纜、電氣設備、鋼筋混凝土等將與芯片、寬帶整合為統一的基礎設施，基于物聯網可以對煤礦復雜環境下生產系統內的人員、設備和基礎設施實施有效的協同管理和控制。物聯網為建立煤礦安全生產與預警救援新體系提出了新的思路和方法。

物聯網技術支持下的煤炭生產自動化，在生產組織和流程方面將會發生明顯的變化，具有以下的特征：將礦山地理、礦山建設、礦山生產、安全管理、產品加工與運銷、礦山生態等綜合信息全面數字化，將感知技術、傳輸技術、信息處理、智能計算、現代控制技術、信息管理等與現代采礦及礦物加工技術緊密相結合，構成礦山中人與人、人與物、物與物相聯的網絡，動態詳盡地描述并控制礦山安全生產與運營的全過程。

2煤炭生產安全監控的物聯網技術及其實現

從煤礦安全監控方面看，基于物聯網技術的煤炭生產自動化是在實現綜合自動化的基礎上，實現三個方面的物聯網。即：礦工周圍環境的物聯網，實現主動式安全保障；礦山設備的物聯網，實現預知維修；礦山災害風險預測的物聯網，實現各種災害事故的預警預報。

主要包括以下自動化系統的建設：1、系統集成平臺建設：建設全礦井安全、人員、設備的感知集成平臺，實現全礦井地面遠程監控。2、礦山網絡平臺建設：包括井上、井下高速工業以太網和調度指揮控制中心工業以太網建設；利用無線傳感器網絡建立覆蓋煤礦井下,保障出現故障或災害情況下通信鏈路的通暢。3、人員安全環境物聯網平臺的建設：集成現有安全監測、人員定位系統，實現礦工對周圍環境的感知和信息傳輸。4、設備物聯網系統建設：對井上、井下各生產系統的遠程監控，對礦井進行自動化監控,感知設備工作健康狀況。所有自動化子系統將連接到統一的物聯網平臺，從而實現面向生產自動化的物聯網體系，該系統由一個功能完善的軟件控制系統進行控制。

需要指出的是，煤礦井下移動設備、人員、及礦山災害的分布式監測均需要無線網絡，這包括無線語音、無線數據、無線信息傳輸。其用途包括：設備工況監測監控、災害環境信息監測、人員定位、機車管理、通信等，形成一個完善的無線感知平臺。這樣就能夠保證在出現自然災害時，系統能夠保持正常工作，為生產救援提供最大的支撐。

3煤炭生產物聯網系統及其實現

從煤礦生產方面看，基于物聯網技術的煤炭生產自動化是在實現生產自動化的基礎上，實現三個方面的物聯網。1、煤炭采掘系統的自動化及其物聯網。2、運輸提升系統自動化及其物聯網。3、礦井提升系統的自動化及其物聯網。

目前，煤炭采掘系統自動化方面具有以下特點:(1)采煤設備向電牽引方向發展,使裝機容量越來越大。(2)以計算機為核心具有多種傳感器的工況監測與故障診斷系統，已成為先進高效綜采設備的主要特點。 (3)工作面輸送機向重型化、大運量、高壽命、高強度發展。

運輸提升系統的物聯網，主要對以下情況進行監測：膠帶機打滑、堆煤、煤位、超溫灑水、煙霧、溫度、沿線急停、跑偏、斷帶等。智能跑偏及拉線保護是對膠帶機運行當中的跑偏故障進行保護和沿線出現緊急情況時進行緊急停車。堆煤保護要求監測煤點是否堵塞，出現故障能控制膠帶機緊急停車。煙霧保護監測驅動部因機械摩擦產生的煙霧，并能控制膠帶機緊急停車。超溫灑水保護對驅動部發生火災進行停車灑水保護。打滑保護監測要求在膠帶機上安裝測速傳感器。溫度保護是通過設置在電機上的溫度傳感器連續監測電機溫度。斷帶保護通過斷帶保護傳感器監測膠帶是否斷裂。

礦井提升系統的自動化及其物聯網，可以通過建設一個調度指揮中心實現，如圖1所示。結合煤礦提升機控制系統的具體情況，在提升機房增設主控器以及相應傳感器，通過礦井工業以太網實現提升機遠程監控。針對裝卸載系統，分別增設裝載站PLC系統和卸載站PLC系統，實現對裝卸載系統的遠程監控。總體網絡在調度室監測主、副井實時數據，在工作站上進行工況的顯示

4 結語

如何利用物聯網技術解決煤礦生產自動化過程中人員安全環境的感知問題，解決礦山災害狀況的預測預報、減少或避免重大災害事故的發生，解決安全生產的智能控制，煤炭工業物聯網技術的發展潮流以及產業標準等，都是面向生產自動化的物聯網技術在煤炭行業的應用需要解決的問題。本文介紹了自動化的物聯網技術的主要優點，指出了面向生產自動化的物聯網技術在煤炭行業實現過程中的需要注意的問題。針對我國煤礦生產技術的現狀，提出了面向生產自動化的物聯網技術在煤炭生產和安全保障方面實現的基本方案，為建立煤礦安全監控與自動化生產新體系提出了新的思路和方法。

參考文獻

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