基于設備安全感知的礦山本安物聯網建設研究

趙倩　陳默　章京　王祎鵬

摘 要：煤礦安全生產是當前全社會關注的焦點問題，利用物聯網技術實現礦用設備“物物相連”的綜合智能感知，是一種全新的礦山安全生產管理模式。本文探討了基于設備安全感知的礦山本安物聯網的設計與實現方法。

關鍵詞：物聯網 RFID 礦山本質安全 智能監控 智慧礦山

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0035-04

Abstract：Mine safety production is the current focus of the whole society. Realization of mining equipment comperhensive IntelliSense by using “The Internet of Things” technology to achieve “pbjects connected with each others”is a creative modle in mine safety production management.This paper discusses the design and implementation of Mine Intrinsic Safety Web of Things which based on equipment safety Aesthesia.

Key Words：Internet of Things；RFID；Mine Intrinsic Safety；Intelligent monitoring；Intelligent mine

1 概述

1.1 背景

人們普遍認為煤炭屬于高危險行業，發生事故是必然的，但是如果從業人員在工作中處處按照標準、規程作業，把事故發生率降到最低、甚至實現零事故，那么礦山發生事故就是偶然的，而不發生事故是必然的，這就是一般意義上的“礦山本質安全”。礦山本質安全的實現不僅要靠管理，還需要依靠先進的科學技術手段，科技手段和管理手段已并列成為支撐礦山企業安全水平的兩大基礎。

隨著我國科技興安戰略的逐步深入，對礦山安全生產工作和安全信息化水平提出了新的、更高的要求，目前我國安監部門正以科技興安戰略為牽引，以大力發展物聯網技術為契機，全面推進礦山安全生產信息化建設，充分發揮物聯網技術在源頭防范、事故預防等方面的技術支撐作用，通過各種感知、信息傳輸與智能處理等先進的物聯網技術，實現礦山安全生產管理的可視化、數字化及智能化，實現從監測監控向“超前感知”方向發展，從被動式安全向主動式安全轉變。

目前基于設備安全感知開展礦山本安物聯網建設已具備了較好基礎。自1990年起我國對礦用設備就實施了安全標志管理制度，礦用產品安全標志管理已成為貫徹國家安全生產法律法規、標準規范的有力手段，強化安全生產源頭管理和過程控制的有力措施。礦山企業也具有相當的設備管理意識，大型礦山企業均制定了一系列的規章制度，這些都為基于設備安全感知的礦山本安物聯網的建設奠定了良好的基礎條件。

1.2 基于設備安全感知的礦山本安物聯網的概念

1.2.1 基于設備安全感知的礦山本安物聯網的概念

在礦山本質安全中，物指的就是設備、設施等硬件，是礦山生產力的重要組成部分，是礦山企業進行生產的物質基礎。設備、設施等硬件狀況的好壞，將直接影響礦山企業的安全生產。我國因設備原因導致的礦山安全生產事故的比例一直居高不下，這就要求國家監管部門、礦山企業需要從源頭管控上將物的不安全狀態消滅在萌芽階段。物的不安全狀態包括設計、制造和使用三個階段，消除物的不安全狀態就要從以上三個方面著手解決。

因此，基于設備安全感知的礦山本安物聯網是充分借助RFID技術、自動控制、通訊、計算機技術、信息技術和現代管理技術，把礦用設備的生產、采購、使用、維修、報廢等環節集成在一起作為一個整體進行監控與管理，利用前端多途徑設備感知和后臺大規模信息智能處理的方式，基于網絡傳輸平臺將礦用設備“物物相連”的綜合智能感知系統，是一種新的礦用設備管理模式。基于設備安全感知的礦山本安物聯網的提出，是從強調以技術為核心到強調以技術為安全生產服務為核心的一種轉變。

1.2.2 基于設備安全感知的礦山本安物聯網的特征

基于設備安全感知的礦山本安物聯網應該具備三個特征：一是全面感知，即利用RFID、傳感器等技術隨時隨地獲取礦用產品的信息；二是可靠傳遞，通過各種網絡與互聯網的融合，將礦用產品的信息實時準確地傳遞出去；三是智能處理，即利用云計算，模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對礦用產品實施智能化的管理。基于物聯網技術，可以真正地實現礦用安標設備“產、運、發、用、修、廢”全生命周期環節上的信息化和自動化，建立礦用產品使用安全隱患排查、整治、監測、預防、監控一體化的管理模式，從而達到礦用設備管理精細化、使用安全合理的目的。（見圖1）

2 礦用設備管理的基礎及現狀及管理需求

2.1 我國礦用產品執行安全標志管理制度的情況

為徹底改變我國煤礦礦用產品的安全管理狀況，我國自1990年起對煤礦用設備、材料、儀器儀表執行安全標志管理制度，為保障這一制度的實施，原能源部、原煤炭部、原國家經貿委、國家煤礦安全監察局制定了一系列的管理規定。自1990年煤礦礦用產品執行安全標志管理制度以來，安全標志已成為鑒別合格產品和使用安全產品的重要依據。煤礦礦用產品執行安全標志管理制度，為煤礦安全生產起到了十分重要的作用，自1992年以來煤礦的多起重特大惡性事故中，未發現一例是由已獲安全標志的產品造成的，安全標志管理制度在煤礦用產品生產企業和煤礦用戶中有很高的權威地位。endprint

2.2 礦用設備管理中遇到的問題

2.2.1 礦用設備未實現全生命周期管理，無法為監管監察提供全流程數據支撐

近年來全國各地、各礦山相繼建設本省、本市、本地區、本行業的物聯網示范工程，這些示范工程容易出現建設范圍較小、建設內容不統一、信息交互較少或沒有信息交互等問題，這不僅不一定能滿足生產管理的需要，同時也不利于監管部門統一監管。

礦用設備全生命周期的環節包括設備生產、設備采購、設備運輸、設備倉儲、設備使用、設備維護、設備報廢等環節。雖然目前各方資料、文獻和改建工程中都提到礦用設備全生命周期管理，但因沒有牽頭部門監管，各部門只關注自身管理的數據，沒有形成真正的礦用設備全生命周期環節數據閉環，不能有效的監管部分提供監管及決策數據。

2.2.2 礦用設備安全管理標志的真偽難辨

目前礦用設備安全管理標志，均為銅質金屬標牌，易被復制造假，礦山企業采購、檢驗部門難以有效判斷安標設備的真實性，可能導致假冒安標產品投入到礦山使用中，埋下安全隱患。

2.2.3 礦用設備生產環節，設備質量監管信息非閉環管理

目前在礦用設備生產環節中設備質量監管，信息獲取非閉環管理，有些取得安全標志的生產單位，擅自降低產品生產標準、降低生產條件或修改產品設計，不按安全標志管理規定從事煤礦礦用設備的生產，監察部門無法及時在生產環節獲取這類不合格產品信息，使得不合格礦用設備流入市場，造成不安全隱患，極易導致事故發生。

2.2.4 對礦山企業使用非標設備缺乏技術手段監管

個別礦山企業對某些安標設備識別度不夠，或使用國家明令淘汰和禁用的礦用設備，不重視安標產品與普通產品差異，采購無安全標志的產品，導致使用不合格產品引發重大事故。而監管部門沒有技術手段及時有效獲取礦山企業采購、生產數據，難以發現個別礦山企業使用非標設備進行生產。

2.2.5 礦山企業安標設備老舊，未按要求定期檢測、校驗

目前我國部分礦山企業所使用的安標設備是在20世紀八九十年代投入使用的。雖然已經有部分國有大中型煤礦對這些設備進行了升級改造，安裝了新一代數字化的礦用設備，但大多數煤礦還在使用老式的設備和機器，如果不定期、按時進行設備的檢查和維護就容易造成安全事故。

2.2.6 無法全面掌握礦用設備維護信息和狀態信息，難以做到有效監督

隨著煤礦開采機械化程度的提高，設備種類、型號增多，規格加大，對設備使用情況日常維護和修理提出了更高的要求，目前設備使用情況主要存在以下問題。

（1）設備狀況信息獲取不及時：礦山企業對老舊設備狀態信息隱報、瞞報，監管部門不能及時獲取上述信息不及時，不能及時處理，是發生事故隱患。

（2）設備檢修不到位：設備陳舊再加上煤礦職工整體素質不高，沒有按規定時間進行檢查、檢修，日常維護保養，所以對設備的檢查維修只能是哪壞修哪。

2.2.7 缺少礦山設備故障預知手段

因為缺少有效的預知手段，又由于煤礦井下環境復雜，造成設備的故障率都比較高，而設備一旦發生故障，再去維修或者是定期去維修，都會造成巨大的經濟損失和人員傷亡。目前礦山所采用的機械設備管理的好壞、安全設施配備是否齊全、設備維護及設備運行情況好壞等都沒有較先進技術手段進行提前預知，不能在事故沒發生時就發現并處理。

2.3 礦用設備安全管理的需求

2.3.1 源頭管理，隱患排查

通過基于設備安全感知的礦山本安物聯網的建設，加強對礦用產品安全許可標志的有效防偽和深度管理，防止可能給煤礦安全帶來隱患的產品進入煤礦生產過程，從礦用設備的源頭上防止煤礦災害的發生。

依托礦用設備安全標志，利用先進傳感設備、網絡傳輸技術獲取設備生產信息和運行狀態信息，以人工隱患排查為主，系統自動排查為輔的方式，為礦山企業和政府部門提供綜合檢查、專業檢查、季節性檢查、節假日檢查、日常檢查等多種隱患排查手段。對排查出來的事故隱患，根據隱患等級、類別登記、建檔，詳實分析，并采取有針對性的措施及時處置，保障煤礦工人的生命安全與健康，促進煤礦安全生產。

2.3.2 有效跟蹤，掌握流向

礦用設備從生產、采購、運輸、使用、維修、報廢所經歷的全部過程都應納入監管流程，對設備由生產開始直到設備報廢的整個過程開展管理，形成礦用設備的全生命周期有效跟蹤和管理。從設備生產環節開始采集生產基礎信息，約束生產企業嚴格按照標準生產，避免企業降低生產條件或修改產品設計，不按安全標志管理規定從事煤礦礦用產品的生產。通過安全標志RFID標簽控制安標設備生產總量，確保每臺設備全生命周期都在安監局監管范圍內。

2.3.3 超前感知，防患未然

由于礦山環境復雜，造成設備的故障率比較高，而設備一旦發生故障再去維修會造成較大的經濟損失，同時還可能造成人員傷亡使礦山蒙受巨大損失。為切實加強礦山企業的設備事故管理，必須通過對設備狀態的監測和診斷，及早了解設備故障癥兆，實行預防維修，做到防患于未然，最大限度地減少設備事故，提高設備的運轉周期和可靠性，以期實現設備全生命周期最經濟、最高效的目標。在提高安全程度的基礎上做到“預測、預知、預警、預報、預防”，實現設備的超前感知。

2.3.4 科學查處，完善標準

基于設備安全感知的礦山本安物聯網的建立，加強技術裝備、人力升級，實現事故排查、發現、處理、查處的科學化、自動化、及時化。確保在事故發生后使用科學手段快速發現事故原因，并快速響應處理。對事故相關信息（發生原因、發生地點、發生時間、處理方式、事故印象等）進行有效整合、處理記錄到數據庫中。系統根據大量的事故數據，對事故進行分類處理。針對不同類型的事故總結相應教訓、處理方式。對于因管理漏洞的產生的事故，管理部門可通過系統提供的數據、信息等資料完善現有法律、法規及標準，為預防事故、事故處理提供法律依據。endprint

3 國內外現狀

3.1 徐州“感知礦山”物聯網示范工程

2011年9月，徐州夾河礦成功建設我國首個“感知礦山”物聯網示范工程，工程的主要建設內容包括礦井信息化改造和礦山物聯網建設，利用無線傳感器網絡建立覆蓋煤礦井下，并與千兆工業英特網相結合的無線自組網系統，通過設備工況監測監控、災害環境信息監測、人員定位、機車管理、語音通信、工業電視等，形成完善的無線感知平臺。

3.2 南非采礦業利用RFID技術管理礦用設備

作為南非最大的電子公司之一Allied Electronics公司的分公司，Willard Batteries公司，通過為礦燈配備RFID標簽，可以對礦燈的使用以及維護情況進行跟蹤。該技術也能夠跟蹤使用者以及他們的進出礦井情況（見圖2）。

3.3 澳大利亞利用RFID提高采礦業安全水平

“NL科技”（NL Technologies）是加拿大一家專業礦業地下照明與數字通信設計制造商，它準備利用433 MHz主動式RFID標簽追蹤和管理地下作業的礦工和車輛。NL科技采用的主動式RFID標簽利用礦工戴著的用于礦帽頂燈供電的電池供電，每個標簽的唯一識別碼在NT科技開發的“北部數字照明軟件套裝”（Northern Light Digital Software Suite）中與各自的礦帽燈關聯。這種標簽也可以安裝在礦井內的運輸車輛上，用以監控車輛的位置。

3.4 ACT申請美國產品煤安認證欲在采礦業大展拳腳

Active Control Technology Inc；ACT）正向美國煤礦安全和健康工作組（MSHA）申請ActiveMine產品的煤安認證。ActiveMine是一套完全無線化（Wi-Fi）網絡的煤礦雙向通訊和定位系統。ACT已正式向MSHA申請他們有源RFID Wi-Fi標簽的煤安認證。RFID Wi-Fi標簽是ActiveMine系統組成部分，ActiveMine系統用于精確、實進追蹤人員或資產。

4 系統設計

4.1 系統總體設計

總體架構的設計思想遵循平臺化、組件化設計理念，通過在底層軟硬件環境上搭建構件化軟件平臺，系統平臺向應用系統提供基礎服務和通用的應用服務，可實現安監部門的信息系統橫向聯動，系統管理與業務應用的無縫集成，提高基礎設施的標準化，消除信息溝通的空間障礙，以統一的門戶平臺為用戶提供服務，實現安全生產信息化服務的集中式協調調度和分布式管理運作的目的（見圖3）。

4.2 業務信息流設計（見圖4）

安標設備生產企業向安標中心申請安標授權，安標中心向生產企業提供授權及電子芯片。生產企業完成授權標簽制作和RFID信息關聯，并把管理信息傳輸至數據中心。同時安裝安標標簽的設備生產、采購、運輸、倉儲、發放、報廢全生命周期管理信息傳輸數據中心并與安標標簽上的RFID進行信息關聯，關聯完成信息傳輸至巡檢系統作為手動巡檢及智能巡檢的基礎數據。巡檢后數據傳輸至數據中心，以備信息統計、查詢，決策支持。數據中心通過將采集的數據進行上傳同步，完成一次采集多部門共享。

4.3 系統部署設計（見圖5）

4.4 安標設備傳感網設計

傳感器是各種信息系統獲取信息的重要途徑。通過RFID，感知查詢設備的基本信息；如設備的使用壽命、使用環境指標等）；通過一系列專業感知設備；如溫度傳感器等）監測設備的運行環境；通過攝像頭、相機等視圖工具實時查看設備的運行狀況。通過全方位建立感知系統，為監管人員做出合理決策提供依據。

由礦區內網、互聯網、安監專網、安監局內網組成安標設備監管數據傳輸網絡，實現安標設備在生產、運輸、使用、存儲、報廢的全生命周期中產生的設備基礎信息、設備采購信息、物流倉儲信息、運行狀態信息、運行環境信息、設備報廢信息的共享和傳遞。為礦區安全保障系統和安標設備監管系統等提供網絡支撐。當發生礦難或因其它原因導致災區網絡無法聯通時，通過衛星通訊等技術進行信息傳輸，保障安監工作及應急救援工作的順利進行（見圖6）。

4.5 應用支撐服務平臺設計

安標設備物聯網應用支撐服務平臺主要包括安標設備信息基礎庫和基礎運行支撐平臺。應用支撐服務平臺主要基于以下幾點建立：

（1）安全保障體系和標準規范體系的建立；

（2）數字化和物聯網等最新技術，“云存儲+云計算”模式；

（3）與已建應用系統的業務協同。

4.6 應用方案設計

基于設備安全感知的礦山本安物聯網利用礦用設備安全標志管理制度，以礦用設備安全標志為技術紐帶，對獲得安全標志的礦用產品加上RFID電子標簽，并將安全標志信息與產品進行關聯，從而形成礦用產品的唯一電子標識。通過此電子標識打通安標設備生產、采購、倉儲、使用、維修、報廢的全生命周期管理，通過RFID、視頻、多媒體傳感等物聯網技術實現對重要礦用安標設備的有效巡檢和智能監測，實現對設備運行狀態、維修和保養的掌控。利用數據挖掘、三維GIS等信息技術實現多種模式的安標設備狀態展示及數據分析，實現礦用產品使用事故的隱患排查、整治、監測、預警的綜合性管理，為監管部門、中介機構、礦山企業等用戶提供有效服務。

5 結論

物聯網技術是當前我國大力推廣的智能監控技術，其應用范圍越來越廣泛，該項技術在礦用設備安全管理中的廣泛應用將能夠有效地解決我國煤礦安全生產中的問題，實現對礦用設備安全從監測監控向“超前感知”的轉變，實現礦山安全生產從被動式安全向主動式安全的轉變，全面提高我國煤礦安全生產的信息化管理水平。

參考文獻

[1] 基于物聯網的智慧礦山安全生產模型研究[J].信息工程，2012（10）.

[2] 基于物聯網技術的煤礦智能安全管理系統研究[J].價值工程，2012（5）.endprint

3 國內外現狀

3.1 徐州“感知礦山”物聯網示范工程

2011年9月，徐州夾河礦成功建設我國首個“感知礦山”物聯網示范工程，工程的主要建設內容包括礦井信息化改造和礦山物聯網建設，利用無線傳感器網絡建立覆蓋煤礦井下，并與千兆工業英特網相結合的無線自組網系統，通過設備工況監測監控、災害環境信息監測、人員定位、機車管理、語音通信、工業電視等，形成完善的無線感知平臺。

3.2 南非采礦業利用RFID技術管理礦用設備

作為南非最大的電子公司之一Allied Electronics公司的分公司，Willard Batteries公司，通過為礦燈配備RFID標簽，可以對礦燈的使用以及維護情況進行跟蹤。該技術也能夠跟蹤使用者以及他們的進出礦井情況（見圖2）。

3.3 澳大利亞利用RFID提高采礦業安全水平

“NL科技”（NL Technologies）是加拿大一家專業礦業地下照明與數字通信設計制造商，它準備利用433 MHz主動式RFID標簽追蹤和管理地下作業的礦工和車輛。NL科技采用的主動式RFID標簽利用礦工戴著的用于礦帽頂燈供電的電池供電，每個標簽的唯一識別碼在NT科技開發的“北部數字照明軟件套裝”（Northern Light Digital Software Suite）中與各自的礦帽燈關聯。這種標簽也可以安裝在礦井內的運輸車輛上，用以監控車輛的位置。

3.4 ACT申請美國產品煤安認證欲在采礦業大展拳腳

Active Control Technology Inc；ACT）正向美國煤礦安全和健康工作組（MSHA）申請ActiveMine產品的煤安認證。ActiveMine是一套完全無線化（Wi-Fi）網絡的煤礦雙向通訊和定位系統。ACT已正式向MSHA申請他們有源RFID Wi-Fi標簽的煤安認證。RFID Wi-Fi標簽是ActiveMine系統組成部分，ActiveMine系統用于精確、實進追蹤人員或資產。

4 系統設計

4.1 系統總體設計

總體架構的設計思想遵循平臺化、組件化設計理念，通過在底層軟硬件環境上搭建構件化軟件平臺，系統平臺向應用系統提供基礎服務和通用的應用服務，可實現安監部門的信息系統橫向聯動，系統管理與業務應用的無縫集成，提高基礎設施的標準化，消除信息溝通的空間障礙，以統一的門戶平臺為用戶提供服務，實現安全生產信息化服務的集中式協調調度和分布式管理運作的目的（見圖3）。

4.2 業務信息流設計（見圖4）

安標設備生產企業向安標中心申請安標授權，安標中心向生產企業提供授權及電子芯片。生產企業完成授權標簽制作和RFID信息關聯，并把管理信息傳輸至數據中心。同時安裝安標標簽的設備生產、采購、運輸、倉儲、發放、報廢全生命周期管理信息傳輸數據中心并與安標標簽上的RFID進行信息關聯，關聯完成信息傳輸至巡檢系統作為手動巡檢及智能巡檢的基礎數據。巡檢后數據傳輸至數據中心，以備信息統計、查詢，決策支持。數據中心通過將采集的數據進行上傳同步，完成一次采集多部門共享。

4.3 系統部署設計（見圖5）

4.4 安標設備傳感網設計

傳感器是各種信息系統獲取信息的重要途徑。通過RFID，感知查詢設備的基本信息；如設備的使用壽命、使用環境指標等）；通過一系列專業感知設備；如溫度傳感器等）監測設備的運行環境；通過攝像頭、相機等視圖工具實時查看設備的運行狀況。通過全方位建立感知系統，為監管人員做出合理決策提供依據。

由礦區內網、互聯網、安監專網、安監局內網組成安標設備監管數據傳輸網絡，實現安標設備在生產、運輸、使用、存儲、報廢的全生命周期中產生的設備基礎信息、設備采購信息、物流倉儲信息、運行狀態信息、運行環境信息、設備報廢信息的共享和傳遞。為礦區安全保障系統和安標設備監管系統等提供網絡支撐。當發生礦難或因其它原因導致災區網絡無法聯通時，通過衛星通訊等技術進行信息傳輸，保障安監工作及應急救援工作的順利進行（見圖6）。

4.5 應用支撐服務平臺設計

安標設備物聯網應用支撐服務平臺主要包括安標設備信息基礎庫和基礎運行支撐平臺。應用支撐服務平臺主要基于以下幾點建立：

（1）安全保障體系和標準規范體系的建立；

（2）數字化和物聯網等最新技術，“云存儲+云計算”模式；

（3）與已建應用系統的業務協同。

4.6 應用方案設計

基于設備安全感知的礦山本安物聯網利用礦用設備安全標志管理制度，以礦用設備安全標志為技術紐帶，對獲得安全標志的礦用產品加上RFID電子標簽，并將安全標志信息與產品進行關聯，從而形成礦用產品的唯一電子標識。通過此電子標識打通安標設備生產、采購、倉儲、使用、維修、報廢的全生命周期管理，通過RFID、視頻、多媒體傳感等物聯網技術實現對重要礦用安標設備的有效巡檢和智能監測，實現對設備運行狀態、維修和保養的掌控。利用數據挖掘、三維GIS等信息技術實現多種模式的安標設備狀態展示及數據分析，實現礦用產品使用事故的隱患排查、整治、監測、預警的綜合性管理，為監管部門、中介機構、礦山企業等用戶提供有效服務。

5 結論

物聯網技術是當前我國大力推廣的智能監控技術，其應用范圍越來越廣泛，該項技術在礦用設備安全管理中的廣泛應用將能夠有效地解決我國煤礦安全生產中的問題，實現對礦用設備安全從監測監控向“超前感知”的轉變，實現礦山安全生產從被動式安全向主動式安全的轉變，全面提高我國煤礦安全生產的信息化管理水平。

參考文獻

[1] 基于物聯網的智慧礦山安全生產模型研究[J].信息工程，2012（10）.

[2] 基于物聯網技術的煤礦智能安全管理系統研究[J].價值工程，2012（5）.endprint

3 國內外現狀

3.1 徐州“感知礦山”物聯網示范工程

2011年9月，徐州夾河礦成功建設我國首個“感知礦山”物聯網示范工程，工程的主要建設內容包括礦井信息化改造和礦山物聯網建設，利用無線傳感器網絡建立覆蓋煤礦井下，并與千兆工業英特網相結合的無線自組網系統，通過設備工況監測監控、災害環境信息監測、人員定位、機車管理、語音通信、工業電視等，形成完善的無線感知平臺。

3.2 南非采礦業利用RFID技術管理礦用設備

作為南非最大的電子公司之一Allied Electronics公司的分公司，Willard Batteries公司，通過為礦燈配備RFID標簽，可以對礦燈的使用以及維護情況進行跟蹤。該技術也能夠跟蹤使用者以及他們的進出礦井情況（見圖2）。

3.3 澳大利亞利用RFID提高采礦業安全水平

“NL科技”（NL Technologies）是加拿大一家專業礦業地下照明與數字通信設計制造商，它準備利用433 MHz主動式RFID標簽追蹤和管理地下作業的礦工和車輛。NL科技采用的主動式RFID標簽利用礦工戴著的用于礦帽頂燈供電的電池供電，每個標簽的唯一識別碼在NT科技開發的“北部數字照明軟件套裝”（Northern Light Digital Software Suite）中與各自的礦帽燈關聯。這種標簽也可以安裝在礦井內的運輸車輛上，用以監控車輛的位置。

3.4 ACT申請美國產品煤安認證欲在采礦業大展拳腳

Active Control Technology Inc；ACT）正向美國煤礦安全和健康工作組（MSHA）申請ActiveMine產品的煤安認證。ActiveMine是一套完全無線化（Wi-Fi）網絡的煤礦雙向通訊和定位系統。ACT已正式向MSHA申請他們有源RFID Wi-Fi標簽的煤安認證。RFID Wi-Fi標簽是ActiveMine系統組成部分，ActiveMine系統用于精確、實進追蹤人員或資產。

4 系統設計

4.1 系統總體設計

總體架構的設計思想遵循平臺化、組件化設計理念，通過在底層軟硬件環境上搭建構件化軟件平臺，系統平臺向應用系統提供基礎服務和通用的應用服務，可實現安監部門的信息系統橫向聯動，系統管理與業務應用的無縫集成，提高基礎設施的標準化，消除信息溝通的空間障礙，以統一的門戶平臺為用戶提供服務，實現安全生產信息化服務的集中式協調調度和分布式管理運作的目的（見圖3）。

4.2 業務信息流設計（見圖4）

安標設備生產企業向安標中心申請安標授權，安標中心向生產企業提供授權及電子芯片。生產企業完成授權標簽制作和RFID信息關聯，并把管理信息傳輸至數據中心。同時安裝安標標簽的設備生產、采購、運輸、倉儲、發放、報廢全生命周期管理信息傳輸數據中心并與安標標簽上的RFID進行信息關聯，關聯完成信息傳輸至巡檢系統作為手動巡檢及智能巡檢的基礎數據。巡檢后數據傳輸至數據中心，以備信息統計、查詢，決策支持。數據中心通過將采集的數據進行上傳同步，完成一次采集多部門共享。

4.3 系統部署設計（見圖5）

4.4 安標設備傳感網設計

傳感器是各種信息系統獲取信息的重要途徑。通過RFID，感知查詢設備的基本信息；如設備的使用壽命、使用環境指標等）；通過一系列專業感知設備；如溫度傳感器等）監測設備的運行環境；通過攝像頭、相機等視圖工具實時查看設備的運行狀況。通過全方位建立感知系統，為監管人員做出合理決策提供依據。

由礦區內網、互聯網、安監專網、安監局內網組成安標設備監管數據傳輸網絡，實現安標設備在生產、運輸、使用、存儲、報廢的全生命周期中產生的設備基礎信息、設備采購信息、物流倉儲信息、運行狀態信息、運行環境信息、設備報廢信息的共享和傳遞。為礦區安全保障系統和安標設備監管系統等提供網絡支撐。當發生礦難或因其它原因導致災區網絡無法聯通時，通過衛星通訊等技術進行信息傳輸，保障安監工作及應急救援工作的順利進行（見圖6）。

4.5 應用支撐服務平臺設計

安標設備物聯網應用支撐服務平臺主要包括安標設備信息基礎庫和基礎運行支撐平臺。應用支撐服務平臺主要基于以下幾點建立：

（1）安全保障體系和標準規范體系的建立；

（2）數字化和物聯網等最新技術，“云存儲+云計算”模式；

（3）與已建應用系統的業務協同。

4.6 應用方案設計

基于設備安全感知的礦山本安物聯網利用礦用設備安全標志管理制度，以礦用設備安全標志為技術紐帶，對獲得安全標志的礦用產品加上RFID電子標簽，并將安全標志信息與產品進行關聯，從而形成礦用產品的唯一電子標識。通過此電子標識打通安標設備生產、采購、倉儲、使用、維修、報廢的全生命周期管理，通過RFID、視頻、多媒體傳感等物聯網技術實現對重要礦用安標設備的有效巡檢和智能監測，實現對設備運行狀態、維修和保養的掌控。利用數據挖掘、三維GIS等信息技術實現多種模式的安標設備狀態展示及數據分析，實現礦用產品使用事故的隱患排查、整治、監測、預警的綜合性管理，為監管部門、中介機構、礦山企業等用戶提供有效服務。

5 結論

物聯網技術是當前我國大力推廣的智能監控技術，其應用范圍越來越廣泛，該項技術在礦用設備安全管理中的廣泛應用將能夠有效地解決我國煤礦安全生產中的問題，實現對礦用設備安全從監測監控向“超前感知”的轉變，實現礦山安全生產從被動式安全向主動式安全的轉變，全面提高我國煤礦安全生產的信息化管理水平。

參考文獻

[1] 基于物聯網的智慧礦山安全生產模型研究[J].信息工程，2012（10）.

[2] 基于物聯網技術的煤礦智能安全管理系統研究[J].價值工程，2012（5）.endprint