物聯網在煤礦安全生產中的應用

郭朝雄

(陽泰集團西馮街煤業有限責任公司)

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物聯網在煤礦安全生產中的應用

郭朝雄

(陽泰集團西馮街煤業有限責任公司)

摘要目前，煤炭生產企業處于傳統生產向現代化生產轉型的關鍵時期，物聯網作為“互聯網”的重要一環，兩者的融合，在煤炭企業向現代化生產轉型中發揮重要作用，可提高企業的運營、管理效益。

關鍵詞物聯網安全生產可持續發展

我國有95%以上的煤礦為井工開采[1]，受老窯破壞嚴重、煤炭賦存條件差、貧礦與富礦分布不均、地質條件復雜、儲量不均、沖擊地壓、瓦斯、煤塵、火災、水災、頂板、地熱等諸多因素，困擾著煤炭工業的健康、持續、穩定發展。煤炭行業既是國家能源的主要支柱[2]，也是工業的命脈，必須扭轉煤炭行業安全事故頻發、傷亡嚴重的現狀。

在煤礦生產中，不安全因素可分為：人的不安全行為、環境的不安全因素、物的不安全狀態。

物聯網(Internet ofThings)[3]，利用信息傳感器、接收器，無線通信網絡,將生產、生活的化學、物理(圖像、溫度、濕度、紅外、煙霧、氣體等傳感器)、生物等信息整合在一起，實現物物互聯、人物互通，可大大降低物的不安全狀態，提升物處于不安全狀態的預警、報警機制，保障物在生產環節從采購、使用、保養、維護、報廢的安全平穩過度，從而達到智能管理的目的。

礦山物聯網體系是由煤礦安全信息感知采集技術，煤礦信息融合技術，識別與協同技術，煤礦傳感控制技術，煤礦傳感網絡安全生產、預警、災后重構再生技術組成，通過M2M、云計算、數據庫、數據挖掘、大數據等，實現互聯互通、綜合分析、下達指令實現控制，達到各部門、各層級的協同工作與監管。

1物聯網的構建

物聯網系統須達到終端多樣化，感知自動化。在各種機械、關鍵部件、重點區域上植入微型感應芯片，時刻獲取人和物體的最新特征、位置、狀態等信息，利用傳感器和人收集到的信息，開發出更高級、針對性更強、綜合識別能力更強的軟件系統。

2物聯網在礦井生產中的應用

2.1礦井安全生產管理

利用微機械傳感器，通過礦用三維建模算法和三維可視化表達方法，對煤層、頂底板、圍巖、地質構造、地上構筑物等基礎信息，井巷測量、光電、通風、排水、運輸、采掘、監控、通信等生產信息進行動態三維表達與分析，建模，對關鍵設備的運行情況、健康狀態、共存狀態進行實時監控與檢測，顯示各個運轉機械工作狀態和健康狀態，如采煤機運行速度、采高、位置等參數以及液壓支架的前柱、后柱、前梁情況[4]，通過視頻監控系統和工業自動化系統，實時合理的調度設備維修、運輸、作業人員等，糾正違章操作及其他違反規程和標準的行為，并可以及時獲取現場的作業視頻，利于存檔和后期學習、分析研判。

2.2井工人力成本

隨著經濟活力的進一步釋放，人力成本在生產成本中的所占比重呈上升趨勢，做好人力成本的管控對于煤炭企業降低產品成本，提升安全生產管理水平意義重大。物聯網通過硬件+系統+網+人的模式，將生產各個指標、各個細節、各個環節緊緊地連在一起，只需少量人員按指令行事和維護系統，不僅可以快速、準確的得到實時生產動態信息，及時精確的處理故障，還提高了信息的準確度、全面性,為管理者做出科學合理的決斷提供保障，達到了直接成本降低、綜合效益提升的目的。

2.3實時人員定位通訊與環境監測系統

該系統主要由井上井下定位系統、網絡傳輸系統、通訊聯絡系統、交互系統軟件、各類傳感報警裝置、顯示裝置、記錄存儲裝置等，組成便攜式個人安全預報警信息終端，感知個人周圍安全空間探測、人員定位、生存環境監測報警、攝像存儲等共同信息終端，構成主動安全的重要設備。煤礦工作人員都必須隨身配帶個人安全信息終端，以實現對人員的實時跟蹤和信息聯絡，對個人周圍環境的安全性實時監控監測。當遇到緊急情況或環境異常時，隨身攜帶的儀器會及時顯示出合理的逃生路線并向總系統警報，系統自啟相應的救援預案，提示被困者自救的正確做法。

2.4一通三防

一通三防點多面廣，所用材料的品類、材質、標準多而雜，對于管理水平要求比較高。以物聯網為基礎的智能化物流的出現，不僅可使相關設備、零部件從采購到報廢全過程跟蹤，還能加裝相關監測探頭，實現實時監測與檢測，做到系統安全、高效、穩定運行，保證井下各個工作面有新鮮風流、水，污風、污水可及時排出，創造良好的工作環境。

2.5礦井智能化物流

煤炭生產是一項龐雜的系統性工程，高效、經濟、精準的物流系統是不可或缺的。以物聯網為平臺的物流系統稱為“智能物流”，是基于條形碼、二維碼、RFID射頻識別技術，Wi-Fi射頻定位、GPS定位技術、網絡視頻等技術[5]，通過信息處理和網絡通信技術平臺，將貨物按數量、地點、時間精準的投放到指定區域。

在日常的生產中，煤礦企業需要大量的危險品或放射物，如炸藥、油品、腐蝕藥物等危險物品，雖由專業部門管理，但在這些物品的運載車輛、運輸線路、相關人員持證上崗等，均沒有相應統一強制性的管理技術手段，通過物聯網對這些物品的精準定位和參數定量分析，可以準確地分析其在運輸、使用過程中是否違規、過量、超標。

3物聯網技術普及存在的問題

(1)統一標準。此標準分為技術標準、硬件標準、服務標準等，通過這些標準可以將上下級、平級、交叉部門聯系在一起，利于信息交流、指令傳達及高效監管，還利于提高設備的維護效率，降低維護成本。

(2)兼容與開源。兼容性有效提高了物聯網的適應性，對于生產環境苛刻、地質條件復雜、硬件設施投入不足的企業,可做到投入少、見效快、系統運行正常；開源性可保障有條件的企業自己組建研發團隊,對系統進行優化再開發，使新思路、新想法、新技術及時運用到實踐中。

參考文獻

[1]張鋒,顧偉.物聯網技術在煤礦物流信息化中的應用[J].中國礦業,2010(8):101-104.

[2]孫繼平.煤礦事故分析與煤礦大數據和物聯網[J].工礦自動化,2015(3):1-5.

[3]丁波濤.物聯網與互聯網有何不同[N].解放日報,2010-03-20(8).

[4]鄭晉鳴.中國礦大物聯網 煤礦安上“智慧眼”[N].光明日報,2010-12-15(2).

[5]郝東東,高艷東,展美寧.物聯網在煤礦的應用分析[G].陜西省煤炭學會安全高效礦井機電裝備及信息化技術學術年會論文集.北京:煤炭工業出版社，2012：5.

(收稿日期2015-10-21)

郭朝雄(1990—)，男，048104 山西省晉城市陽城縣潤城鎮。