煤礦綜合信息化建設中物聯網技術的運用

劉巖

【摘要】 近幾十年來，我國煤礦事業在安全生產方面得到了長足的進步，然而與西方發達國家相比差距依舊比較明顯，每年都會發生重大的安全事故，產生不利的經濟與社會影響。隨著計算機、網絡與通信技術的發展，新興的物聯網技術逐漸被運用于煤礦綜合信息化的建設中，使安全事故的發生得到有效抑制。

【關鍵詞】 煤礦 信息化 物聯網 安全

前言

物聯網概念自從被提出以來受到全球各國的關注，被認為將成為一個國家經濟增長的關鍵點。因此各個國家都相繼出臺與物聯網相關的信息化政策，鼓勵物聯網技術在不同行業的發展與應用。當前隨著射頻技術、互聯網技術、無線傳感器網絡技術的發展，物聯網在各行各業嶄露頭角，本文將分析煤礦綜合信息化建設中物聯網技術的應用。

一、引言

以煤礦綜合信息化建設為基礎，借助物聯網技術使煤礦安全生產效率更高，并實現更強的應急指揮處理水平，以移動互聯網技術為手段，實現更高效的煤礦企業管理，是煤礦信息化發展的重要方向之一。以整合企業安全管理系統的方式，完成信息資源的共享，優化工作流程，實現礦井信息的暢通度。物聯網技術的應用相比其他技術有更強的移動性，因此借助3G網絡就能夠實時掌握井下與井上的進展，該綜合系統的構建不僅使企業生產工作開展更加高效，而且有效避免安全事故的發生，信息化水平的提升無疑使企業實現更高經濟效益與社會效應。

二、物聯網技術在煤礦綜合信息化中的應用現狀

煤礦信息化的概念最初在上世紀八九十年代提出，指的是運用信息技術對煤礦生產過程進行優化，尋找實現經濟效益與安全之間的最佳突破點。隨著物聯網技術的發展，煤礦企業的管理工作更加協調，借助通訊、網絡等使財務、采購、資產等一些管理工作有序進行。通過將安全監控系統安裝在井下，隨時進行應急管理與隱患排查工作。總而言之，目前物聯網技術在煤礦信息化建設過程中主要應用于人員定位、礦井無線通信和設備點檢管理三個方面。任何進入礦井或者限制區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，通過一系列處理后傳遞到服務器。由于在礦井下設置了無限基站，并以射頻調制波的形式被發射，從而構建了手機與定位器之間的無線通信通道。為了及時掌握設備運行狀態，盡早發現異常情況，因此不少煤礦企業在重要的設備上裝有射頻識別卡，通過天線調節器將信號波傳遞至相應的閱讀器，經過解碼等一系列工作后反饋至后臺。

三、煤礦綜合信息化平臺的構建

移動終端硬件技術的快速發展使得移動化信息成為可能，以智能手機作為終端的信息化平臺可以幫助煤礦企業在不受時間空間約束的條件下了解礦井生產情況，對一切生產活動進行監控與指揮，從而使煤礦企業信息化程度更高，避免安全事故的發生。以某煤礦生產企業為例，進行了相關技術探討。

3.1 技術實現

系統架構方面，因為本礦原先已經擁有服務層與數據層的設備，而且幾乎將應用程序都部署于內網內，為了實現移動終端與應用服務層之間信息的傳遞，必須在二者之間搭建一個用于服務的橋梁，并確保信息傳遞的安全性與可行性。構建的中間服務層能夠把應用服務層內的數據提取出來，并傳遞至表示層，確保移動智能終端和應用服務器二者的正常通信功能。業務層可由3DGIS引擎與組態引擎共同實現，并下設水處理系統、井下廣播系統、供電監控系統、瓦斯抽放監控系統等子系統。信息層主要實現數據倉庫、信息處理、信息挖掘與信息融合。管理層主要包括設備運行管理、統計管理、生產調度管理、生產計劃管理等。

網絡拓撲方面，由于系統是服務器與客戶端共同構成的，以無線網的方式連接起來，客戶可以將需要用到的數據都暫時放在服務器里，并可以使用移動終端隨時隨地輕松地連接到中間服務器，實時地提取所需數據。企業內部不同系統之間的通訊功能可借助VPDN進行訪問，移動終端、防火墻等之間均有VPDN隧道，使數據傳遞的安全性得到保證。

技術策略方面，綜合信息化的建設是基于B/S結構應用系統的，可以在WEB頁面得到數據，并反映在移動終端上。針對C/S結構應用系統，從通用的開發接口訪問系統數據庫。

3.2 系統功能

系統可實現井下人員定位功能、安全監測功能、安全隱患評估功能與產銷數據功能。井下與井上人員均可以通過移動終端了解彼此的實時信息，進而實現準確的定位功能；通過用戶名與密碼可以用手機直接登錄系統的安全監測系統，進而可以隨時掌握各類數據，然后通過模擬量等進行控制；在系統中有專門展示生產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安全情況，但是通過登錄系統查詢隱患信息，可以第一時間做出應對措施，將損失降至最低；系統將定期上傳煤礦企業每日過磅數據，從而實現對全年的數據匯總，分析各個月、各季度的實際產量與銷量，更加精確地評價銷售情況與盈利情況。

四、通訊技術的運用分析

4.1 KT28A型無線通信系統的應用

KT28A型無線通信系統是專門針對煤礦企業生產使用的通訊系統，可以十分簡單地溝通井上與井下人員，實現移動終端和行政或者調度電話的正常聯系。由于該無線通信系統的覆蓋率極高，且信號傳輸相當穩定，幾乎不會出現嚴重斷續情況，在煤礦井開采過程中應用效果良好。

4.2 通訊技術實現的主要功能

通訊技術在煤礦綜合信息化建設中的應用主要可以實現通話業務、短信業務、報警功能與通話限制功能。其中短信業務僅支持系統內各用戶之間的點對點短信業務。報警功能的應用簡單快捷，僅需在移動終端就能完成報警功能。

4.3 技術參數

系統要求單扇區最多能夠將四十八個井下基站聯接起來，其工作頻段為800MHz。系統必須能夠抵抗電磁干擾。有時煤礦開采要求實現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。每個基站至少應當達到600米以上的覆蓋范圍才能確保移動終端正常的通信功能。

五、網絡平臺

煤礦綜合信息化網絡平臺集合了大量子系統，從而實現自動化水平極高的基于工業以太網的網絡平臺，開放性良好。礦井的網絡平臺所采用的主干網絡結構為1000M以太環網，通過單模光纖完成傳輸過程。由于各個子系統均集成到了工業以太網中，方便服務器完成數據的采集過程，簡化了生產的監測與控制過程。

分布式控制系統使網絡系統可靠性得到提升，即使環網鏈路出現問題，可以在極短的時間內向相反方向傳輸，確保傳輸穩定性。環間耦合即使的應用使光纖環網集合了井上與井下多個子系統。

六、小結

煤礦企業在物聯網技術高速發展的當今也迎來更加高效的管理方式，通過建設綜合信息化系統，生產安全得到極大的保障。相信隨著物聯網技術的繼續發展，更多煤礦企業將實現智能化的管理。

參 考 文 獻

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