關于物聯(lián)網(wǎng)技術在臨海礦山施工管理過程中的應用

毛宇

摘 要：本文首先概述了物聯(lián)網(wǎng)技術，結(jié)合溫州市甌飛工程專供料場施工1標項目的特性，闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術應用在礦山工程施工管理過程中的必要性，對物聯(lián)網(wǎng)技術在礦山施工管理過程中的作用進行了探討分析。最后對物聯(lián)網(wǎng)技術在類似工程施工管理過程中的應用前景進行了簡要說明。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術；臨海；礦山工程；施工管理；作用

1 物聯(lián)網(wǎng)技術的概述

物聯(lián)網(wǎng)技術是新一代的信息技術，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展，其用戶端延伸和擴展到了物與物之間的信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。截至2010年，發(fā)改委、工信部等部委正在會同有關部門，在新一代信息技術方面開展研究，以形成支持新一代信息技術的一些新政策措施，從而推動我國經(jīng)濟的發(fā)展。本論文依托溫州市甌飛工程專供料場施工1標項目，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術在礦山施工管理過程中的作用。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術在數(shù)字礦山中應用的必要性

露天礦山開采施工具有環(huán)境惡劣、安全隱患多、通信聯(lián)絡困難等特點，這對數(shù)字化礦山的建設提出了較高的要求。數(shù)字化礦山的建設不僅能夠保證礦山開采施工安全，也能夠提高礦山生產(chǎn)效率，同時提高了管理效率與管理水平。

溫州市甌飛工程專供料場施工1標項目的環(huán)境以及安全隱患分析。在當?shù)睾^(qū)屬正規(guī)半日潮地區(qū)，一晝夜分兩高潮和兩低潮，裝船趕潮施工（漲潮時滿船離碼頭，空船進入碼頭），施工時間隨潮汐變化。礦山開采范圍1.04平方公里，開采作業(yè)面多，開采平臺至山崗背碼頭運輸?shù)缆芬呀?jīng)形成環(huán)路，坡陡運距長，需橫穿鄉(xiāng)村道路。料場山崗背現(xiàn)有碼頭數(shù)量30個且兩兩相連，地磅稱重系統(tǒng)4套。下游收料標段數(shù)量多達9個，運料平板船59條。種種因素導致礦山開采現(xiàn)場施工管理及計量工作繁重、難度較大，無法對各施工平臺進行24小時監(jiān)管，投入的施工管理人員數(shù)量及成本相應增加。因此，在溫州市甌飛工程專供料場施工1標項目提高物聯(lián)網(wǎng)應用水平，是實現(xiàn)生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化、信息化的迫切需求。2012年11月，溫州市甌飛料場引入了以物聯(lián)網(wǎng)技術為支撐的綜合管理系統(tǒng)項目，經(jīng)過近兩年的項目實施，于2014年10月完成了料場礦場工程數(shù)字化綜合管理系統(tǒng)的建設。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術在數(shù)字礦山中的具體應用分析

結(jié)合溫州市甌飛工程專供料場施工1標項目，礦場工程數(shù)字化綜合管理系統(tǒng)綜合采用了工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)技術、工業(yè)光纖通訊技術、zigbee無線識別技術、微功率通信技術、WIFI無線網(wǎng)絡技術、IP視頻監(jiān)控技術、GIS技術、GPS定位技術及網(wǎng)絡編程技術。實現(xiàn)了對礦山開采施工、車輛運輸以及船舶運輸?shù)?4小時監(jiān)控，同時對過磅車輛能夠進行自動計量，并生成各類報表。為給內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的多用戶網(wǎng)絡并發(fā)訪問提供服務，系統(tǒng)配置了一臺流媒體服務器。

3.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)。礦山開采受條件限制，一般在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中無法及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取有效的措施，因而導致生產(chǎn)指揮滯后資源利用率下降、嚴重時甚至引發(fā)重大事故的問題。建立實時監(jiān)控系統(tǒng)，采用IP視頻監(jiān)控技術、WIFI（一種局域網(wǎng)內(nèi)的無線傳輸協(xié)議）等技術，構建礦山智能感知網(wǎng)絡體系。利用射頻、紅外、激光等傳感器，實時感知人員、設備、環(huán)境狀況，以及爆破、出礦和運輸三個關鍵工序中的生產(chǎn)狀態(tài)。通過多信息源數(shù)據(jù)融合共享，實現(xiàn)礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)，解決采礦安全生產(chǎn)過程的可視化，生產(chǎn)作業(yè)計劃的最優(yōu)化和調(diào)度指揮決策的智能化問題。

結(jié)合溫州市甌飛工程專供料場施工1標項目，物聯(lián)網(wǎng)技術采用當今世界最先進的工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)技術，通過工業(yè)光纖通訊技術、WIFI無線網(wǎng)絡技術、IP視頻監(jiān)控技術與網(wǎng)絡編程技術的融合，實現(xiàn)施工現(xiàn)場24小時監(jiān)控的功能。施工現(xiàn)場情況可全部在監(jiān)控中心大屏進行實時顯示及保存，并可控制前端設備進行全方位監(jiān)控。在日常辦公電腦上安裝客戶端軟件，接入監(jiān)控網(wǎng)并輸入賬戶，就可以對系統(tǒng)中的所有實時監(jiān)控畫面及保存的錄像進行瀏覽。視頻監(jiān)控區(qū)域分為碼頭區(qū)域和礦山區(qū)域。視頻監(jiān)控點主要設置在路口、轉(zhuǎn)彎處、碼頭以及全局查看方位，基本能夠滿足礦山施工過程的全方位實時監(jiān)控。

考慮到施工環(huán)境問題，為避免礦山爆破作業(yè)產(chǎn)生的震動以及車輛運輸對系統(tǒng)造成的不利影響并保證能夠?qū)Ρ谱鳂I(yè)及裝車作業(yè)進行實時監(jiān)控，礦山區(qū)域的視頻監(jiān)控信息采用無線傳輸，為保障無線傳輸信號的穩(wěn)定以及移動監(jiān)控點的使用方便，無線傳輸采用全向天線，并設置兩個可移動的監(jiān)控點對礦山爆破施工區(qū)域進行監(jiān)控。礦山區(qū)域的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡在山崗背碼頭處與碼頭的視頻監(jiān)控系統(tǒng)合并，監(jiān)控信息一并傳輸至系統(tǒng)流媒體服務器進行保存、轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2海上船舶監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。通過GPS定位技術與網(wǎng)絡編程技術的融合，實現(xiàn)了船舶24小時監(jiān)控、語音通訊及偏航報警等功能。系統(tǒng)基于GIS平臺，對地圖進行二次開發(fā)，設置了電子圍欄，船舶駛出電子圍欄或者未到達卸料地點而停留亦或者船舶監(jiān)控終端設備無信號，系統(tǒng)將會產(chǎn)生報警信息，提示管理人員核實船舶的相關信息。船舶監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的運行，首先要在運輸船舶上安裝GPS定位監(jiān)控調(diào)度終端，GPS定位監(jiān)控調(diào)度終端安裝前需以將要安裝的船舶參數(shù)以及設備自身配置的電信CDMA卡的信息為依據(jù)進行參數(shù)配置。終端安裝完成后，還需在系統(tǒng)中添加此設備作為該船舶的身份證明，配置、調(diào)試、添加完成的設備需24小時供電。終端經(jīng)GPS衛(wèi)星定位后，船舶監(jiān)控系統(tǒng)實時接收GPS定位信息，并將定位信息采用移動通訊傳輸至服務器進行保存及轉(zhuǎn)發(fā)，監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡終端對船舶位置進行監(jiān)控，并對船舶進行船舶信息查詢、船舶航行軌跡記錄及查詢、語音通訊、偏航報警等監(jiān)控功能。

3.3自動計量系統(tǒng)。自動計量系統(tǒng)設置在山崗背碼頭區(qū)域，利用碼頭視頻監(jiān)控系統(tǒng)已建成的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。自動計量系統(tǒng)采用zigbee無線識別技術，通過工業(yè)光纖通訊技術、微功率通信技術與網(wǎng)絡編程技術的融合，實現(xiàn)磅房自動計量的功能。基于zigbee無線技術，系統(tǒng)為運輸車輛開發(fā)了專用的電子車牌，作為運輸車輛的"身份證"。每輛自卸車必須安裝電子車牌，同時在各地磅房及碼頭泊位安裝電子車牌定位讀卡器，自卸車過磅時電子車牌內(nèi)存的車輛身份信息被地磅系統(tǒng)的無線識別系統(tǒng)自動識別，并與地磅稱重系統(tǒng)聯(lián)動將車輛載重信息傳入信息系統(tǒng)，然后根據(jù)調(diào)度計劃，在地磅稱重完成后指引車輛去往相應的泊位卸料，車輛調(diào)度信息通過磅房外的LED大屏顯示給車輛駕駛員，并通過無線將卸載泊位寫入電子車牌。車輛完成地磅計量后，根據(jù)車輛調(diào)度信息駛?cè)胄读喜次唬瓿捎嬃俊Ｈ舨次蛔x卡器讀取到錯誤車輛駛?cè)耄瑒t會通過電子車牌對駕駛員進行語音提示，指引其去往正確的泊位進行卸料。自動計量系統(tǒng)能夠自動生成單船報表、日報表、周報表以及月報表，并支持車輛運輸統(tǒng)計及船舶運輸統(tǒng)計等查詢功能。

4 結(jié)束語

通過物聯(lián)網(wǎng)技術在依托工程施工管理過程中的成功應用，提高臨海礦場工程施工管理水平，確保了水、陸運輸安全，提高了效率，降低了成本，經(jīng)濟社會效益明顯，具有推廣應用價值。隨著我國經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展，越來越多范圍更廣、管理難度更大、環(huán)境更為惡劣的工程項目即將實施，綜合管理系統(tǒng)能有效地進行施工工地的管理，監(jiān)測施工安全、質(zhì)量和進度，實時調(diào)度現(xiàn)場生產(chǎn)，綜合管理系統(tǒng)必定有更為廣闊的應用空間。

參考文獻：

[1]管孝強. 數(shù)字礦山和礦山信息化建設探析[J].數(shù)字化用戶，2014

[2]袁超. 自動化理念下的數(shù)字礦山建設分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2015

[3]劉衛(wèi)等. 物聯(lián)網(wǎng)在礦山的應用[J].科技傳播，2012